Сервоприводы на 3018

[FraY]

Долго я штудировал Алиэкспресс, всякие разные компании, да и просто интернет. В итоге нашел, купил, поставил, настроил, разобрался, и вот выкладываю мини отчет.
Существуют в природе серво приводы с фланцем Nema17.

Можно купить здесь https://ali.click/05j6i1m (но так как модель, которую я купил новая, продавца надо просить прислать именно новую iHSV42-40-08-24-08. Старая и по мощности немного меньше, и диаметр вала стандартные 5мм). Диаметр вала этой модели 8мм, как у ШВП 1204 это надо иметь ввиду.
Примечателен он тем, что в нем сразу и привод и контроллер.






Настроил его на 4000 импульсов, ускорение 500, 3,5мс импульс, 12000мм/мин максимальная скорость. Шуршит и летает. За вал голыми руками не остановить на любой скорости. Удерживает на стоянке отлично. Настроил его на ошибку позиционирования 2ед в устоявшемся режиме (2микрона на данных настройках), более тонко доводить ПИД настройки буду позже (убирать всплески при перекладке).
Вот график на скорости 1000мм/мин.

Ваши сообщения автоматически объединены: Четверг в 17:03

График скорости 300мм/мин

2000мм/мин

Вот график фаз UVW

Короче ПО для настройки родное хорошее, удобное и информативное

Серво к компу подключается через COMпорт.
Есть так же выходы информативные, такие как Alarm и статус, хотя в настройках их можно переделать на разные функции

так же как и входы

ПИД регулятор есть по положению, моменту, скорости и их сомбинации.

Ваши сообщения автоматически объединены: Четверг в 17:12

Свой не стал разбирать (хотя буду еще на другие оси покупать), но интернете нашел форум JMC integrated servo teardown JMC - IHSV57 / circuit analysis / filter? , где показаны потроха модели на фланец Nema 57, ах да энкодер оптический на 1000cpr настроенный на квадратурный режим. шаг поворота получается 0,1 градуса. Но жаль не абсолютный энкодер.

Ваши сообщения автоматически объединены: Четверг в 17:13

Ваши сообщения автоматически объединены: Четверг в 17:15

так же здесь есть немного информации GitHub - MikesMachines/JMC-Servo-Configuration: Information on JMC integrated servos via PC Serial RS232 and ESP32 Modbus for tuning and controls
Видео по настройке раз
два

Ваши сообщения автоматически объединены: Четверг в 17:16

Ну и здесь можно по железу почитать JMC - IHSV57 / circuit analysis / filter?

Ваши сообщения автоматически объединены: Четверг в 17:29

Видео по настройке три

 

[FraY]

Итак выяснено следующее. В новых ревизиях производитель заменил микроконтроллер STM32F103 на Nsing N32G457 (все таки не выдержал и сделал своему серво трепанацию)

Описание МК

N32G457 series uses a 32-bit ARM Cortex-M4 core with a maximum operating frequency of 144MHz, supporting floating point unit and DSP instructions, integrating up to 512KB Flash,144KB SRAM, and built-in four 12bit 5Msps ADC. four independent rail-to-rail operational amplifiers, seven high-speed comparators, two 1Msps 12bit DAC, integrated multi-channel U(S)ART, I2C, SPI, QSPI, USB, CAN, SDIO communication interface, 10/100M ethernet network and digital camera interface, Built-in cryptographic algorithm hardware acceleration engine.

Это и плюс (частота работы выше) и минус (STM32 более распространен).
Второй момент это прошивка. Так как ошибка позиционирования была изначально большой (до100-200), у меня ни как не получалось настроить коэффициенты ПИД. Я обнаружил скрытый (паркуа, как грится) параметр петли position feedback gain P02-02, который как раз и позволил убрать ошибку позиционирования. Но вот какая гадость, этот параметр обнулялся каждый раз при перезагрузке серво. Я был очень удивлен (учитывая авто перевод на китайский и обратно на русский), когда связался с производителем этих серво напрямую, китайские братья не стали посылать лесом, а поняли, что я хочу (видимо настройки ПИД регулятора по умолчанию всех устраивали) и изменили прошивку, теперь этот параметр P02-02 не обнуляется. Причем даже скинули (когда я попросил) родную прошивку на всякий случай, инструкцию по изменению заводских параметров (которые залочены), инструкцию по перепрошивке. Вот это сервис!
З.Ы. кстати предложили купить серво не с оптическим энкодером в 1000cpr, а магнитным на 17бит. Мол точность повысится. Вот думаю что лучше. Люди помогите определиться.

Ваши сообщения автоматически объединены: Понедельник в 16:23

З.Ы.Ы. кому нужны материалы, пишите, скину.

 

[demyuri]

Для задач на станке CNC 3018 выбор между оптическим энкодером на 1000 cpr и магнитным на 17 бит имеет принципиальное значение. Главное отличие — это колоссальная разница в разрешающей способности и типе отсчета (инкрементальный против абсолютного). Вот прямое сравнение этих двух вариантов для интегрального сервопривода (iHSV):
1. Точность и разрешение (Главная разница)
Оптический (1000 cpr): Выдает 1000 импульсов на оборот. В квадратурном режиме (x4), который использует контроллер, получается 4000 импульсов на оборот. Шаг поворота вала составляет 0,09° (или около 0,1°). Если вал соединен с ходовым винтом ШВП 1204 (шаг 4 мм), то дискретность перемещения составит 4 мм/ 4000 = 1 мкм. На бумаге это 1 микрон, но для ПИД-регулирования сервопривода 4000 точек — это очень мало. Из-за этого Павлу и было тяжело поймать настройки ПИД регулятора.
Магнитный (17 бит): 17 бит означают 2^17 = 131072 импульсов на оборот. Разрешение выше почти в 32 раза по сравнению с оптикой. Шаг поворота вала уменьшается до 0,0027°. Для ПИД-алгоритма микроконтроллера N32G457 это дает огромный массив данных: мотор «чувствует» малейшее отклонение вала мгновенно, из-за чего удерживать позицию и настраивать ПИД-коэффициенты становится в разы проще. Всплески при перекладке осей минимизируются.
2. Тип энкодера.
Оптический (1000 cpr): Инкрементальный. При включении станка сервопривод не знает, где находится вал. Нужен обязательный поиск нулевых меток (Home). Если из-за сильной вибрации или помехи проскочит импульс, позиция сместится.
Магнитный (17 бит): Скорее всего, абсолютный (китайские 17-битные серво-энкодеры обычно однооборотные абсолютные). Он сразу знает точный угол поворота ротора при включении питания в пределах одного оборота.
3. Стойкость к внешним факторам.
Оптический: Боится пыли и грязи. Если на оптический диск попадет микроскопическая стружка или капля масла, энкодер начнет выдавать ошибки (Alarm) или сбоить. На ЧПУ-станке, где летит стружка, это зона риска.
Магнитный: Полностью равнодушен к пыли, маслу и грязи, так как считывает изменение магнитного поля. Единственное, чего он боится — сильных внешних неодимовых магнитов вплотную к корпусу (что на станке маловероятно).
Что в итоге выбрать?
Магнитный на 17 бит однозначно лучше. Повышение разрешения с 4 000 до 131 072 отсчетов кардинально изменит поведение сервы:
Исчезнут проблемы с настройкой ПИД-петли, с которыми он мучился.
Мотор будет работать значительно тише и мягче на малых скоростях (300 мм/мин и ниже), пропадет микро-шаговая дискретность движения.
Удержание позиции «на стоянке» станет намного жестче.
Переплатить за 17-битный магнитный энкодер в данном случае точно стоит — для ЧПУ это переход на уровень полноценных взрослых сервосистем.

Ваши сообщения автоматически объединены: Понедельник в 16:52

Отсебятина: Магнитный условно абсолютный, только в пределах одного оборота (5 мм хода швп). Какой смысл знать точное положение на каждых 5 мм хода? Опять же, это не точная позиция стола/кареток, а угол поворота винта, люфт не учитывается. Были мысли поставить такие на свой станок, но поразмыслив отказался, у нас другой путь (огородами ).

 

[Vlad-I-Mir]

... путь (огородами ).

Зачётно сказано написано....

 

[FraY]

demyuri, ИИшка ИИшкой, а сам как думаешь? Абсолютный в принципе не нужен если есть концевики Дом. С одной стороны разрешающая способность ключевая характеристика. Но не будет ли помехи ЭМ самого серво влиять на внутри стоящий магнитный энкодер. А оптика есть оптика. Вот какие стоят во взрослых станках?

 

[EgorY]

demyuri, ИИшка ИИшкой, а сам как думаешь? Абсолютный в принципе не нужен если есть концевики Дом. С одной стороны разрешающая способность ключевая характеристика. Но не будет ли помехи ЭМ самого серво влиять на внутри стоящий магнитный энкодер. А оптика есть оптика. Вот какие стоят во взрослых станках?

Не знаю как здесь, но при попытке обэнкодерить обычный nema 17 магнитным энкодером, споткнулся как раз о помехи.
Понятно, что промышленные имеют несколько другой уровень защиты, но все равно, доверия не внушают.

 

[demyuri]

Вот какие стоят во взрослых станках?

"Взрослые" тоже разные. Для точных используют точные линейки, для простых и оптики хватает. Обрати внимание на защиту от грязи/пыли, оптика боится любой соринки, а магниту на это начхать. Про эм наводки попробуй китайцев попытать, и "другана" заодно, хоть и тупая железяка, но как справочник незаменим.
Мысли вслух: если исходить из разъяснения ии, то магнитный кажется предпочтительней, из-за разрешения (132000 отсчетов против 4000/об). А теперь внимание, вопрос: какой точности хотим добиться от станка? Два варианта:
1. 0.001 мм - магнитный энкодер в почете, оптика аутсайдер.
2. 0.1 мм - магнитный слишком жирно, оптика дешево и сердито.
Можно немного загрубить петлю пид, чтобы точность была в пределах 0.01 мм. Но тут мозговые тараканы всем заправляют. Вот с ними и надо советоваться.

 

[FraY]

EgorY, Тем более серво более источник ЭМИ, чем ШД

Обрати внимание на защиту от грязи/пыли

Это да, думал свой обклеить стыки скотчем.

какой точности хотим добиться от станка?

сотка точности

Можно немного загрубить петлю пид

А вот тут как раз собака и зарыта. Мои умозаключения следующие, более мелкий шаг энкодера по идее позволяет более плавно и точно отрабатывать ПИД регулятору. Если дискретность как у меня 1 микрон (1000cpr в квадратурном режиме, ШВП1204), то скорее всего излишней жесткостью петли можно добиться перерегулирования в 5-7 единиц на скорости 1000мм/мин - 3000 мм/мин. Но движения будут дерганными. Если "смягчить" петлю, то будет перерегулирование на перекладке как у меня выше до 10-12 единиц. Т.е. точность в пределах сотки полутора. И у петли всего 10единиц шага на реагирование в 1 сотку. В принципе для наших станков норм. С магнитным наверное будет лучше, для сохранения "мягкости" петли и точность в 2-5 единиц на больших скоростях у ПИД регулятора будет уже порядка 80 единиц шага на 1 сотку, ему будет легче справиться. Но как дела с влиянием ЭМИ на сам энкодер? Дядь Юра, что думаешь? (в обсуждении как всегда рождается решение)

 

[demyuri]

Но как дела с влиянием ЭМИ на сам энкодер? Дядь Юра, что думаешь?

А ничего не думаю. Я ж не физик эмп и не инженер-электронЧик, тезку мово пытай, он по электрополям лучше соображат. Или искина спроси, он не всегда ахинею несет. Даже идею подкинул, как на коленке сделать абсолютные линейки и припиз пришурупить их к дятлу.

 

[mrrip]

сотка точности

А можно узнать - у вас ШВП С3 или С5 шлифованные? И рельсы С3/С5 с преднатягом? И станина из чугуния толщиной минимум 5см? И шпиндель с нормальными радиально-упорными подшипниками?
Или всё-же обычный "алюминиево-пластилиновый" станок на китайских "транспортных" ШВП и рельсах "мануфактуры подвалы дяди Ляо"? Про "шпиндель" на обычных радиальных подшипниках промолчу...
Чисто из интереса - параметр "жесткости" вашего станка какой?

оффтоп

 

[FraY]

mrrip, Все требования, которые Вы описали необходимы для взрослых станков, я бы даже сказал для обрабатывающих центров. Эти требования действительно улучшат качество обработки, НО они можно сказать излишни для хоббийного станка. На, как вы выразились ("алюминиево-пластилиновый" станок на китайских "транспортных" ШВП и рельсах "мануфактуры подвалы дяди Ляо") поверьте можно обрабатывать люминь с точностью до сотки руководствуясь парочкой правил: терпение, уменьшение режимов резанья, учет люфтов, коррекция на чистовые проходы и измерительный инструмент. А вот где действительно можно встать во весь рост с точностью до сотки даже на "пластилиновом станке", так это изготовление ПП (печатных плат).

оффтоп

 

[mrrip]

Тогда вопрос два - почему взяли "относительные" сервы, а не "абсолютные" с внешними линейками? Ведь с ними намного проще получить "точность"!

И да - и предостеречь тоже. Но этап "поиграться с мелочью, а потом перейти на что-то тяжелое" проходят почти все. Вообще - даже для печатных плат нужна жесткость - при работе вибрации и "резонансы" могут очень сильно подпортить жизнь. Особенно когда дорожки переходят порог в 0.1мм.
тоже начинал с 3018, потом собрал из УСП8, таких-же "китайских" рельс и ШВП и китайшпинделя на 60000Об/мин. Ну и на данный момент "присматриваюсь" к китайской станине из чугуния, сервам с линейками и шпинделем с автосменой и 120к оборотов - 60к для "мелких" граверов и фрез оказалось мало! да и УСП8 оказались "мягкими" на размерах более 300-400мм Смотрел на УСП12, но решил взять готовую станину, чем городить этот конструктор.

оффтоп