Conversione centro di lavoro 3 assi servo (Kflop e Kanalog)

[nocerino]

Precisiamo bene le cose..., la squadra ha funzionato, perché c'è un tecnico "impagabile", ed è colui che ha messo le foto,
senza il quale, non saremmo andati più lontani che preparare tutta la meccanica, e fare l'impianto elettrico di base.
Per questo devo dire.... Grazie Cristian!!!
Presto faremo tanti trucioli.
Saluti
Nocerino

[AssO]

eh va bene ma dateci tutti i dettagli, ho ordinato anche io la kflop+kanalog per retrofittare il gloria, datemi qualche dritta e qualche dettaglio per l'istallazione... sei riuscito ad interfacciare facilmente gli azionamenti col la scheda? dove avete trovato maggiori difficoltà ?

[Zebrauno]

La miglior dritta che posso darti (e che di certo l'amico Nocerino confermera') e' di iniziare sin da ora a ridisegnare tutto l'impianto elettrico del Gloria. Dovrai creare un diagramma di flusso per il funzionamento delle sicurezze, prima ancora di uno schema dettagliato delle connessioni, per riuscire a gestire le gerarchie di blocco e reazione ai vari errori che potrebbero nascere.

Saltare o trascurare la gestione dei meccanismi hardware e software delle sicurezze su macchine del genere e' un vero e proprio suicidio, non solo economico, come ben sai.

Altra dritta: mettiti sotto con lo studio del linguaggio C e dei comandi gestiti da Kflop....dovrai programmare tutto, ogni singolo ingresso e uscita, e per gestirli in sicurezza dovrai scrivere e riscrivere codici in continuazione prima che la macchina sia in grado di muoversi senza il rischio di autodistruggersi.

Su quel centro di lavoro sono stati rimossi gli encoder originali e tutto il controllo numerico.
I drive richiedevano per forza la presenza della tachimetrica sui motori quindi le abbiamo lasciate in posizione.

Il feedback e' dato da 3 righe ottiche millesimali della Givi Misure, delle quali potete vedere il visualizzatore dedicato (a sinistra dello schermo).

Il segnale delle righe entra prima nel visualizzatore, poi viene derivato verso Kanalog (abbiamo verificato la qualita' dei fronti d'onda quadra prodotti dalle righe prima di usarle).

La parte meccanica era in buone condizioni, scorrimenti e viti erano perfetti.
Il mandrino lavora bene ma l'inverter che lo pilota (da 7kW) ha sicuramente qualche problema nella gestione delle frenate oltre gli 11'000 RPM, ora ci concentreremo su questo, sebbene procedere senza il minimo manuale sia abbastanza delicato, su sistemi di quella potenza e complessita'.


Drives e motori, se lasciati attivi senza il controllo di Kflop, tendono ad andare in fuga e non restano in posizione quindi ho dovuto sviluppare dei codici di controllo sugli assi che compensassero sia la fuga iniziale durante la prima chiusura del loop che durante le procedure di homing (quando gli assi vengono disabilitati per pochi millisecondi durante l'azzeramento di Kflop).

Per lo stesso motivo abbiamo creato una gestione degli enable di tipo seriale, in modo che nessuno degli assi sia libero di muoversi andando in fuga quando viene disabilitato.

In sostanza: rele' a decine e teleruttori di potenza per gestire a monte la trifase che arriva ai drives.

Sono passati mesi, solo per allestire i sistemi di sicurezza e collaudarli, prima che trovassimo il coraggio di far girare quei motori collegati alle viti, e ancora adesso ogni volta che diamo corrente ai drive c'e' sempre almeno una persona pronta con la mano sullo STOP.
Quei motori, con quelle viti, consentono velocita' e accelerazioni abbastanza impressionanti...vedere uno di quegli assi scappare non e' un'esperienza salutare per il cuore!

Usando Kflop ogni retrofit o cnc nuova fa storia a se, non potrai riutilizzare i codici creati da altri e nemmeno gli schemi elettrici, anzi spesso partire da codici gia' pronti puo' essere anche dannoso.

Ma e' proprio questo il bello di una sfida

ciao

[Pedro]

beh, di modi per evitare lo stato " confusionale" dei driver quando si da tensione e la kflop-kanalog ancora non hanno terminato il loro boot sono parecchi. Il più semplice è usare l'enable dei driver collegandolo al FET enable della kanalog, esso da il segnale di ready quando tutte le tensioni del controller sono a posto e i parametri sono caricati, quindi niente imprevisti. Io adotto una routine dedicata mia di boot che fa la stessa funzione, quasi, ma che da l'enable dopo aver fatto vari test in più, come testare se sta in errore qualche limit o il probe, che il relè del mandrino sia spento, si sa mai. Ma nulla di speciale, 4 secondi e uno se la personalizza

[Zebrauno]

Pedro forse dalle foto non si capisce ma quel centro di lavoro e' degli anni '80, i manuali dei drive sono incompleti e da nessuna parte risultava una forma di abilitazione paragonabile agli Enable che noi conosciamo.

Inoltre non c'e' alcuno stato confusionale durante l'avvio di Kflop perche' quei drive vengono alimentati solo dopo che anche Mach3 ha inizializzato Kflop. (il primo dei watchdog implementati)


Siamo stati costretti a gestire direttamente la trifase di ogni drive (avremmo anche potuto agire sui cablaggi verso i motori, simulando un Enable odierno, ma le canaline erano inaccessibili) per essere certi che al mancare della condizione di "coordinated motion" di Kflop (uno o piu' assi disabilitati) tutti gli assi si bloccassero al loro posto.

Quando Kflop disabilita un asse lo lascia totalmente in balia di se stesso, e con dei drive che tendono ad andare in fuga (seppur in modo lieve) questo non era tollerabile. E' una cosa inevitabile poiche' il closed-loop avviene in Kflop....avendo a che fare con dei drive diversi, dotati di funzione Enable a bordo, le cose sarebbero state molto piu' semplici per noi.

Attualmente le verifiche di sicurezza che abbiamo implementato sono una decina, senza le quali non viene data potenza ai drive.
Ulteriori conferme in Mach3, che segnala il suo completo caricamento all'esecuzione dell'INIT.c di Kflop.
ci sono anche degli utilissimi virtual bit di Kflop che ora sono sfruttati per bypassare le sicurezze che intervengono staccando la potenza quando un asse viene disabilitato da Kflop.
Come ben sai Pedro tutte le routines di azzeramento e homing in Kflop richiedono che l'asse sia disabilitato per un istante prima di eseguire lo zero.
Nel nostro caso quel minimo lasso di tempo era sufficiente a far scattare le sicurezze che mandano in blocco i 3 assi, dunque ho sfruttato un bit virtuale (di certo piu' rapido di qualsiasi altro rele') per "disinnescare" i controlli ciclici sull'abilitazione di tutti gli assi.

Il mandrino lo gestiamo sia con un blocco di sicurezza che si attiva quando si tenta di farlo partire in antiorario che usando i segnali di errore dell'inverter, captando direttamente dalla tensione delle spie il segnale che ci basta per il trigger.
A motore fermo viene inibita la prosecuzione di un gcode e scatta il blocco totale (se risulta pero' attivato il mandrino da Kflop) in modo da evitare lo spiacevole inconveniente di una fresa ferma che tenta di entrare in un blocco d'acciaio.

I limiti si e' scelto di farli lavorare per via meccanica. Sono un segnale che qualcosa di molto grosso non ha funzionato (in un sistema con closed-loop basato su righe ottiche si presume che i soft-limits siano piu' che sufficienti) dunque disinnescano la potenza generale all'istante e fanno intervenire il freno motore su Z.

Sinceramente non me la sono sentita di lasciare la funzione dei limiti associandola a qualche Bit di Kflop, ed il motivo e' semplice:

ch0->LimitSwitchOptions=0x8b8b030f;

...e' la linea di codice che include il bit a cui e' connesso il limite, il suo innesco come LOW o HIGH e la presenza di un secondo limite sull'asse, oltre a come Kflop dovra' reagire in caso di contatto.

Tu Pedro riesci a decifrare quel valore esadecimale ed il suo significato per Kflop senza l'ausilio di un software? Io non ci riesco, e visto che quelle righe si trovano nel codice fondamentale che inizializza la scheda ad ogni avvio ho preferito fare in altro modo.

Chiamatemi apprensivo....ma quella macchina verra' usata negli anni a venire da qualcuno che potrebbe non reperire piu' i manuali di Kflop, e magari non sara' piu' attivo il sito o i forum di assistenza: diamine, sono i limiti...devono funzionare sempre e comunque, con o senza Kflop accesa.


Ora Nocerino si sta amorevolmente occupando anche degli schermi di protezione esterni (in queste foto la macchina e' nuda, persino i soffietti sono rimossi) e pure su questi attiveremo un bel po' di sicurezze ridondanti.
- ritenuta meccanica che ne impedisce l'apertura se e' in esecuzione un codice o se gli assi si muovono, o se il mandrino gira
- blocco sull'esecuzione di Gcode a portelli aperti
- blocco sulla lubrorefrigerazione (se e' attiva le porte non si aprono, se sono aperte il liquido non va in pressione e quindi nessun codice puo' partire)
- limitazione dei rapidi e delle accelerazioni a porte aperte (questa e' fondamentale)
- sensori infrarossi a barriera, come sicurezza ridondante in caso qualcuno bloccasse i micro sulle porte, che bloccano i movimenti all'istante se le porte "sembrano" chiuse ma la barriera viene violata. (le componenti ci sono gia' tutte, vorrei anche che questa condizione tenesse la macchina bloccata per almeno 1 ora, poiche' puo' essere legata anche ad un'intrusione a porte realmente chiuse, magari a causa di pannelli trasparenti rimossi o rotti).

Ovviamente il volantino sara' usabile, ma e' di quelli con pulsante di attivazione da tenere sempre premuto, e comunque a porte aperte le velocita' di movimento saranno vincolate.


Ci aggiorneremo spero presto
ciao

[Pedro]

beh, riconosco che non conoscendo, io, quei driver poco posso. Ma li piloti, immagino, in tensione +-10V visto che usi la kanalog, immagino di si? ad occhio, ma ripeto solo ad occhio, un relè che mette l'ingresso +-10 invece che all'uscita della kanalog a GND e i motori, se non erro, si fermano (0 volts di solito significa motori fermi, ma dipende dal PID dei driver, che ripeto non conosco). Insomma soluzioni si possono trovare

[Zebrauno]

Avevamo provato, ma non si fermavano.
E ti diro' di piu'....anche impostando un offset (da Kanalog) che compensasse la fuga questo andava comunque variato nel tempo a causa di una deriva termica dovuta al riscaldamento del drive dopo l'accensione.
In poche parole quei drive non devono mai restare in open loop, ma comunque la soluzione che abbiamo adottato e' stata laboriosa da cablare (per Nocerino e suo fratello) ma anche molto pratica da modificare poiche' abbiamo tutto in bella vista aprendo il portellone frontale, quindi in futuro cambiando drive e/o motori si potra' convertire il funzionamento attuale al classico link degli enable sui drive.

E' vero che questo comportamento dei drive ci ha lasciato un alone di insicurezza sin dall'inizio, ma questo ci ha poi spinti a maneggiare con cautela estrema tutto quello che riguarda la gestione della potenza e dei movimenti degli assi.

In effetti se un drive, nuovo, rimanesse fermo come una roccia....chi ci garantisce che poi in futuro non inizi a comportarsi diversamente?
Sono abbastanza convinto infatti che quei drive nascessero come delle meraviglie della tecnica per il loro periodo...e bloccassero i motori correttamente anche in open loop.

Ma dopo decenni di uso e di inattivita'...chissa' cosa e' successo alle decine di elettrolitici che montano?
Prima o poi li sostituiremo tutti, come da prassi in tutti i restauri di circuiti elettronici, ma nel frattempo sappiamo di poter gestire tutta la macchina anche in casi estremi.

Visto che in termini di spesa questa gestione non ha comportato grosse differenze con quella classica posso dire che la attuerei anche in una cnc realizzata da zero, sempre con Kflop e Kanalog.

ciao

[Pedro]

beh, i circuiti di oggi nulla hanno a che vedere a quelli di 20 anni fa, e neanche la affidabilità  dei componenti. Certo che nulla è eterno....quindi anche i dispositivi ad un certo punto hanno il diritto di essere messi a riposo. Se hanno deriva termica è un bel casotto, vuol dire che anche la loro risposta non è costante, un po' ovvio che il CL lo supervisiona ma non dovrebbe esser così.


PS: di solito c'è una regolazione per lo zero, che poi non la tenga è un altro problema

[Robotech]

Complimenti vivissimi a Nocerino e Zebrauno...!
... e grazie per condividere con noi le vostre esperienze e le giuste soddisfazioni.
Alla fine il risultato di squadra paga le difficoltà  incontrate ed il tempo dedicato.
Complimenti ancora.

[AssO]

devo dire che leggendo le varie problematiche che avete avuto immagino che il lavoro non deve essere stato affatto semplice, diciamo che per quanto riguarda il gloria forse, e ripeto forse, le cose potrebbero essere lievemente più semplici e dico questo perchè:
-Attualmente il circuito di protezione della macchina è gestito da un plc, io avevo intenzione di "copiare" i singoli punti dello stesso circuito e farli gestire dalla kflop nello stesso modo in cui viene gestito adesso, infatti accedendo ai parametri macchina si può chiaramente distinguere le varie posizioni low e High che nella giusta sequenza danno l'OK ai drive che si abilitano.
- fortunatamente per abilitare i drive del gloria c'è un circuito di protezione proprio, successivo a quello generale della macchina, che deve risultare chiuso, una volta garantita tale chiusura basta dare la classica 24v per l'abilitazione, quindi su questo dovrebbe esserci poco da impazzire.
-fortunatamente mio fratello è un programmatore C
-Al momento non ho intenzione di creare un loop chiuso quindi mi accontenterò di farla lavorare nella configurazione attuale.

In pratica la mia idea sarebbe quella di togliere via dalla macchina solo il CN e, una volta individuati tutti i singoli fili della comunicazione con i vari reparti, individuati grazie al manuale elettrico della macchina che fortunatamente possiedo, provvedere al retrofit con la nuova scheda, quindi far impazzire mio fratello con la programmazione delle varie uscite e cambio utensile.

In ogni caso vi faccio nuovamente i complimenti per il lavoro che avete svolto, peccato che la macchina in questione non abbia il mandrino gestito dal cn come asse, vista la sua potenza avrebbe potuto fare numerose lavorazioni in più

[robylunadei]

Bravissimi, immagino sia diventato un vero bolide quel gloria.

[Zebrauno]

Come si vede dalle foto la macchina di Nocerino e' un Sachman X12 (il Gloria e' di Asso), ed in effetti e' ben piazzato sia come struttura che come motorizzazione.
Sino ad ora ho provato gli assi a 15mt/min su Z e circa 18mt/min su X ed Y, e sulle loro corse e' una velocita' molto elevata visto che l'accelerazione consentita e' elevatissima (collaudata sino a 2000mm/sec2)

Ho tenuto valori di pilotaggio conservativi perche' ancora non e' stato perfezionato il PID, in ogni caso vedere un asse muoversi con precisione entro 1 o 2 micron (da visualizzatore delle righe, quindi posizione reale) fa un certo effetto.
Con il PID ci sara' da divertirsi ma Kflop ha un'ottima interfaccia per verificare l'errore di spostamento.

ciao

[robylunadei]

hai ragione mi ero sbagliato il glria è di asso. Comunque quando lavorerà  sarà  una ottima cnc.
una curiosità , ma con le righe ottiche la regolazione del pid diventerà  più difficile rispetto agli encoder montati su motori? Mi protreste spiegare?

[Zebrauno]

Te lo spiego con un esempio, come il meccanismo della scrittura che si compie con la penna tenuta in mano.

- l'encoder funziona come se tu per scrivere guardassi attentamente i movimenti del polso, ma non il segno lasciato sul foglio
- la riga ottica agisce come se il tuo sguardo si concentrasse sulle punte dell'indice e del pollice, ma anche qui il risultato sul foglio non viene visto

In entrambi i casi non stai misurando lo spostamento della punta della penna (la fresa), ma con le righe riesci a controllare le estremita' delle tue dita, quindi capterai ogni vibrazione e persino l'effetto della pressione sanguigna sui polpastrelli.

Il PID diventa piu' arduo da ottimizzare perche' e' piu' facile mandare in auto-oscillazione i cinematismi di un asse, visto che la riga riceve e vede anche gli effetti di ogni gioco o vibrazione.
In compenso con la dovuta pazienza e lavorando anche sui filtraggi per le frequenze di risonanza tipiche (che kflop permette di controllare) si riusciranno a raggiungere precisioni impossibili con gli encoder classici.

Per adesso mi pare che Kflop non abbia delle routines automatizzate per configurare il PID, ma molti drive industriali possono svolgere l'ottimizzazione quasi in totale autonomia raggiungendo ottimi risultati.

ciao

[Pedro]

gran bel risultato, bella la macchina comunque. Vogliamo vedere un filmatino di come lavora