Proyecto: Fresadora Artículos sueltos (rev. 7-2013)

Fresadora actualizado en junio 2013
                                                                                                                              Descarga demo rev 513

En el video a contincuación  el lector puede observar los últimos avances del  proyecto, los codigos y simulaciones no seran subidas a internet hasta la siguente revisión, una vez este completado el bloque de potencia. Tambien se requiere ayuda para la parte mecánica del proyecto. El link del video en youtube https://www.youtube.com/watch?v=xFOFK3U5TxE (Más calidad, y más rapido)

                             Fresadora actualizado en mayo 2013

Descarga demo rev 513

Tracer

Disculpe el lector el trilinguismo al que es sometido en este blog, en caso de duda comenten, he aqui un esquema del "esqueleto" del sistema de funcionamiento. 

Todavia esta sin terminar  pero algunas de sus funciones son ya totalmente operativas, por ejemplo la comunicacion PIC-PC y viceversa, el sistema de ordenes y su interpretacion , las secuencias de los steppers.

 ADI TXOSTEN HAU EZ DAGO EGUNERATUA

Stepper Based Multifunction Plotter

Índice de contenido

1 Introduction 1

1.1Getting started 1

1.2How it works 1

2 Function blocks 2

2.1Computer Managed Control [CMC] 2

2.2Serial Interface [SI] 2

2.3Buffer & Order Decoder [BOD] 2

2.4Power Stage [PS] 2

2.5Stepper Block and Drilling Device [SBDD] 2

3 MCU-BOD-SBDD communication process 2

3.1Order Encoding 2

3.1.1Order structure 4

CommByte 1 4

CommByte 2 4

CommByte 3 4

CommBytes 4:7 4

CommByte 8 5

3.1.2CMC-to-BOD ORDER sending 5

3.2Order decoding 6

3.2.1BOD ORDER receiving 6

1 Introduction

1.1Getting started

The idea of building a SMPB, arises due to the need for a means which allows easy production of PCBs for future prototypes. (Although not rule use in other applications beyond fiberglass and copper.)

The most important objective will be the accuracy gained, hoping to plot tracks of a minimum size of 0.2 to 0.4 mm. Enabling simple PCB trace for multiple applications.

1.2How it works

The SMPT is composed by 5 main function stages, starting from the surce software and finishng at the final product or phisical element. Althougth must build a propper power supply device.

2 Function blocks

2.1Computer Managed Control [CMC]

The proccess starts here. A PC software interprets the plotting program witch contains the design of the proyect-to-plot.

2.2Serial Interface [SI]

Stage who transforms TIA/EIA-232-F inputs to 5-V TTL/CMOS levels & viceversa.

2.3Buffer & Order Decoder [BOD]

This stage will be responsible of decoding the orders set the program to run, Furthermore, this step function as buffer storing sets of commands in your ram. The device will be composed of one or more microcontrollers.

2.4Power Stage [PS]

It will manage power switches, controlled by microcontroler decoded instructions, in order to supply the motor coils when needed.

2.5Stepper Block and Drilling Device [SBDD]

All drills and Stepper motors are in that block, in with will be hardest mechanical work.

3MCU-BOD-SBDD communication process

3.1Order Encoding

Order encoding happens trough the CMC, a Visual Basic software running in the computer

Speed of the transmision will be 9600 baud. 1200 bytes per second. [ real data transmit rate will be less due to system delays and waitings].

The serial data transmission is composed by a "string" of 8 bytes which establishes a set of parameters, these are shown in the table and lines below.

3.1.1Order structure

• CommByte 1

Fixed value for order start.

• CommByte 2

Select the edge will receive that sending order.

• CommByte 3

Select the action will realize the selected edge.

• CommBytes 4:7

They will set pulse quantity will send to the stepper motors with a resolution of xx mm an a range from 1 to 261.120 pulse, with a step of 1.

First, the user must know and take care some rules.

• Take care about the data types and their data ranges
  Obviously must be between 0<>255
• The algoritm of the pulse quantization is below.

Total steps = (k4*256^3)+(k3*256^2)+(k2*256)+k1

In this way the system turns 4 integers into a big int32 variable, but user dont need to know that.

• CommByte 8

It will stablish if that end is a simple ORDER-END or its an ORDER-SET-END, in order to start or dont start the ORDERSET execution.

3.1.2CMC-to-BOD ORDER sending

Keep in mind that unipolar stepper motors using sequences have a certain number of pulses that vary depending on the tool axis and used.

Commonly used sequences are of 8 pulses. (In this proyect)

We will have to know by software position in which the stepper stay after the last order received. That will have to be between 1 and 8.

And the next order witch affect the same Stepper must start from the next of the last position.

3.2Order decoding

That process happens in the BOD stage, a microcontroller works as it.

3.2.1BOD ORDER receiving

As can be seen is the same

process lines back, but now

from the Buffer & Order Decoder

point of view.

Fresadora actualizado en abril 2013

Presentacion por encima.

No es, por mi parte,  el primer intento de crear una fresadora minimamente precisa, cuya funcion pretendería ser el grabado de las placas de fibra de vidrio y cobre empleadas en el resto de proyectos.

En anteriores ocasiones trate de construir una estructura con bloques de "lego", no obstante poco tardé en caer en la cuenta de que el PVC, pese a haber constituido un importante invento del pasado siglo,  es un material pauperrimo en algunos contextos. Por lo cual he decidido esta vez trabajar con aluminio y materiales mas resistentes.

En el anterior intento, un PC,  mediante visual basic,  usando un puerto paralelo,  controlaba directamente un driver de motores L293 [jaja sí], y mediante un control de paso PWM

sacado de los libros de Tolkien o Asimov antes de la Fundacion jaja,  regulaba la velocidad.
Supongo que el lector habra deducido ya, que los motores eran motores normales y corrientes, el desplazamiento se realizaba mediante ejes roscados, [tornillos sin fin de 80 cm comprados en la ferreteria, no recomendables, se doblan, da igual su grosor, en el video a la izquierda se puede apreciar el mencionado aparato.

El posicionamiento se llevaba a cabo con unos encoder sacados de antiguos ratones de bola cuya funcion era contar los pulsos que este generaba al girarse el eje.

Bueno, creo que no hace falta decir que el proyecto fracasó estrepitosamente  sin embargo aprendí bastantes cosas del mismo, sobre todo lo que no hay que hacer haha.

En esta ocasión y como ya he dicho, me he decantado por materiales que brinden la posibilidad de una mencionable precisión [haber que sale, la mecanica sin medios es como tratar de pescar un oso polar con una caña].

Y como la mecanica es un percal he decidido utilizar ejes de impresora con los raíles montados ya, para ello, he acudido a la basura jaja y he conseguido 5 impresoras  y alguna cpu. 

Como puede verse en la foto a la izquierda desmonté todo para poder analizar las piezas que tenía, y luego pues montar.

A la derecha se ve el eje x, atornillar todavia , donde ira un sistema que sujete la pieza a trabajar.



Bajo este texto el bloque del eje y, encargado de sujetar la herramienta [taladro+broca] suelto, y a la derecha unido a la maquina, aun sin atornillar.

 

Todos los motores son PAP unipolares de 24v., los que usa la impresora, se encargan de mover un bloque que  se desliza a lo largo de dos railes, normalmente cilindricos,  traccionado por una correa de goma adecuadamente tensada

Al ser los motores paso a paso el posicionamiento se facilita mucho. Utilizando la interfaz lógica que hize el mes pasado, he hecho un programa con diferentes secuencias para hacer las pruebas y reconocer  los motores que uso [todos unipolares], ya que sus codigos en internet no han arrojado datahseet alguna.  Esta claro que podria hacerlo todo por el puerto paralelo sin la parafernalia del pic y el buffer pero en caso de salir me arrepentiria por las limitaciones que despues ello supondría.

Las principales incognitas que pretendo resolver con esto son el angulo de cada paso del motor y el modo de hallar una secuencia con un equilibrio fuerza/precision aceptable. 

 En lo referente al control, en esta ocasion la comunicacion sera por el puerto de serie utilizando RS232 y un pic con una memoria seran utilizados como buffer.

La alimentacion sera controlada con array de transistores [uln20xx]