Automatisme d'une CNC fonctionnement & solution

JeremAuto07 · 26 Jan 2022

Bonjour a toutes et tous,

Je me présente Jérémie automaticien industriel, travaille principalement avec les solutions Siemens en CPU, IHM et variateur.
J'appelle à vos compétences car avec un ami nous avons comme projet la conception d'une CNC permettant la découpe, défonçage.. de plaque de bois et aluminium. Je suis en charge de la partie électrique et automatisme, quant à lui il gère la partie mécanique et dimensionnement (ce qui pour lui est plutôt simple). Cependant mes compétences dans ce milieu sont faibles pour ne pas dire nul.

Dimension utile du plateau: 1000 x 700 pour la première version puis peut etre une une 3000 x 1500

D'après ce j'ai compris, je vais devoir lire un fichier G-code afin de faire fonctionner la machine. Contrairement a de la machine spéciale avec Automate, IHM, variateur là je ne connais pas les différentes technologies c'est là que j'ai besoin de vos conseils.
-Quel logiciel utilisé pour lire le fichier et le transmettre à la partie hardware ? j'ai pensé à LinuxCNC
-Comment interfacer le logiciel aux variateurs des moteurs ? (automate etc.)
-Pour la motorisation je pense partir sur des servomoteurs brushless avec variateur quand pensez-vous ?

enguerland91 · 27 Jan 2022

JeremAuto07 a dit:
Pour la motorisation je pense partir sur des servomoteurs brushless avec variateur quand pensez-vous ?

Que du bien SI SI on a le budget et un bon niveau de connaissances pour la mise au point car beaucoup plus complexe qu'avec des moteurs pas à pas.

JeremAuto07 · 27 Jan 2022

Merci pour ton retour,

Quel logiciel me conseillerez-vous pour faire fonctionner le système et surtout quelle carte de commande car je doute qu'avec un automate standard je puisse lire un fichier Gcode

enguerland91 · 27 Jan 2022

Moi j'attendrais la fin de la réalisation mécanique pour acheter les moteurs puis leurs drivers puis la Carte d'interface PC/drivers puis le logiciel CAR c'est dans ce sens que l'on choisit la chaîne informatique

JeremAuto07 · 27 Jan 2022

La mécanique ça va vite il a déjà dessiné la machine sur Solidworks. pour ma part pour choisir les moteurs il me faut les couples utiles calculés et vitesse.
Et j'aimerai commencer à me documenter faire des essais pour la partie automatique car il y a énormément de boulot.
J'avais dans l'idée d'utiliser des variateurs siemens et communiquer en profinet mais je connais pas du tout le système d'unité centrale des CN.
Je suis ouvert à tout type de système de contrôle et de motorisation, il faut que ce soit tout de même fiable. Je vais déja utiliser un automate pour gérer l'aspiration de la table, l'arrosage lors des coupes etc

gaston48 · 27 Jan 2022

JeremAuto07 a dit:
-Quel logiciel utilisé pour lire le fichier et le transmettre à la partie hardware ? j'ai pensé à LinuxCNC
-Comment interfacer le logiciel aux variateurs des moteurs ? (automate etc.)
-Pour la motorisation je pense partir sur des servomoteurs brushless avec variateur quand pensez-vous ?

Bonjour,
Avec Linuxcnc, on choisit habituellement une solution Mesa electronics
distributeur ici: https://eusurplus.com/
Avec Mesa, il y a des solutions d'interfaçage avec un bus série, (pour le vfd de broche) mais ce n'est pas la solution
habituelle.
Concernant la partie automate, la " PLC " d'une cnc, Linuxcnc intègre un automate
le module " Classiclader " mais on peut facilement écrire un composant spécifique aussi .

LinuxCNC

enguerland91 · 27 Jan 2022

Question : comment allez-vous déterminer la dimension des moteurs ?
En fonction de ce que vous allez usiner il y a à choisir la broche et à l'acheter.

JeremAuto07 · 27 Jan 2022

Super merci pour ces précieuses informations ! c'est un domaine particulier d'automatisation que je ne métrise pas du tout.
Avez-vous des modèles de moteur et de variateur couramment utilisé pour ceci ?
Il y a peut-être des logiciels d'avantages utilisés que Linux CNC ?
Le dimensionnement c'est mon collègue qui va gérer ceci en réalisant des calcul et simulation dont je ne comprends pas grand-chose

enguerland91 · 28 Jan 2022

JeremAuto07 a dit:
Avez-vous des modèles de moteur et de variateur couramment utilisé pour ceci ?
Il y a peut-être des logiciels d'avantages utilisés que Linux CNC ?

Moi je n'ai jamais envisagé d'utiliser des produits aussi coûteux

gaston48 · 28 Jan 2022

JeremAuto07 a dit:
Avez-vous des modèles de moteur et de variateur couramment utilisé pour ceci ?
Il y a peut-être des logiciels d'avantages utilisés que Linux CNC ?

Il existe beaucoup de logiciel de pilotage hébergé sur un PC.
sa fonction de base est d'interpréter (dans le vrai sens informatique) le gcode
et grâce à son "planificateur de trajectoire" et de fournir un flux de micros positions successives
afin de respecter une trajectoire dans l'espace et une position stable finale.
Comme sous Windows, ce flux n'est pas en temps réel, il faut une carte interface buffer
plus ou moins sophistiquée et donc fiable et compatible avec le soft .
Pour un axe, ce flux est constitué d'un train d'impulsions de déplacement élémentaires et d'une
voie déterminant le sens de ce déplacement, le fameux couple " step/dir " ou step+/step- .
Ce step/dir est appliqué aux variateurs, ceux-ci se charge de piloter les pas à pas
ou les servo-moteur en assurant l'asservissement de position/trajectoire d'une façon autonome.

Concernant les anciens variateurs, dans le cadre d'un rétrofit par exemple, qui n'assurait qu'un
asservissement analogique en vitesse, l'asservissement en position doit être assuré par une carte
interface plus sophistiqué, avec un PID, que propose CS-LAB avec CSMIO ou CNCSERV .
On peut imaginer ce genre de configuration aussi avec des variateurs moderne quand on veut parfaire
l'asservissement avec des capteurs complémentaire comme des règles optique, ou faire l'acquisition de la position
de la broche pour faire du taraudage rigide, ou du filetage précis par exemple. Ces variateurs
peuvent être configuré en mode vitesse (ou courant) si on le souhaite .

Linuxcnc n'est pas sous Windows, il intègre un noyau temps réel, le PC est donc capable d'assurer les calculs
d'un asservissement de position, d'acquérir des flux de positions en provenance de capteurs.
Pour gérer au mieux ces flux, il nécessite quand même une interface à base de FPGA qu'on trouve chez Mesa.
Cette partie asservissement est indépendante de l'interpréteur planificateur, on peut donc configurer
et exploiter une machine comme une tailleuse d'engrenage numérique sans gcode, un peu comme pourrait
le faire LabVIEW.

enguerland91 · 28 Jan 2022

gaston48 a dit:
Ces variateurs
peuvent être configuré en mode vitesse (ou courant) si on le souhaite .

Je ne vois pas en quoi un asservissement en VITESSE peut faire un asservissement en POSITION. Par contre un asservissement en COUPLE oui car à une "erreur" entre le point de consigne et le point présent l'asservissement corrigera en modulant le courant dans le moteur. L'idéal serait un "moteur couple"
Les composants GALIL que j'utilise (achetés d'occasion bien sûr) sont parfaits pour faire un asservissement de position. Ils n'ont que deux inconvénients c'est leur prix en neufs et ils travaillent avec une bibliothèque logiciel maison très riche certes. Il y a une passerelle possible avec mach3 mais seuls certains modules le permettent. Autre inconvénient pour des amateurs c'est que Galil ne donne aucun exemple de cnc donc il faut creuser la doc.

JeremAuto07 · 28 Jan 2022

Merci pour vos explications je commence à comprendre le fonctionnement du système.
Mis à part le logiciel Linux CNC j'ai pu lire pas mal de bien du logiciel Planet CNC avec une interface 9 axes que je trouve plutôt aboutis quand pensez-vous ?
https://planet-cnc.com/hardware/#products-hardware

Pour la motorisation, j'ai énormément lu d'article sur les moteurs NEMA, peut être utilisé du Nema 23 en boucle fermé, ou alors du véritable servomoteur selon vos avis.

gaston48 · 28 Jan 2022

mode courant ou couple, c'est pareil, mais tu ne peux mesurer le résultats en bout d'arbre du servo-moteur
alors qu'avec le codeur en bout d'arbre avec des moyens numériques ou avec les dynamos tachymétrique
des anciens servo tu pouvais mesurer et asservir en vitesse avec des moyens analogiques (amplis OP) plus
rapide qu'un traitement numérique des années 90.
Avec un très bon asservissement en vitesse, linéaire, (c'est la dérivée de la position) , terme FF1, c'est 90 % de la qualité
d'un bon asservissement en position, sans terme intégral qui crée du retard et oscillations

gaston48 · 28 Jan 2022

JeremAuto07 a dit:
Planet CNC

C'est très bien, mais lié à Mach3 qui commence à prendre de la bouteille .
Comme alternative moderne tu as UCCNC et ses cartes associés (compatible mach3)

CNCdrive - motion controls

CNC drives, control systems

cncdrive.com

Tu as un fournisseur éditeur hollandais qui fait de bon produit aussi faut que je retrouve ... Eding cnc

EdingCNC aka USBCNC

www.damencnc.com

JeremAuto07 a dit:
les moteurs NEMA,

NEMA, c'est un format normalisé de moteur, au niveau de sa bride

JeremAuto07 · 28 Jan 2022

Super je vais partir sur le système UCCNC, de plus il prend en charge les communications Modbus via une extension. Petite question, avec ce logiciel il est possible de gérer le changement d'outil automatiquement ?
Pour la carte de contrôle je pense alors partir sur une carte Ethernet donc soit la UC400ETH ou UC300UTH, pour la 400 je trouve qu'il a très peu de connecteur pour relier les variateurs et accessoire il faut y compléter avec un autre produit ?

gaston48 · 28 Jan 2022

JeremAuto07 a dit:
le changement d'outil automatiquement ?

Ah ça je ne sais pas ? il faudrait éplucher la doc UCCNC
il y a des forum actifs aussi voir sur cnczone

forum.cncdrive.com • View topic - rotary tool changer- carousel

Sinon il y a la carte AXBB-E qui intègre la break out board

Planet cnc , je me suis trompé, j'ai confondu avec smothsteeper

Home

Warp9 Tech Design, home of the ESS and USS SmoothStepper motion control boards for Mach 3 and Mach4

warp9td.com

enguerland91 · 28 Jan 2022

gaston48 a dit:
Avec un très bon asservissement en vitesse, linéaire, (c'est la dérivée de la position) , terme FF1, c'est 90 % de la qualité
d'un bon asservissement en position, sans terme intégral qui crée du retard et oscillations

Oui et pour l'action proportionnelle tu fais comment l'intégrale de la vitesse ? car c'est l'action proportionnelle le paramètre le plus important dans un asservissement de position.

gaston48 · 28 Jan 2022

enguerland91 a dit:
Oui et pour l'action proportionnelle tu fais comment l'intégrale de la vitesse ? car c'est l'action proportionnelle le paramètre le plus important dans un asservissement de position.

Bien sur que tu asservies avec majoritairement une action P et un peu D mais pas de I.
mais si je reprends les moyens des années 90, il faut traiter numériquement les informations
de position de la règle optique par exemple, la boucle PID numérique est traitée avec une fréquence max
de 200 ou 300 Hz mais grâce au bon asservissement préalable de la vitesse, une sorte d'anticipation,
les résultats sont très bons, impossible à obtenir avec une commande en couple/courant sauf avec des fréquences
de calcul très élevées qu'on obtient avec les microcontrôleurs dédiés des variateurs modernes qui se passent
donc de tachymétrie et de calcul analogique.

enguerland91 · 28 Jan 2022

gaston48 a dit:
Bien sur que tu asservies avec majoritairement une action P et un peu D mais pas de I.
mais si je reprends les moyens des années 90, il faut traiter numériquement les informations
de position de la règle optique par exemple, la boucle PID numérique est traitée avec une fréquence max
de 200 ou 300 Hz mais grâce au bon asservissement préalable de la vitesse, une sorte d'anticipation,
les résultats sont très bons, impossible à obtenir avec une commande en couple/courant sauf avec des fréquences
de calcul très élevées qu'on obtient avec les microcontrôleurs dédiés des variateurs modernes qui se passent
donc de tachymétrie et de calcul analogique.

Bon je te laisse régler son problème @JeremAuto07

Toutefois je constate que plusieurs fois des essais d'utiliser des servomoteurs brushless et leur viarateur ont été faits sur ce forum mais si je ne me trompe pas sans résultat finalisé sur une cnc

gaston48 · 28 Jan 2022

enguerland91 a dit:
sans résultat finalisé sur une cnc

par exemple Rider63 et PL50 ont finalisé leur machine il me semble

Conseil pour fraiseuse CNC, production de précision horlogère

Plus si tu choisis un logiciel de pilotage qui intègre une CAO FAO j'utilise Solidworks donc je vais probablement me former a SW cam puis mach3

www.usinages.com

Cette commande en vitesse de variateur moderne a juste été évoquée pour justifier
la présence d'une possibilité de commande analogique en +/-10 Volts
mode de commande qui était systématique sur les ancienne CNC comme Num ou Heidenhain
ou d'une commande en STEP/DIR interprété comme une vitesse cette foi
ceci pour éviter d'avoir une double PID position, l'une par le variateur l'autre par la CNC si elle traite des règles optiques.

Boris_25 · 28 Fev 2022

gaston48 a dit:
Tu as un fournisseur éditeur hollandais qui fait de bon produit aussi faut que je retrouve ... Eding cnc

EdingCNC aka USBCNC

www.damencnc.com

Je confirme, les cartes EDING sont à mon gout un bon outil de gestion des CNs de type fraiseuse de 3 à 5 axes. (regardes mes rétrofits).
Le logiciel est plutôt ergonomique, il offre des possibilités de personnalisation, il tourne sous Windows.
Le produit est fiable, encore plus dans les versions Ethernet.

Automatisme d'une CNC fonctionnement & solution

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