Driver Granite Devices VSD - Encoder Lineari - Closed Loop

[graziano69]

Ciao a tutti,
ho un pò di domande su questi driver e le righe ottiche, spero che ci sia qualcuno che li possiede o che li conosce abbastanza bene.

-Al fine di ottienere un loop chiuso ed un feedback di posizionamento reale della tavola
qualcuno sa se è possibile collegare gli encoder lineari ottici (le righe ottiche) a questi driver
oppure se è necessario un ulteriore controller che poi invia l'informazione al driver granite devices?

-Domanda aperta a questi driver e anche ad altri driver:
Utilizzando questi driver con un motore stepper e le righe ottiche si supera il problema del micro step
e cioè che il motore si posiziona comunque allo step intero più prossimo alla sua posizione oppure il controller (o il driver),
ricevuta l'informazione dalla riga ottica, fa in modo che lo stepper si posizioni esattamente dove il software prevede?

Mi sembra importante perchè se si decide di utilizzare le righe ottiche ed una vite con un passo molto lungo
ad esempio 10 o 20 mm/giro ma poi lo stepper, per sua naturale costituzione meccanica,
non riesce a posizionarsi dove vorremmo allora l'ultilizzo delle righe ottiche sarebbe si valido come feedback
per sopperire alla perdita di passi ma non sarebbe utile per migliorare la precisione di posizionamento.

Grazie
Ciao
Graziano

[Zebrauno]

Stepper con encoder o righe ottiche sono stati sconsigliati varie volte.

Se il motore e' pilotato a passo intero nessun driver sara' in grado di farlo fermare in intervalli piu' piccoli, quindi la risoluzione effettiva sara' sempre data dal micropasso (e solo con motori molto sovradimensionati, visto che la coppia diminuisce moltissimo e potrebbe non vincere gli attriti e le spinte di posizionamento).

Per fare quello che hai scritto ci vorrebbe un driver che fa un'interpolazione, dividendo e creando da solo i micropassi tra i segnali di STEP inviati dal pc, e capace di gestire in modo totalmente autonomo il segnale delle righe ottiche.

[Pedro]

e chi lo ha detto che il closed loop con i motori stepper non vada bene? io lo uso e con soddisfazione, certo bisogna settare il tutto bene e fare i conti bene con la risoluzione minima che si vuole avere e certo è che la risoluzione minima dipende dal minimo step che si da al motore (ovvio) ma non credete che un motore DC possa fare spostamenti molto piccoli (in teoria ovvio si, è lineare quindi lo potrebbe fare) ma proprio per uno spostamento minimo potrebbe metterci tempo infinito a meno che, ovviamente, siano molto ben dimensionati, qui i brushless si comportano meglio . D'altra parte per errori minimi la approssimazione di "avvicinamento" con gli stepper è se vogliamo più efficace perchè sviluppano più coppia rispetto ai motori a rotazione continua proprio ai bassi regimi. Io sono per un controllo a loop chiuso sui controller rispetto ai driver ma poco cambia, perchè si dice che viene controllato il flusso di closed loop ad interpolazione? di solito si usa un algoritmo di correzione PID tra la posizione attesa e quella effettiva, magari anche facendo altro come finestre di comparazione o filtri. Il problema sugli stepper di contro, ma è noto, è sulla velocità  massima e sul forte calo di coppia sui microstep, ma ripeto basta fare di conto

[Pedro]

questo è un esempio, vecchio in effetti ma non ho fatto filmati più moderni, di un sistema da me progettato e realizzato di un closed loop post controller. Mi spiego, come controller ho usato (da moltissimo non la uso più) una smoothstepper che come è noto non è ne closed loop ne ha adirittura una compensazione di backlash a cui ho aggiunto un sistema di correzione di posizione prima dei driver...magari vedetelo a tutto schermo che si legge meglio che la posizione impostata da mach3 viene attuata con risoluzione a 5 micron, quella delle righe ottiche, senza backlash sull'inversione di direzione. Ho usato, come dicevo, dei motori stepper

http://www.youtube.com/watch?v=IvxzyV1I ... re=related

[Zebrauno]

Si il tuo video l'avevo visto, e' stupefacente, ma secondo te esiste una via commerciale immediatamente reperibile per allestire un sistema simile al tuo?
Intendo se tu sei a conoscenza di qualche driver per stepper capace di relazionarsi a righe ottiche.
Con sistema ad encoder su driver mi viene in mente AlphaStep, in vendita, ed il sistema NeverStall su cui ci sono pochissime informazioni.

http://www.youtube.com/watch?v=2SozZ7af3wg

Secondo la tua esperienza quindi con un sistema stepper potresti rendere piu' veloce l'inseguimento sulla posizione finale...

[Pedro]

faccio una piccola chiosa se mi è permesso. Sulle macchine professionali ovviamente usano i servomotori adeguatamente controllati. L'uso degli steper, economico e molto semplice, si presta bene nelle macchine hobby dove si rischia che il costo dei motori e dei driver diventi alto.

Tornando a noi: il sistema del filmato non lo sto usando più sulla CNC (sta lavorando su altro) ed ora come controller sto usando una kflop sempre con gli stepper e a loop chiuso. Per mach3 esiste anche la gallil, la usai tempo addietro su una macchia molto grande non mia, gran controller ma caro per un hobbista. Se un sistema stepper è più veloce a trovare la posizione? No...il discorso del closed loop è complicato, l'approssimazione del punto raggiunto rispetto a quello impostato dipende da tante variabili. Quello che dicevo che potrebbe accadere per uno spostamento minimo, che so un centesimo, che un motore DC ci possa mettere un tempo molto alto per raggiungerlo rispetto ad uno stepper.

[tls-service]

Il problema del Closed Loop non è tanto dato dall'uso degli stepper, come Pedro ha dimostrato, ma all'uso delle righe ottiche... Non è facile creare un accoppiamento senza gioco tra asse motore (parte controllata) e spostamento lineare (parte letta con righe)... Si creano dei ritardi aleatori nella linea di Feedback che non sono facilmente gestibili dal Controllo...
Si usano encoder montati direttamente sul motore per evitare questi ritardi...

[Pedro]

gli encoder sull'albero dei motori sono indispensabili per i motori a rotazione libera per il controllo velocità  sopratutto. Sui sistemi professionali si hanno doppi encoder, sia sull'albero dei motori che sugli assi, sistemi a doppio controllo. Non so perchè un encoder sugli assi dovrebbe avere dei ritardi se ben montato meccanicamente in modo rigido. Comunque le righe ottiche fanno un vero controllo di posizione cosa che un encoder sull'albero motore non può fare, per quanto una struttura sia rigida e ben fatta vuoi per il minimo ma pur sempre gioco, tolleranza, asse viti e via discorrendo

[tls-service]

Io parlo del Feedback sulle righe lineari... tra motore e righe lineari ci sarà  un gioco meccanico di mezzo e quindi un ritardo aleatorio... su un encoder montato sull'asse del motore non c'è gioco quindi nessun ritardo...

[Pedro]

appunto...siccome a noi sul sistema alla fin fine interessa dove si fermano gli assi e non dove si ferma il motore (parlo sempre di stepper sui servo ovvio che l'encoder sull'albero è giocoforza e bisogna anche stare attenti a certe regole come ad esempio che abbia una risoluzione spostamento superiore) il controllo si fa sugli assi. Può servire invece un controllo sui motori stepper (come quelli del filmato postato da zebrauno= per controllare se lo stepper va in stallo

[tls-service]

Se riesco vado a rispolverare qualche libro di Controlli Automatici così ti spiego meglio cosa accade...
Se ben mi ricordo, dai miei studi, in un sistema PID quando lungo la catena di feedback è presente un ritardo per lo più aleatorio sorgono grossi problemi di controllo, certo che sarebbe più preciso un sistema che legge la posizione delle righe e non quella dell'asse motore, ma non è detto che sia fattibile con risorse "normali"...
Vediamo se riesco a trovare qualcosa...

[Pedro]

Il sistema, come dici tu, che abbia nella catena del loop un qualcosa che "ritardi" il segnale può si dare oscillazioni. Infatti i sistemi di closed loop, quelli buoni non quelli così così, hanno oltre i parametri PID anche varie finestre di intervento, filtri parametrici di varissimo ordine e quanto altro. Ma estrapoliamo il discorso...noi vogliamo un sistema che si posizioni correttamente mi pare no? supponiamo una macchina ipotetica X che ha sui suoi assi, rispetto all'albero motore, un gioco di 6 centesimi...che facciamo? mettiamo il controllo backlash diremmo..no! il backlash anche se aiuta in condizoni senza carico in lavorazione, poi se lavoriamo concorde addio posizione, ma con la pressione dell'utensile magari di poco non può grazie a quello che dici tu che è l'elasticità  muoverci dal teorico? sicuramente si. I sistemi a catena chiusa ovvio che hanno maggior accuratezza e precisione quanti più feedback hanno ma su un motore stepper che ha l'unità  minima di spostamento è quella impostata sul micropasso o passo normale cosa vuoi vedere più di quanto tu gli dici di fare? Se la misura sul motore, sempre stepper, fatta su un encoder discosta dal numero di passi impostato allora i problemi sono che sta stallando, problema da affrontare strutturalmente o cambiando i parametri.


stiamo mi sa troppo OT

[tls-service]

E che sarà  mai... credo siano argomenti utili... e inerenti al Thread

http://www.diee.unica.it/~pisano/Sistem ... itardo.pdf

Ecco qualche linea teorica del problema, e considera che questi sono ritardi determinati, non è il caso di un gioco meccanico... quindi peggiora il problema...

[Zebrauno]

Siete pienamente IT, le domande erano ad ampio respiro e sono argomenti sempre utili da approfondire


Sulle latenze, forse il sistema migliore in assoluto per usare una guida lineare e nello stesso tempo ridurre ogni problema di trasmissione e' questo:

http://www.youtube.com/watch?v=BhcZBr38 ... playnext=7

[Pedro]

ok, siamo in topic

allora, rispondo a tls. Sono ben conscio di cosa comportano i controlli automatici e dei loro problemi intrinseci. Ma siccome si usano un perchè ci sarà  pure. Io ho visto macchine industriali smontate tipo le Okuma, Mazak ed altre e mi pare di aver visto che al loro interno abbiano le righe ottiche...ci sarà  pure un perchè. Un sistema qualunque esso sia regolato male oscilla o non controlla ma regolato a regola d'arte funziona e bene.....io un filmatino l'ho messo..Che un regolatore PID montato su un sistema oscilli certo che succede ma infatti si regolano alcuni dei supoi parametri partendo dall'oscillazione.

Tornando al testo gentilmente postatoci, è tutto esattissimo, e ci mancherebbe pure, e se si guardano le figure 4, 6 e 15, ad esempio, si vede che il sensore (di spessore sul laminatoio e di temperatura sul regolatore del riscaldatore d'acqua) sono messi proprio sull'uscita del sistema...

E mi ripeto...a cosa serve un encoder ottico all'asse di uno stepper se non per vedere se si sta stallando?


Per zebrauno: si parlò degli attuatori lineari tempo fa ma purtroppo sono poco efficienti, poca potenza o grosse dimensioni