CNC Ansteuerung über USB oder Bluetooth günstig realisierbar?

[Cysign]

Da ich nun endlich meine ersten Gehversuche im Sinne einer DIY-CNC-Fräse machen möchte, überlege ich derzeit, wie ich diese kostengünstig und effizient über meinen PC oder mein Netbook ansteuern kann.
Beide Geräte bieten keinen LTP-Port mehr.

Ich habe gelesen, dass man mit einem FT232RL wohl eine Art herkömmliche serielle Schnittstelle über USB herstellen kann.
Aber da muss dann wohl noch selber was programmiert werden.

Andererseits stelle ich mir grade die Frage, obs nicht auch machbar wäre, die Fräse über Bluetooth anzusteuern? So groß ist der Datenfluß nicht, dass es da zu Engpässen kommen würde, oder?

Wie heißt das Protocoll, über das man eine CNC-Maschine ansteuert?

Kommerzielle USB-Steuerkarten ab 120€ aufwärts sind mir zu teuer.

[021aet04]

Eine Funkverbindung wird vermutlich nicht gehen (zumindest Bluetooth). Die Datenrate ist auch nicht gerade gering. Du hast für jeden Schrittmotor ein Signal für die Richtung und ein Signal für einen Signale von der Fräse zum PC, wie z.B. Endschalter.

MfG Hannes

[Cysign]

Wenn ich da aber mal an stereo Bluetooth-Headsets denke, da ist die Datenrate doch eigentlich höher. Ich mein ein Stereosignal muss da übertragen werden, dazu noch Duplex, wenn man z.B. telefoniert.
Das müsste doch weit über den 3 Steuersignalen für die Motoren und Referenzschalter sowie Spindelkontrolle liegen. Das sind doch lediglich einige Bits von den wir hier reden, oder nicht?
Bei einer Bluetoothaudioübertragung hingegen haben wir etliche Kb.

[021aet04]

Das sind "nur" ein paar Bit. Trotzdem ist die Datenrate relativ hoch. Ich habe bei mir eine Geschwindigkeit von max. 50mm/s, eine Spindelsteigung von 3mm/U und beim Motor 400Schritte/U. Das ergibt ca.6666 U/s. Diese Impulse musst du für jede Achse bereitstellen können. Erschwehrend kommt hinzu, dass du diese synchron bereitstellen musst. Zusätzlich musst du noch Sensoren auswerten und Die Impulse für die Richtungen senden. Das ergibt eine beachtliche Datenmenge. Lies diech einmal richtig ein.

PS: Audio Übertragungen per Funk ist ein spezielles Thema. Die Bauteile sind speziell für diesen Bereich ausgelegt.

MfG Hannes

[Richard]

Da das Fräsen überwiegend sehr sehr lange Dauert und extrem Laut und Staubig sein kann, würde (ich) mir einen super billig PC besorgen und zur Not mit einer LPT Karte bestücken. Ubuntu Fräsprogramm draufbügeln und im gut isoliertem Keller verbannen. :-) Per Netzwerk Kabel oder Funk kann der dann vom Arbeitsplatz PC oder Netbook Gesteuert werden.

Das ist jedenfalls (für mich) die einzig wirklich brauchbare und auch preiswerte Lösung. :-)

Gruß Richard

[Cysign]

@Richard: Ja, das klingt nach ner guten Idee, das gannze über wLan und nen Rechner zu steuern.

Wenn es wirklich so schwer ist, was über USB zu realisieren, machts vllt. Sinn, wenn ich mir nen günstigen Barebone dafür schieße. Sowas z.B.
http://cgi.ebay.de/Lex-Light-Barebone-PC-/270771300611?pt=DE_Technik_Computer_Peripherieger% C3%A4te_PC_Systeme&hash=item3f0b3a2903

[Richard]

@Richard: Ja, das klingt nach ner guten Idee, das gannze über wLan und nen Rechner zu steuern.

Wenn es wirklich so schwer ist, was über USB zu realisieren, machts vllt. Sinn, wenn ich mir nen günstigen Barebone dafür schieße. Sowas z.B.
http://cgi.ebay.de/Lex-Light-Barebone-PC-/270771300611?pt=DE_Technik_Computer_Peripheriegerä te_PC_Systeme&hash=item3f0b3a2903 (http://cgi.ebay.de/Lex-Light-Barebone-PC-/270771300611?pt=DE_Technik_Computer_Peripherieger% C3%A4te_PC_Systeme&hash=item3f0b3a2903)

Es gibt auch USB LPT Adapter ob die mit EMC² Arbeiten? Mir (persönlich) geht/ging es eher um die Auslagerung von Krach und Dreck/Staub und stundenlanges Blockieren vom PC. Denke daran, CNC Steuerung erfordert quasi Echtzeit Reaktionen, nebenbei Dateien laden oder ähnliches wird/kann zu Problemen führen.

Den von Dir ausgesuchten PC kenne ich nicht, (ich) dachte an etwas vieeeel älteres sozusagen vom Schrott ähnlich, hauptsache EMC² läuft darauf. Wichtig dürfte auch die Kühlung sein Staubdicht und Trotzdem nicht zu warm.....

Gruß Richard

[Cysign]

Um die Kühlung mach ich mir keine Sorgen, da wird mir schon was einfallen - was schönes mit heatpipes oder so^^
Ich denke, das von mir jetzt gewählte System (http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=270774764443&ssPageName=STRK:MEWNX:IT) ausreichen dürfte und stromsparend ist.
Brauch jetzt noch ne Festplatte dafür.
Ich denke mal, alles ab 10GB kommt in Frage.
Im Endeffekt brauche ich darauf nur z.B. EMC² und Ubuntu laufen zu lassen.
Oder gibts ein ressourcenschonenderes Linux auf dem ich EMC² betreiben kann?

[Richard]

Um die Kühlung mach ich mir keine Sorgen, da wird mir schon was einfallen - was schönes mit heatpipes oder so^^
Ich denke, das von mir jetzt gewählte System (http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=270774764443&ssPageName=STRK:MEWNX:IT) ausreichen dürfte und stromsparend ist.
Brauch jetzt noch ne Festplatte dafür.
Ich denke mal, alles ab 10GB kommt in Frage.
Im Endeffekt brauche ich darauf nur z.B. EMC² und Ubuntu laufen zu lassen.
Oder gibts ein ressourcenschonenderes Linux auf dem ich EMC² betreiben kann?

Nehme eine fertige EMC² CD und gut ist es, das ist ein speziell für Echtzeit optimirtes Linux.

Gruß Richard

[Cysign]

Ja, darauf bin ich grade auch gestoßen :) Hab mir ne Ubuntu 10.04 von linuxcnc gesaugt :)
Danke für den Hinweis.

[Jakob L.]

Das entscheidende Problem bei USB ist die hohe Latenzzeit. Bei einer LPT-Ansteuerung werden die Steuerimpulse für die Schrittmotoren am PC generiert und direkt über die parallele Schnittstelle an eine Schrittmotorsteuerung (z.B. L297/L298) gehängt. Weil das bei USB aufgrund der Latenz nicht mehr geht, muss man die Steuerimpulse mit einem Microcontroller (oder FPGA) direkt in der Steuerkarte erzeugen. Dazu braucht man dann ein komplizierteres Protokoll, mit dem der PC der Steuerkarte sagt, wie die Impulse generiert werden sollen (z.B. Rampen etc.).

Bei einem normalen PC ist das Nachrüsten eines LPT-Ports mit einer entsprechenden PCI-Karte ja recht problemlos möglich (und man zerschiesst sich im Fehlerfall normalerweise nur die billige Controllerkarte und nicht das Motherboard). Bei normalen Notebooks kann man eine parallele Schnittstelle auch per PCMCIA oder ExpressCard nachrüsten. Beim Kauf der Karte muss man allerdings aufpassen, dass die Karte intern nicht doch wieder über USB funktioniert. Beim Netbook bleibt wohl nur der Kauf einer kommerziellen USB-Steuerkarte (oder eine aufwändige Eigenentwicklung).

[Cysign]

Sind denn die Latenzen bei USB wirklich so groß?
Ich mein, die Latenzen eines USB-Midi-Controllers oder iener USB-ASIO-Soundkarte liegen doch im Bereich einiger Millisekunden.
Klar kommt jetzt wieder das Argument, dass die Hardware darauf ausgelegt ist, aber so müsste man doch auch ein Interface für ne CNC Maschine bauen können.

Hast du denn vielleicht einige Begriffe für mich nach denen ich googeln kann?

[Jakob L.]

Sind denn die Latenzen bei USB wirklich so groß?
Ich mein, die Latenzen eines USB-Midi-Controllers oder iener USB-ASIO-Soundkarte liegen doch im Bereich einiger Millisekunden.


Einige Millisekunden sind schon viel zu viel. Wenn man einen Schrittmotor mit 200 Schritten pro Umdrehung im Halbschrittbetrieb auf 5 Umdrehungen pro Sekunde bringen will, dann braucht man einen Schritt alle 500 µs. Wenn jetzt ein Schrit durch USB um ein paar Millisekunden verzögert wird, dann hat man sofort Schrittverlust, da der Motor sich durch die Trägheit erst einmal weiterdreht, obwohl keine Schritte ankommen.

[Cysign]

Uff, okay, das muss also viel schneller sein als ne Midi-Ansteuerung.
Und wie sieht es mit ner Lösung über nen programmierbaren MC aus? Nen Atmel-irgendwas?
Könnte man was über so einen realisieren? Dass der quasi die Motoren steuert und im Voraus weiß, was die Motoren machen sollen, der jedoch zur Kontrolle die Werte wieder (in diesem Falle leicht verzögert, vllt. um ein paar ms) an den Steuerrechner überträgt?

[Ostermann]

Hallo Richard!


Es gibt auch USB LPT Adapter ob die mit EMC² Arbeiten?

Nein, vergiss es. Selbst wenn die Dinger bitbang-I/O unterstützen, ist USB für die direkte Ausgabe von Takt-/Richtungssignalen zu langsam, weil die Übertragung blockweise läuft. Es gibt ja durchaus USB-Controller für CNC-Programme, aber die sind dann immer spezifisch auf ein Programm angepasst. Beipiele sind WinPCNC USB oder der Smoothstepper für Mach3. Da wird aber ein großer Teil der echtzeitkritischen Dinge im externen Controller gemacht, und über USB läuft ein high-level Protokoll.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Cysign]

Also quasi so, wie ich mir das grade ausgemalt hab. Weiß denn einer vn euch zufällig von nem Projekt, wo jemand nen DIY-USB-CNC-Controller selbst gemacht hat? Ich weiß leider nicht, wo ich da - als Anfänger - mit der Planung anfangen sollte. Theoretisch muss es ja dann doch möglich sein, sowas in Angriff zu nehmen.

[Richard]

Also quasi so, wie ich mir das grade ausgemalt hab. Weiß denn einer vn euch zufällig von nem Projekt, wo jemand nen DIY-USB-CNC-Controller selbst gemacht hat? Ich weiß leider nicht, wo ich da - als Anfänger - mit der Planung anfangen sollte. Theoretisch muss es ja dann doch möglich sein, sowas in Angriff zu nehmen.

Irgend jemand hier im Forum hat eine CNC Fräse mit Getriebe Motore gebaut. Die b.z.w. dessen Ansteuerung übernimmt ein µC. Die Steuerdatei selber wird am PC erstellt an den µC übertragen und der arbeitet das dann selbständig (Autonom) ab. So lange der µC genügend Speicher bereit stellt dürfte so etwas auch für Stepper kein Problem sein, wenn Du in der Lage bist so etwas zu Programmieren. Mein Meister hat immer gesagt, "geht nicht gibt es nicht, das heißt (ich) kann es nicht". :-)

Gruß Richard

[Cysign]

Oooooooookay, dannw erd ich mal die Augen aufhalten nach dem Projekt. Falls du zufällig drüberstolperst, kannste ja bescheid sagen. Oder mir n paar Suchbegriffe annen Kopf werfen ;)
Danke für die Info schonmal!

[Richard]

Suche mal nach CNC und Gleichstrom Motor, wahrscheinlich im CNC Thread, der ist allerdings ziemlich lang....

Gruß Richard