Ploter CNC - oprogramowanie/konfiguracja

Tomasz Bartuś

Software

GRBL obsługuje klasyczne 4-przewodowe bipolarne silniki krokowe. Oprogramowanie obsługuje ruch silników w 3 osiach X, Y i Z.

Ze strony projektu GRBL należy pobrać oprogramowanie GRBL. Pobieramy wersję 0.9j. (plik .hex).

Pobieramy program Xloader umożliwiający wgranie oprogramowania GRBL do Arduino.

Po rozpakowaniu archiwum, uruchamiamy program XLoader.exe Uzupełniamy ścieżkę do pliku .hex programu GRBL, wybieramy odpowiednie urządzenie (w tym przypadku Arduino Nano - ATmega328) oraz port, do którego podłączono Arduino. Pozostawiamy domyślną prędkość transmisji 57600 bodów (Fig. 1).

Fig. 1. XLoader - konfiguracja

Po uzupełnieniu okna dialogowego, naciskamy przycisk Upload. Jeżeli wszystko przebiegło pomyślnie, w lewym dolnym rogu aplikacji pojawi się informacja o uploadownej liczbie bajtów (Fig. 2).

Fig. 2. XLoader wgrywanie programu GRBL

Po pomyślnym wgraniu GRBL, możemy zamknąć Xloader i przejść do pobrania programu sterującego GRBL Controller.

Tab. 1. Ustawienie GRBL 0.9i (na podstawie doskonałego opisu autorstwa Pana Huberta

Ustawienie

wart. domyslna

opis (EN)

opis (PL)

$0

steps pulse usec

min. długość impulsu dla kroku w mikrosekundach (typowo 5-50)

$1

steps idle delay, msec

Czas po wykonaniu kroku [ms], w którym silnik może pozostawać jako włączony (enable) lub wyłączony (disable). Zmienna może przyjmować wartości: 255 - silniki zawsze włączone (enable); 0 - silniki zawsze wyłączone (disable); 1-244 [ms] - czas po każdym kroku na dokończenie zatrzymania.

$2

steps port invert mask: 00000000

Odwrócenie sygnału kroku (step) dla wszystkich osi. Zaawansowany paramater używany gdy sterowniki silników tego potrzebują lub dla małego oszustwa wprowadzającego sztuczną zwłokę pomiędzy wysłaniem 2 komunikatów STEP i DIR. Normalnie sygnały są wysyłane jako wysoki lub niski dla kierunku (DIR) a następnie wysoki opadający na niski w ciągu kilku mikrosekund dla sygnału kroku. Wartości wprowadzamy jako liczbą dzisiętną na podstawie tabelki, z której program tłumaczy sobie to na zapis dwójkowy.

		
		X_STEP_BIT 2
		Y_STEP_BIT 3
		Z_STEP_BIT 4
		X_DIRECTION_BIT 5
		Y_DIRECTION_BIT 6
		Z_DIRECTION_BIT 7

Jeśli więc chcemy odwrócić kierunek (DIRECTION) dla X i Y musimy wykonać przesunięcie bitowe:
(1<<X_DIRECTION_BIT)|(1<<Y_DIRECTION_BIT)

czego wynikiem jest 96 i taką liczbę wpisujemy: $6=96 co da nam 1 na bitach 5 i 6:
$6=96 (step port invert mask. int:1100000)

$3

dir port invert mask: 00000000

odwrócenie kierunku ruchu silnika wg. maski:

Lp	maska	Odwróć X	Odwróć Y	Odwróć Z
0	`00000000`	nie	nie	nie
1	`00000001`	tak	nie	nie
2	`00000010`	nie	tak	nie
3	`00000011`	tak	tak	nie
4	`00000100`	nie	nie	tak
5	`00000101`	tak	nie	tak
6	`00000110`	nie	tak	tak
7	`00000111`	tak	tak	tak

Jeśli chcemy odwrócić kierunek osi Y, musimy wysłać do maszyny $3=2, a jeśli chcemy odwrócić wszystkie osie musimy wysłać do maszyny $3=7.

$4

step enable invert, bool

Zachowanie sygnału enable (domyślnie "0"). Jeśli ze względu na sterowniki silników potrzeba na odwrót, wpisz "1".

$5

limit pins invert, bool

Wyłączenie wewnętrznych rezystorów podciągających dla linii krańcówek. Żeby to zrobić wpisujemy: $5=1. UWAGA! jeżeli nie podłączymy zewnętrznych rezystorów mikrokontroler może ulec zniszczeniu.

$6

probe pin invert, bool

Jak $5, wyłącza wewnętrzne rezystory podciągające dla sondy na A5. Włączamy też podobnie: $6=1.

$10

probe pin invert, bool

Ustawienie zmieniające co GRBL wysyła do użytkownika po wydaniu komendy: "?" sprawdzającej w czasie rzeczywistym status maszyny. W sumie oprogramowanie może raportować: - status maszyny - nie może być wyłączony, możliwe statusy to: Idle, Queue, Run, Hold, Home, Alarm, Check - pozycja maszyny - pozycja pracy - czyli pozycja maszyny + wszystkie zastosowane offsety - bufor pracy - bufor interfejsu RX Do wprowadzenia ustawień używamy maski

ustawienie	maska	status pracy	pozycja maszyny	pozycja pracy	bufor pracy	bufor RX
0	`00000000`	tak	nie	nie	nie	nie
1	`00000001`	tak	tak	nie	nie	nie
2	`00000010`	tak	nie	tak	nie	nie
3	`00000011`	tak	tak	tak	nie	nie
4	`00000100`	tak	nie	nie	tak	nie
5	`00000101`	tak	tak	nie	tak	nie
6	`00000110`	tak	nie	tak	tak	nie
7	`00000111`	tak	tak	tak	tak	tak
8	`00001000`	tak	nie	nie	nie	tak
9	`00001001`	tak	tak	nie	nie	tak
10	`00001010`	tak	nie	tak	nie	tak
11	`00001011`	tak	tak	tak	nie	tak
12	`00001100`	tak	nie	nie	tak	tak
13	`00001101`	tak	tak	nie	tak	tak
14	`00001110`	tak	nie	tak	tak	tak
15	`00001111`	tak	tak	tak	tak	tak

$11

0.010

junction deviation, mm

Wartość wykorzystywana przez algorytm zarządzający prędkością w czasie pokonywania zakrętów. Wzrost wartości parametru powoduje zwiększenie prędkości, jeżeli maszyna sobie nie radzi zmniejszamy wartość

$12

0.002

arc tolerance mm

Tolerancja dla łuków i kół. Jeśli łuki wyglądają po wycięciu dobrze to nie ruszamy tego 0.002 jeśli uważacie że nie to zmieńcie. Mniejsza wartość to dokładniejszy łuk ale i wolniejsza praca. Wyższe wartości na odwrót czyli jedziemy szybciej i mniej dokładnie.

$13

report inches, bool

Jednostka pracy grbl "0" - milimetry (domyślne), "1" - cale.

$20

soft limits, bool

Limit miękki gdy jest włączony będzie sprawdzał czy maszyna nie chce pojechać poza swoje wymiary. Wymaga włączenia opcji homing i ustawienia wymiarów maszyny w parametrach $130, $131, $132. Włączamy to wpisując 1. I warto mieć włączone.

$21

hard limits, bool

Limit ostry używa krańcówek zamontowanych na końcach każdej osi. Uruchomienie krańcówki powoduje zatrzymanie działania maszyny i nie jest możliwe wznowienie pracy od tego momentu.

$22

homing cycle, bool

Jeśli używamy fizycznych krańcówek możemy ich użyć do znajdowania pozycji początkowej dla maszyny włączając tą funkcję. Grbl zakłada że pozycja domowa jest w +X, +Y, +Z. Po jej uruchomieniu pierwsze przemieszcza oś Z w kierunku plusa, a następnie naraz X i Y. Ważne ustawienie to $27 Homing pull-off

$23

homing dir invert mask: 00000000

Jeśli pozycję domową w naszej maszynie mamy po przeciwnej stronie czyli -X, -Y, -Z możemy za pomocą maski ją odwrócić, używamy starej znanej tabelki:

Lp	maska	Odwróć X	Odwróć Y	Odwróć Z
0	`00000000`	nie	nie	nie
1	`00000001`	tak	nie	nie
2	`00000010`	nie	tak	nie
3	`00000011`	tak	tak	nie
4	`00000100`	nie	nie	tak
5	`00000101`	tak	nie	tak
6	`00000110`	nie	tak	tak
7	`00000111`	tak	tak	tak

$24

25.000

homing feed, mm/min

Prędkość dla posuwu homing w celu znalezienia krańcówki "limit" i ustawieniu maszyny na 0. Najpierw wykorzystuje się następne ustwienie homing seek a po znalezieniu krańcówki w celu dokłądnego ustawienia homing feed. Zazwyczaj feed($4) jest ustawiany mniejszy od seek($5). Program najpierw steruje w kierunku początku układu właśnie z prędkością seek($5) a następnie po znalezieniu krańcówki zwalnia do prędkości feed($4) dojeżdżając do zera (0,0)

$25

500.000

homing seek, mm/min

Może być ustawiony szybszy niż nasza najwyższa prędkość dla G1

$26

250

homing debounce, msec

Czas zwłoki dla ustania drgania styków krańcówek, zazwyczaj 5-25.

$27

1.000

homing pull-off, mm

Odległość [mm], którą maszyna wyjedzie po zadziałaniu krańcówki homingu aby znaleźć punkt 0, od zadziałania krańcówki do tego miejsca użyje prędkości z $19

$100

250.000

x step/mm

Ilość kroków potrzebnych do wygenerowania przez silnika, aby przesunąć oś o 1 mm. Do poprawnej konfiguracji parametru potrzebne:

ilość kroków/1 pełny obrót przy sterowaniu pełnokrokowym (ang. steps_per_revolution
konfiguracja sterowania silnikiem (pełnokrokowo, 1/2 krokowo, itd, podstawiamy: 1, 2, 4, 8, lub 16 (ang. microsteps)
ilość mm przejechanych przez oś w czasie 1 obrotu silnika - (ang. mm_per_rev)

Podstawiamy do wzoru:

steps_per_mm = (steps_per_revolution*microsteps)/mm_per_rev

W przypadku typowych silników krokowych z napędów cd/dvd:

20 kroków/obrót × 1 × 3mm/obrót = 60

Powyższe łatwiej się liczy dla śrub metrycznych (szpilek) - dla przykładu gwint M8 i M9 ma skok 1,25 weźmy do tego silnik ustawiony na półkrok (2) który normalnie robi 200 kroków na 1 obrót: (2 microsteps/step) × (200 steps/motor_rev) × (1 motor_rev/screw_turn) / (1.25 mm/screw_turn) = 320 microsteps/mm wpisujemy 320 i gotowe

$101

250.000

y step/mm

$102

250.000

z step/mm

$110

500.000

x max rate mm/min

Ustawienie wpływa na szybkość dla feed i seek. Ustawiamy doświadczalnie. Wpisujemy: G0 X50 patrzymy jak maszyna jedzie w osi X. Jeśli za wolno zwiększamy $110 aż uzyskamy największą możliwą prędkość wtedy zmniejszamy tę wartość o 10-20%.

$111

500.000

y max rate mm/min

j.w. dla osi Y

$112

500.000

z max rate mm/min

j.w. dla osi Z.

$120

10.000

x accel. mm/sec2

Przyspieszenie dla osi X. Najlepiej znaleźć doświadczalnie.

$121

10.000

y accel. mm/sec2

Przyspieszenie dla osi Y.

$122

10.000

z accel. mm/sec2

Przyspieszenie dla osi Z.

$130

200.000

x max travel, mm

Maksymalny ruch w osi X [mm]. Wymaga włączenia $20 i $22.

$131

200.000

y max travel, mm

Maksymalny ruch w osi Y [mm]. Wymaga włączenia $20 i $22.

$132

200.000

z max travel, mm

Maksymalny ruch w osi Z [mm]. Wymaga włączenia $20 i $22.

1 | 2 | 3 | 4

Tomasz Bartuś