Warning: Illegal offset type in /home/rainvillob/makerslide/wp-includes/class-wp-widget-factory.php on line 57

Warning: Illegal offset type in /home/rainvillob/makerslide/wp-includes/class-wp-widget-factory.php on line 57

Warning: Illegal offset type in /home/rainvillob/makerslide/wp-includes/class-wp-widget-factory.php on line 57
Electronique de commande | Makerslide machines

Outillage nécessaire

Le matériel classique minimum pour l’électronique

– Fer à braser 60W minimum
– Bobine d’étain
– Petite pince coupante
petit-materiel-electronique

Je vous conseille d’avoir également une paille de fer inoxydable pour nettoyer régulièrement la panne ( le bout ) du fer à braser.
Une pince à dénuder et également très pratique, il existe différents modèles.

pince-a-denuder

La vidéo ci-contre est destinée aux makers pur et dur qui ont fait le choix de ne pas commander le système de commande électronique déjà préparé et préfère réaliser la fabrication et le montage eux même

Le boitier est opensource, il suffit de le télécharger et le réaliser soit même. ( avec une CNC Formosa justement )
Pour la soudure du régulateur de tension 5V c’est expliqué sur le site support de la communauté smoothieboard et le reste le schéma de câblage il va être ajouté d’ici quelques jours.

Pour les autres, ceux qui ont commandé le kit complet, tout ce qui est dans la vidéo à déjà été fait par nos soins.

L’électronique de contrôle intégrée autonome

L’électronique intègre :
– Le processeur qui exécute le Gcode
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’)

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas
– le stockage des fichiers G-Code
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrés ont été conçu initialement pour les imprimante 3D et des adaptations pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basés sur microcontrôleur arduino

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield
grbl-shieldsynthetos-grblshield

 

 

 

 

 

 

 

 

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shiel de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos à développer un autre firmware appellé TinyG

Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement  de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

pibot-cnc-kit

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilotr une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

 

IILes cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

arduino-duetiny-g-vue-ensemble

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

tinyg-detail

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

 

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280x1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le  pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphone.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateur Beaglebone cela s’appelle des Capes   http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

probotixPour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lance pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise  Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise à eu des difficultés financières et a fermée au bout de 3 ans.         http://www.fastbot3d.com/

 

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte  la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivée de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

 

 

 

Système de pilotage d’une CNC

I ) Architecture générale

general-schema-cnc

A gauche entre l’ordinateur et la machine il y a juste une carte d’interface, permettant de convertir les signaux venant de la prise parallèle. C’est donc l’ordinateur qui envoie directement les signaux vers les drivers de commande de moteur pas à pas.
Le logiciel souvent utilisé dans cette configuration est le logiciel Mach3
Le prix de la carte d’interface est dérisoire, c’est la solution la moins cher, il y a par contre une limite dans les performances.
– La fréquence d’envoie des impulsions pour les moteurs est limitée ( maxi environ 35khz ).
– Il y a des problèmes de latence entre le processeur de l’ordinateur et le port //
– Si le CPU est occupé à autre chose cela perturbe le pilotage ou pire si l’ordinateur plante l’usinage s’arrête.
Les ordinateurs avec port parallèle sont de plus en plus rare.

La fréquence de sortie des signaux (exprimé en kHz) est un paramètre important car c’est un facteur qui peut être limitant pour la vitesse de la machine. Si la commande de moteurs pas à pas se fait en fraction de pas (micropas), ceci augmente le débit des signaux. Pour les moteurs pas à pas, on va jusqu’à 32 micro-pas, ce qui nécessite 16 fois plus de signaux que pour une commande en 1/2 pas. Les servos peuvent tourner très vite et demandent donc un débit important.

Les cartes d’interpolation avec port série ou USB : les performances sont nettement meilleures qu’avec les ports parallèle mais
– ces cartes électroniques coûtent assez cher.
– elles utilisent des logiciels spécifiques, on est obligé d’utiliser le logiciel de pilotage de CNC adapté à la carte
Ce sont par exemple les cartes Soprolec, Iprocam, PlanetCNC
plus d’information sur http://cncloisirs.com/Electronique/CarteDeCommande

A droite :

Cette fois l’ordinateur est seulement utilisé pour envoyer le fichier G-Code dans la mémoire de l’électronique de commande ( sd-card ).
C’est l’électronique de commande qui envoie les impulsions nécessaire au pilotage des moteurs pas à pas.

On retrouve le principe des directeurs de commande des CNC industrielle, qui gère de manière autonome la machine.

Les performances sont plus importante puisque les microcontrôleurs sont dédiés exclusivement au calcul des trajectoires  et ne s’occupent de rien d’autre.

fanucPlus d’information :
 http://cncloisirs.com/Electronique/CartesInt%e9gr%e9es

 

 

II ) Electronique de contrôle basé sur la carte
Smoothieboard

read-sd-card-fr

Le microcontroleur LPC1769 (ARM32) fonctionne grâce au firmware ( microprogramme ) présent sur la carte micro-SD.
Il exécute les instruction G-code venant des des fichiers G-code présent également sur la carte micro-sd.

Un firmware permet à un matériel informatique d’évoluer (via des mises à jour), d’intégrer de nouvelles fonctionnalités, sans avoir besoin de revoir complètement le design du hardware.

Un nouveau firmware avec des nouvelles fonctionnalité peut être mis facilement sur la carte micro-sd
http://smoothieware.org/flashing-smoothie-firmware

Le firmware est paramétrable grâce au fichier config, celui ci va activer, désactiver paramétrer les fonctionnalités afin de les adapter en fonction de votre machine.

La partie soft de l’électronique de commande ( firmware et fichier config ) forme un OS Linux minimaliste spécialisé dans l’exécution du G-Code et la communication avec la carte électronique.
La partie communication pour transférer le G-Code vers la carte peut se faire via un cable USB ou par le réseau.
La carte smoothieboard à un mini serveur http et un petit serveur telnet.
On peut communiquer via le réseau avec le navigateur en http ou en telnet avec un logiciel.

 

 

Electronique de commande smoothieboard

Les capteurs de fin de courses permettent à la machine d’avoir une position de référence l’origine “0”

Pin It on Pinterest

All for Joomla All for Webmasters