کال

تجربیات کامپیوتر، الکترونیک و لینوکس عبد

مقدمه‌ای خیلی کوتاه برای ساخت کنترلر CNC غیر حرفه‌ای

۱۷ مرداد ۱۳۸۷ در دسته CNC٬ الکترونیک

موتورهای پله‌ای (stepper motor) به  علت سادگی کاربرد‌های فراوانی دارند. یکی از این کاربرد‌های ساخت دستگاه CNC است (به خصوص دستگا‌های CNC که ساده هستند و توسط اشخاص علاقه‌مند درست شده‌اند).

کنترلر موتور‌های پله‌ای معمولا ساختار ساده‌ای دارند و به راحتی می‌توان با آنها موقعیت را کنترل کرد (Position Control) به همین علت یکی از روش‌های محبوب برای استفاده در دستگاه‌های CNC به حساب می‌آیند. به خصوص دستگاه‌های CNC که توسط اشخاص علاقه‌مند (hobbyist) درست می‌شوند. در این پست یه مقدمه خیل کوتاه درباره دستگاه CNC می‌نویسم در حد سواد خیلی اندکم که انشاالله در پست‌های بعدی درباره مدار کنترلر توضیحاتی بنویسم.

به عنوان یک توضیح خیلی مختصردستگاه CNC یا دستگاه کنترل رقمی رایانه‌ای (Numerical Control Machine) یک ابزار صنعتی  است که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود و می‌تواند برای ساخت  طیف مختلفی از قطعات استفاده شود.

عکس بالا یک نمونه از CNCهایی است به آن اشاره کردم. قسمت الکترونیکی/الکتریکی این مدل CNC در واقع درایو کردن سه موتور پله‌ای است.

دستگاه CNC به نسبت پیچیده‌است ولی به این معنی نیست که شما نمی‌توانید برای خودتان در خانه یک دستگاه CNC درست کنید. اگر یک جستوجو در گوگل انجام دهید هزاران نفر را پیدا می‌کنید که برای خودشان یک CNC درست کرده‌اند (البته نه یک دستگاه مثل دستگاهی که در بالا قرار دارد چون دستگاه مذکور حداقل چند صد میلیون قیمت دارد علاوه بر این از نظر اندازه هم به نسبت برای خونه بزرگه!). عکس زیر یک نمونه از این دستگاه‌ها را نشان می‌دهد.

یک دستگاه CNC دست‌ساز

یک دستگاه CNC معمولا حداقل سه محور X Y Z دارد که به کمک آن می‌تواند نوک ابزار را در هر نقطه از فضای سه بعدی (مشخصا محدود به محدوده عملکرد دستگاه) قرار دهد. حالا این ابزار ممکن است یک مته برای سوراخ‌کاری، یا یک فرز انگشتی برای کنده‌کاری و یا حتی یک بازوی ظریف برای قرار دادن قطعات SMD بر روی سطح بورد باشد. برای این ابزار ممکن هر کسی با توجه به نیاز‌های خود صد‌ها کاربرد پیدا کند، به همین دلیل مطمئن باشید ابزار کاملا کاربردی خواهد بود. دوباره بر می‌گردیم سراغ محور‌ها، هر کدام از این محور‌های شامل یک موتور، یک مکانیزم برای تبدیل حرکت گردشی موتور به حرکت افقی و یک راهنما برای حرکت خطی (Linear Guide) . در ساده‌ترین حالت می‌توان از یک میل‌پیچ به همراه مهره برای تبدیل چرخش موتور به حرکت خطی استفاده کرد ولی اگر دستگاه شما جدی‌تر باشه می‌توانید سر کیسه رو شل کنید و از بال اسکرو (Ball Screw) استفاده کنید. راهنمای حرکت به نظرم از پیچیده‌ترین قسمت‌های است به نوعی که خیلی از علاقه‌مندان روش‌های ابتکاری برای درست کردن این راهنما انجام داده‌اند. یک نمونه از این ایده‌ها استفاده از ریل‌های کابینت است.

قسمت مورد نظر ما استپر موتور است. همان طور که  گفته شد یک دستگاه CNC ساده سه موتور پله‌ای دارد که کنترلر ما باید این سه موتور را به صورت همزمان کنترل کند. هر موتور در حالت ساده تک قطبی  ۵ سیم دارد. که یکی مشترک است و ۴ سیم دیگر  به ترتیب به سیم‌پیچ‌های موتور متصل شده‌اند. برای به گردش درآوردن استپر باید یکی از این ۴ پایه را در هر مرحله فعال کنیم. جهت حرکت نیز بر اساس جهت فعال کردن این پایه‌ها مشخص می‌شود. پس به نظر می‌رسد که هر استپر به ۴ پایه دیجیتال برای کنترل نیازمند باشد. پس برای دستگاه CNC حداقل به ۱۲ پایه نیاز‌مندیم. به فرض اگر بخواهیم از پورت پارالل استفاده کنیم، ممکن است تعداد IO کم‌ بیاوریم. ولی خوب یک راه حل برای تعداد پایه‌ها وجود داره اون هم استفاده از دو پایه step و direction است (این ایده به نوعی متفاوت در انکودر‌های نوری نیز استفاده می‌شود). هر لبه بالارونده (یا پایین‌رونده) در پایه step در واقع به معنی یک پله چرخش در موتور پله‌ای است. جهت حرکت هم از روی پایه‌ جهت یا direction مشخص می‌شود. دی این حالت یک مدار ساده نیاز داریم که این سیگنال‌های این دو پایه را برای استپر موتور ترجمه کند و به فرم چهار سیمی دربیاورد. این نوشته مقدمه‌ای ناقص و مختصر بود برای پست بعدی که انشاالله در مورد مدار کنترلی است که برای دستگاه CNC درست کرده‌ام (من و برادرم در حال ساخت یک CNC ساده هستیم که امید‌واریم اگر بشه جزئیات ساختش رو اینجا قرار بدیم).

همان طور که گفتم جزئیات ساخت دستگاه CNC حتی یک مدل ساده به نسبت زیاد است و شامل قسمت‌های مکانیکی، الکترونیکی و نرم‌افزاری است. دوستان علاقه‌مند با یک جستجوی کوتاه در گوگل صدها مطلب مفید در این زمینه پیدا خواهند کرد.

یک سایت فارسی خوب به عنوان مرجعی برای CNC ( از منش مدیران این سایت خیلی خوشم آمده در صفحه اول نوشته:مدیریت سایت محدودیتی برای کپی اطلاعات از سایت CNCkaran.com قائل نمی باشد این منش باید مورد توجه امثال من باشه که خیلی وقت‌ها نگران کپی شدن نوشته خودمون هستم حتی نوشته‌ای که ممکنه خیلی هم کم محتوا باشه)

ارسال نظر
٬
« منبع تغذیه سوئیچینگ DC/DC با LM2576
درایور موتور پله‌ای برای CNC (قسمت اول) »

۱۸ نظر به “مقدمه‌ای خیلی کوتاه برای ساخت کنترلر CNC غیر حرفه‌ای”

  • فاضل
    ۲۲ مرداد ۱۳۸۷ at ۱۲:۱۲ ق.ظ

    سلام
    من در مورد تهیه قطعات مکانیکی مشکل دارم
    حتا اسم بعضی از اون هارو نمی دونم
    شما می تونید کمک کنید(مکانیک من ضعیفه)

    -عبد
    من هم خودم به صورت خیلی جزئی با قسمت‌های مکانیکی تا کنون درگیر نشده‌ام ولی توصیه می‌کنم حتما لینکی که در بالا دادم رو یه برسی کامل بکنید، به احتمال زیاد جواب خیلی از سوال‌هاتون رو آنجا می‌توانید پیدا کنید. انشاالله در مورد قسمت‌های مکانیکی هم به صورت جزی‌تر در حد سوادم پست خواهم داشت.

  • spano(spart)
    ۲۲ مرداد ۱۳۸۷ at ۱۲:۰۴ ب.ظ

    با درود فراوان
    من با کمک یکی از دوستان یه نمونه درست کردیم که برای تست یه ماژیک بستیم و هر شکلی که بخوای باهاش در آوردیم. خیلی حال داد.
    برای قسمت نرم افزاری هم از لینوکس استفاده کردیم که یه نرم افزار خیلی خوبی داشت و ما فقط درایورهای سخت افزاری رو براش درست کردیم.

    موفق باشید

    عبد
    تبریک میگم. ما هم برای اولین بار که در کارگاه دانشگاه یک CNC ساده درست کردیم، با یک ماژیک امتحان کردیم! به نظر استفاده از ماژیک برای تست دستگاه CNC به صورت De Facto در‌ آمده :)

  • احمد شخم گر
    ۵ شهریور ۱۳۸۷ at ۱۲:۳۴ ق.ظ

    سلام
    شخم گر هستم . مدیر سایت cnckaran
    خوشحال می شوم اگر نشستی با هم داشته باشیم و یا بصورت تلفنی با هم تماسی داشته باشیم.

  • مرتضی
    ۵ مهر ۱۳۸۷ at ۱۰:۱۶ ق.ظ

    سلام
    ساختن یک دستگاه سی ان سی ساده ودقیق چه قدر هزینه دارد اگرامکان دارد درمورد دیاگرام مدل ساده توضیح دهید ومشخصات سخت افزار و نقشه مدارات ونرم افزار ان را دراین سایت و یا به ایمیل من ارسال کنید.با تشکرdidar50@yahoo.com
    عبد
    جواب سوال شما درباره قیمت کاملا وابسته به پیاده‌سازی مکانیکی دستگاه دارد. شما ممکن است برای پیاده‌سازی هر محور از میل‌پیچ استفاده کنید و یا از بال اسکرو، در حالی که تفاوت قیمت میل‌پیچ با بال‌اسکرو شاید دها‌هزار تومان باشد.
    من متاسفانه هنوز ساخت قسمت مکانیکی را شروع نکرده‌ام، انشاالله هر زمانی که پیاده‌سازی دستگاه تکمیل شده، جزئیات ساخت و هزینه‌ را به صورت مرتب شده در همین‌جا می‌نویسم.

  • امیر
    ۶ آبان ۱۳۸۷ at ۳:۱۱ ب.ظ

    سلام.
    من دانشجوی دانشگاه تهرانم.رشته کامپیوتر.(کارشناسی)
    چند سال که توی یک شرکت ساخت ماشین های سی ان سی کار می کنم.
    چیزای زیادی در مورد ساخت دستگاه سی ان سی می دونم.
    خیلی دوست دارم اطلاعاتم رو در اختیار دوستان علاقه مند قرار بدم(البته تحت لیسانس GPL!)

    در ضمن آقای عبد شما کی ها Uni هستید ببینیمتون؟

  • بابک
    ۲۱ آبان ۱۳۸۷ at ۱۱:۲۵ ب.ظ

    سلام
    قسمت مکانیکی با من
    من یک فرز 4محور آماده دارم

  • شهرام
    ۸ دی ۱۳۸۷ at ۲:۴۴ ق.ظ

    کمی راجع به سه بعدی گرفتن G COD از نقشه بنویسید

    عبد
    من در این باره خیلی دانش و اطلاعاتی ندارم، فقط این طوری که می‌دانم شما یک طرح و ایده را با برنامه‌های CAD طراحی می‌کنید (به عنوان مثال Solid-Works) بعد طرح را به کمک برنامه CAM تبدیل به G-Code می‌کنید. احتمالا پارامتر‌های ماشین CNC و اطلاعات ابزار‌ها باید به برنامه CAM فرستاده شوند تا بتواند به درستی خروجی G-code برای ساخت قطعه مورد نظر را درست کند. (این تقریبا تمام اطلاعات من درباره این موضوع است!).

  • شهرام
    ۸ دی ۱۳۸۷ at ۳:۴۲ ق.ظ

    تشکر از آقای عبد

  • شهرام
    ۱۰ دی ۱۳۸۷ at ۱۱:۳۵ ب.ظ

    از چه درایوری استفاده میشه
    عبد
    اگر منظور شما از درایور مدارهای راه‌اندازی موتور است، طراحی مدارهای مورد استفاده را پست‌های بعدی توضیح داده‌ام اینجا، اینجا، اینجا و اینجا. ولی اگر منظور شما برنامه‌ای که در کامپیوتر اجرا می‌شود و کل دستگاه را کنترل می‌کند، برنامه EMC است که توضیحات مختصری درباره این برنامه در اینجا نوشته‌ام. فقط دقت کنید که من هنوز خود دستگاه را درست نکرده‌ام و تجربه‌ای عملی در این زمینه هنوز ندارم!
    امیدوارم این مقدمه‌ها برای شما مفید باشد.

  • مجید
    ۱ اردیبهشت ۱۳۸۸ at ۱۱:۱۹ ق.ظ

    سلام
    من مکانیکی هستم و یک میز کاملا حرفه ای با یک بودجه بالا ساختیم برای یه کار خاص
    و الان فقط یک سیستم کنترلی می خواد که با مکانیک مچ بشه
    ما می خوایم بعد از این که این میز رو تموم کردیم . چند سیستم مکانیکی دیگه رو با یک سیستم کنترلی مچ کنیم که در واقع به فردی مثل شما نیاز داریم.
    اگر تمایل داشتید یه وقت ملاقات داشته باشیم تا در صورت توافق با هم همکاری داشته باشیم.
    با تشکر از اطلاعاتی که در اینجا قرار می دید
    09354XXXXXX-66XXXXXX راستگو

  • مرتضی
    ۱۱ تیر ۱۳۸۸ at ۷:۲۸ ق.ظ

    سلام
    من می خواستم یک دستگاه CNC برای سوراخکاری برد مدار چاپی بسازم ولی نمی دونم چطوری ! لطفا در موردش یک کمی توضیح بنویسید .در ضمن شما که این همه توضیح خوب نوشتین یک نقشه مکانیکی هم به سایت اضافه می کردین دیگه خیلی جالب می شد.
    دست شما درد نکنه قربان شما.

  • بهروز
    ۱۳ شهریور ۱۳۸۸ at ۳:۰۸ ب.ظ

    سلام؛
    کسانی که علاقه مند به ساخت cnc هستند به من email بزنند.
    در ضمن من به دنبال نصب rotary encoder به step motor و شناسایی آن به وسیله نرم افزار هایی چون mach3,turbocnc,emc ، هستم. اگر اطلاعاتی دارید من رو راهنمایی بفرمایید.

  • بهروز
    ۱۳ شهریور ۱۳۸۸ at ۳:۰۹ ب.ظ

    dear_behrooz2004@yahoo.com

  • ELECTROSTARS
    ۲۴ شهریور ۱۳۸۸ at ۱:۴۵ ق.ظ

    سلام و خسته نباشید بI همه عزیزان سخت کوش .

    هر کس در مورد دستگاه های CNC چه نرم افزار (برنامه نویسی ) و چه سخت افزار (الکترونیک و مکانیک )سوالی داره _***_ در این سه ضمینه برای راه اندازی دستگاههای CNC اطلاعاتی دارم که خوشحال می شم در اختیارتون بزارم.اگه کسی در مورد درایو کردن موتورهای (DC_AC_STEEPER MOTOR) _برنامه نویسی و ارتباط بین سخت افزار و نرم افزار و کلا” قسمت CONTROLLING مشکل داره به من EMAIL بزنه.
    MAHDAVI_ABOUZAR@YAHOO.COM

  • reza
    ۲۰ مهر ۱۳۸۸ at ۱۲:۲۱ ق.ظ

    سلام .
    من سی ان سی کنترولر پی سی بیس اینتر فیس برای کنترول سی ان سی لازم دارم . فروشگاهی را می توانید به من معرفی کنید که آن را تهیه کنم؟

  • حمیدجباری
    ۱۱ آبان ۱۳۸۸ at ۱۲:۳۲ ب.ظ

    با سلام وخسته نباشید به شما دوست گرامی ….
    اینجانب حمید جباری مهندس برق قدرت از دانشگاه آزاد اسلامی هستم …
    در مورد دستگاه های cnc مخصوص درست کردن قالب (مثل قالب کف کفش و…) پیشنهاد کار دارم . اما در مورد رسم طرح برای دستگاه تغریباً هیچ اطلاعاتی ندارم ………..خواهشمندم در مورد رسم طرح و نحوه ارسال آن به دستگاه من رو راهنمایی کنید ….( باید برنامه کد رو یاد بگیرم ؟)
    11 /8 /8813 hamidjabbari@ymail.com

  • محمد شرفی
    ۷ دی ۱۳۸۸ at ۹:۳۱ ق.ظ

    سلام. در قسمت مکانیکی اندازه X و Y و Z چند سانتیمتر است؟ مثلا دریل در چه فاصله ای از سطح میز قرار می گیرد؟ ممنون می شوم کسی کمکم کنه.

  • بهناز
    ۱۷ دی ۱۳۸۸ at ۸:۳۵ ق.ظ

    مطالب بلاگ شما واقعا به درد من خورد. مرسی و خسته نباشید

نوشتن نظر