Какую выбрать плату управления шаговыми двигателями, для управления с компьютера?

Question

[Michio-sempaiq]

Добрый день.
Я никогда не занимался разработкой подобных устройств и моя компетенция лежат в другой области.

В качестве небольшого хоббийного проекта мне необходимо разработать некоторое устройство которое должно перемещать само себя.

Некое устройство должно быть закреплено на подвижном основании и перемещаться в 3 плоскостях. Точно такая же логика встречается на всем известных станках с ЧПУ или 3d принтерах.

Правильно ли я понимаю, что я могу взять любом 3d принтер нужной мне конструкции, убрать из него экструдер, заменив на что-то свое. И я получу всю необходимую мне механику.
Остается вопрос, каким образом этой механикой мне управлять. Как я понял, мне необходим контроллер шаговых двигателей, которому бы я по последовательному порту передавал команды на передвижения, а этот контроллер их выполнял.
В качестве такого контроллера многие предлагают использовать arduino + CNC child, подойдет ли мне такое решение?
Хотелось бы решить более красивое решение в идеале одну плату. Существуют ли такие решения? Подходят ли мне платы с али, которые идут под разными названия вроде плат управления ЧПУ станками, например Makerbase MKS DLC32 V2.1 GRBL

Основной сценарий использование такой:
Оператор запускает скрипт на пк
1. Скрипт дает команду перемещения в нужную точку
2. Каретка с устройством передвигается в нужную точку
3. Устройство выполняет какие-то действия, при этом передвижение по X\Y не производится, но может быть движение по оси Z
4. Устройство передвигается в другую точку
И так до конца выполнения необходимого мне скрипта.

Answer 1

[rPman]

Именно так, всей начинки 3d принтера тебе хватит для описываемой задачи (исключение - вес того что ты будешь перемещать, драйвера на таких платах очень слабые)

Для того чтобы тягать что то по тежелее, механику и платы нужно брать как для станков чпу
Кстати самые первые 3d принтеры рулили через lpt порт компьютера, можно даже софт для этого найти - LinuxCNC.

Управление с компьютера по usb (штатно поддерживают почти все опенсорс платы принтеров) с помощью gcode - промышленный стандарт управления

Comments

[Michio-sempaiq]

Вес изделия будет не большим, модуль веб камеры и несколько датчиков.

Правильно ли я понимаю, что все что нужно для перемещения, это сгенирировать правильный gcode который поймет мой контроллер.

При этом я могу для генерации этого gcode использовать какие-то специальный программу для работы с ЧПУ, а уже из своего кода вызвать эти куски gcode в нужной мне последовательности. Или же мне необходимо как-то синтегрироваться с программой управления ЧПУ?

[rPman]

gcode самодостаточен, если контроллер не создаст ограничений

и несколько датчиков

НО! осторожно, синхронизации действий между 3d принтером и компьютером не предусмотрено (хотя допускаю что такие модификации прошивок существуют), на практике в плате 3d принтера есть буфер (примерно 16 команд) в который отправляются команды на выполнение еще до их исполнения, при этом не все команды могут проходить через этот буфер (я ковырялся с прошивкой дешевой платы melzi с прошивкой repetier, так вот команды на управление кулером шли помимо буфера команд на перемещения, из-за чего кулер мог остановиться/включиться заметно раньше чем надо)

upd. на самом деле при наличии ltp порта, даже новички могут собрать минимальную плату на готовых драйверах, например Pololu stepper motor driver обычно используемых в 3d принтерах, по факту нужно просто выдавать импульс на нужный выход если нужно совершить один шаг шагового двигателя (обратная связь не предусмотрена, для этого в железе ставят датчики-концевики, сигнализирующие о достижении предельных расстояний и в логику добавляют этап калибровки, когда после включения устройства двигатели вращаются до достижения предела чтобы приложение могло выставить для себя нулевую позицию), код для управления этим написать проще чем даже разобраться со всем готовым

Answer 2

[Stalker_RED]

Вешать моторы напрямую на порт компьютера или ноги контроллера как-бы не принято (хотя в ряде случаев технически возможно).
Потому что моторы сегодня одни, завтра другие, помощнее, а от них всплеск напряжения, помехи, ой все сгорело.
Принято вешать через специальные платы управления двигателями (motor shield, motor driver, step driver) их много разных под разные типы двигателей и мощность.

И не обязательно использовать ардуино, есть множество других контроллеров.
К примеру можете взять NodeMCU сразу с вайфаем на борту, или какой-нибудь stm32 с блютусом, что вам больше подходит.

При выборе шасси и моторов в первую очередь исходите из массы вашей головки (у 3д принтера она лёгкая, у фрезера гораздо тяжелее) во вторую очередь скорость моторов и точность, которая зависит ещё и от жёсткости всей конструкции и от качества направляющих и подшипников (или рельс и роликов, или ремней, цепей, или чем вы там собрались перемешать).

Под моторы подбираете драйверы. Зачастую дешевле взять плату управления сразу с несколькими каналами, чем отдельно драйвер для каждого движка.

Контроллер любой, под который существуют нужные вам программы управления.

Answer 3

[evgeniy_lm]

Правильно ли я понимаю, что я могу взять любом 3d принтер нужной мне конструкции,

Вполне может быть

Как я понял, мне необходим контроллер шаговых двигателей, которому бы я по последовательному порту передавал команды на передвижения, а этот контроллер их выполнял.

В принципе так и есть. Вы должны понимать, что ЧПУ станки и 3D принтера выполняют программу из последовательности стандартных G-кодов. Т.е. вы можете воспользоваться уже готовым решение, а можете ваять что-то свое, но без опыта у вас уйдут годы.

В качестве такого контроллера многие предлагают использовать arduino + CNC child, подойдет ли мне такое решение?

Ни кто кроме вам этого не знает. arduino штука медленная, если вам нужна большая скорость работы и сложные расчеты с плавающей точкой то не подойдет, если ваша фигня будет работать "медленно и печально", то в принципе зачем платить больше.

вроде плат управления ЧПУ станками, например Makerbase MKS DLC32 V2.1 GRBL

Возможно, но arduino дешевле.

Если вы хотите более подробного ответа, напишите подробнее что вам нужно и для чего.

Answer 4

[lonelymyp]

В целом всё верно, тебе нужен аналог 3д принтера.
Но специализированный софт и платы для 3д принтеров могут быть недостаточно гибки, их стараются заточить под специфику 3д печати и вкорячить туда какунибудь специфическую прошивку.
Makerbase MKS DLC32 V2.1 GRBL вполне подойдёт для самоделок, её плюс в том что там нет специфического кода, там стоит универcальный GRBL который можно приспособить для чего угодно.

Answer 5

[Николай Китаев]

Вы можете управлять моторами сами, без 3D принтера, если вам не важно, как перемещаться из точки в точку.
В 3D принтере есть два важных момента, которые для вам могут быть не так важны.

1. Интерполяция. В CNC устройствах раньше было отдельное устройство, которое так и называлось - интерполятор. Сейчас все умещается даже в Ардуино. Его задача рассчитать, как подавать импульсы на 3 мотора, так чтобы движение шло равномерно по всем осям (линия) или наоборот неравномерно (окружность в нужной плоскости). Если вам это не важно, то проще написать свою программу последовательного перемещения по каждой из осей - сначала Х, потом У, затем Z.

2. Ускорения. Вторая головная боль для CNC. Нужно учитывать механику и инерцию конкретной конструкции, для того что бы быстро разогнать, а потом затормозить все оси. Да так, чтобы не поломать интерполяцию, потому что...

2а. ... в дешевых CNC датчиков обратной связи нет (кроме концевых выключателей). Если начнутся пропуски шагов, то для любого CNC устройства это катастрофа - понимание местоположения головы будет не достоверным. Для 3D принтера или гравера - это искажение геометрии изготовляемой детали, что не приемлемо. Для вас это может быть не критично - сначала грубое перемещение в заданную область, а затем, если нужно - точное прицеливание (ой, это я из другой своей работы...)