التحكم في الحركة للجماهير: قصة TinyG - 💡 Fix My Ideas

التحكم في الحركة للجماهير: قصة TinyG

التحكم في الحركة للجماهير: قصة TinyG


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

ما هو TinyG؟

TinyG هو مشروع لأجهزة مفتوحة المصدر شاركت في صنعه لجعل التحكم في الحركة من الدرجة الصناعية ميسور التكلفة وفي متناول المستخدمين العاديين بينما لا يزال قوياً بما يكفي للمحترفين. إنه مشروع شخصي أصبح عملاً حبًا عامًا. شكلنا Synthetos عندما طلب منا أعضاء من hackerspace المحلي (HacDC) توفير الأجهزة حتى يتمكنوا من قيادة مشاريعهم الخاصة بالتحكم في الحركة.

لوحة TinyG عبارة عن نظام متكامل للتحكم في الحركة متعدد المحاور في لوحة دوائر 4 بوصة. تم استخدامه في آلات الطحن CNC ، والطابعات ثلاثية الأبعاد ، وآلات الانتقاء والتنسيب ، وخطوط الإنتاج الصناعية الصغيرة ، والمشروعات الفنية ، وغيرها من التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا وسريع الحركة. مع ذلك ، يمكن للطابعة باستخدام الحاسب الآلي أو الطابعة ثلاثية الأبعاد الطباعة بشكل أكثر دقة وبدقة أكبر وبهدوء أكبر من البدائل. بعض الميزات هي:

    • يتم تشغيل أوامر التحكم في حركة G-code مباشرة على السبورة
    • 4 محركات السائر يصل إلى 2.5 أمبير لكل منهما
    • التحكم في 6 محاور - يتحكم في المحاور الخطية XYZ + المحاور الدوارة ABC
  • تسريع النطر الذي يتم التحكم فيه (سأوضح ذلك لاحقًا) التخطيط لحركة سريعة ودقيقة جدًا
  • محادثات JSON (JavaScript Objectation) بحيث يمكن التحكم في اللوحة باستخدام نفس التقنيات التي يعتمد عليها الويب

تتوفر قائمة كاملة بالميزات من موقع Synthetos.

في السقيفة الرئيسية:

TinyG متاح من Maker Shed

ما هو على متن الطائرة؟

ليس كثيرا حقا. وحدة المعالجة المركزية هي Atmel Xmega - معالج قوي إلى حد ما مع 192 كيلو بايت من الفلاش يعمل بسرعة 32 ميجاهرتز. هذا هو فلاش أكثر بست مرات من المعالج (ATmega328P) على Arduino Uno ، ومضاعفة سرعة المعالج للوحات Arduino Uno أو Mega. نحن نستخدم المساحة الإضافية والقوة لجعل TinyG تفعل ما تقوم به.

برامج تشغيل السائر هي رقائق Texas Instruments DRV8818 الموثوقة بشكل لا يصدق. ستتعامل برامج التشغيل مع ما يصل إلى 2.5 أمبير لكل ملف ، وبالتالي فإن هذا يعالج جميع محركات NEMA17 (التي يشيع استخدامها في الطابعات والطواحين ثلاثية الأبعاد لسطح المكتب) التي شاهدناها ، ومعظم محركات NEMA23 - التي تعد أكبر من قبضتك.

هناك أيضًا شريحة USB FTDI (حتى تتمكن من توصيلها بجهاز كمبيوتر) ومزود طاقة بقدرة 3.3 فولت لتشغيل المنطق. الباقي هو مجرد المصابيح ، وضع الجهد الحالي ، والموصلات. ذهب معظم الجهد إلى البرامج الثابتة ، وهو متاح مفتوح المصدر على موقع Synthetos Github. هذا ما استغرق أكثر من أربع سنوات - وبالطبع نواصل إضافة ميزات وتحسين الشفرة. يوجد أيضًا منفذ TinyG للبرامج الثابتة يعمل على معالج Arduino Due ARM ، ونحن بصدد إصدار TinyG الإصدار 9 الذي يستخدم معالج ARM. تعمل النسخة المستحقة بشكل جيد مع درع السائر ذو 3 محاور الذي قطعناه على أنفسنا باسم gShield.

من صنعها ولماذا؟

كان TinyG قيد التطوير المستمر بواسطة Riley Porter وأنا منذ أوائل عام 2010. انضم Rob Giseburt إلى المشروع في عام 2012 ، وكان هناك العديد من المساهمين الذين أضافوا أيضًا إلى قاعدة الشفرة. بدأت TinyG كفرع لـ Xmega في برنامج التحكم في حركة grbl ، والذي كان أيضًا في مرحلة مبكرة جدًا من التطوير في ذلك الوقت. تم تصميم TinyG في الأصل كوسيلة للتحكم في عدد كبير من المحركات السائر بدقة شديدة ولكن غير مكلفة. كان الهدف من التصميم الأصلي هو التحكم في كاليوب كبير كان سيتطلب 100 محرك ، وهذا يتوقف على عدد الأدوات المضافة. حصل الناس في منطقة الهاكرز المحلية (HacDC) على كلمة عن المشروع وبدأوا يطلبون لوحات لتشغيل آلات CNC الصغيرة الصغيرة وغيرها من المشاريع. ثم اكتشف المزيد من الناس حول هذا الموضوع. لذلك ذهبنا في طريق كتابة البرامج الثابتة لتلك الاستخدامات. لم يتم بناء الكاليوب بعد.

كيف يختلف عن ما جاء من قبل؟

نعتقد أن الاختلاف الرئيسي بين TinyG وأجهزة التحكم الأخرى هو الاهتمام الذي يتم توجيهه للتحكم في الحركة نفسه ، بدلاً من كونه لوحة خاصة بالتطبيقات للطباعة ثلاثية الأبعاد أو بعض التطبيقات الأخرى.

حفلة مثلها عام 1969

أحد الاختلافات الكبيرة هو الالتزام بإنشاء مترجم G-code الكامل نسبياً. G-code هي لغة أوامر ASCII قديمة من الستينيات والتي لا تزال هي الطريقة السائدة لتشغيل آلات CNC الصناعية.تم اعتماد أجزاء من G-code بواسطة مجتمع الطباعة ثلاثية الأبعاد ، لكننا أردنا تنفيذ الوظائف الغنية التي تدعمها اللغة.

كل ما مجنون الفيزياء والرياضيات

جزء كبير من G-code هو دعم 6 محاور للتحكم في الحركة. وهذا يعني تنفيذ المحاور الدوارة بالإضافة إلى المحاور الخطية XYZ. المحاور الدوارة A و B و C هي الدورات التي تدور حول X و Y و Z - وهي تشبه النغمة واللفة والانعكاس في الطائرة.

هذا الوغد

الفرق الكبير الآخر هو إدارة التسارع التي تتحكم مباشرة هذا الوغد (لا ، ليس فيلم ستيف مارتن من 1979). للالميل يميل رياضيا ، النطر هو المشتق الثالث للموقف ، أو معدل التغير في التسارع. أكثر من الناحية البدنية ، النطر هو مقياس لمدى تأثير الجهاز.

Jerk يشبه ضرب الجهاز بمطرقة ، ويسبب جميع أنواع الآثار الجانبية السيئة. يثير Jerk الأصداء التي تسبب الاهتزاز والثرثرة والتخطي وفي الحالات القصوى فقدان الوظيفة. يعني التحكم في الرعشة أن التسارع يشبه منحنى S أملس ، وليس مجموعة من الخطوط المستقيمة (شبه منحرف) عالقة معًا.

يعني هذا في الممارسة العملية أن الماكينة يمكنها تسريع وتيرة التباطؤ بشكل أسرع وتشغيلها بشكل أكثر سلاسة. لا تحكم آخر في مجموعتنا يفعل هذا. استغرق كل هذا الكثير من الوقت ، ولكن ذهبنا للجودة وعملت الفيزياء والرياضيات. استخدمنا Wolfram Alpha لعدة أشهر لتقليل بعض المعادلات الضخمة. استغرق الأمر 6 أشهر أو أكثر للحصول على تسريع العمل بالطريقة التي نريدها. كان يمكن للمحترفين المدربين أن يفعلوا ذلك خلال أسابيع ، وربما أيام ، ولكن كان وقتنا لاكتشافه وتعلمه.

CNC في المتصفح

التصنيع باستخدام الحاسب الآلي في المتصفح: tgFX تقديم إخراج TinyG

اختلاف كبير آخر هو الطريقة التي نتحدث بها مع المجلس. تعاملنا مع اللوحة باعتبارها شبكة طرفية. هذا يعني أن اللوحة تتحدث عن REST و JSON (تدوين كائن JavaScript) وتتصرف كصفحة ويب بدلاً من قطعة من الأجهزة المخصصة. نريد أن يكون أكبر عدد ممكن من الناس قادرين على استخدام TinyG ، لذلك يجب أن يكون من السهل التحدث معهم. لكل شخص مرتاح لكتابة بروتوكول على مستوى بت ممل ، يوجد مئات من الأشخاص المهتمين بالويب على دراية بـ JSON - في JavaScript و NODE.js و Python و Java و Ruby - أيًا كان. لذلك قمنا بتطبيق JSON على مستوى الرقاقة ، ونتحدث عبر منفذ تسلسلي بدلاً من HTTP و TCP / IP. هذا يتيح مجموعة كبيرة من التطبيقات التي ببساطة لن يتم بناؤها من قبل لأن منحنى التعلم كان حادًا جدًا.

ما يمكنني استخدامها ل؟

تعتبر TinyG ميزة رائعة لمجرد التقاط الأشياء وجعلها تتحرك بسلاسة لأن الكثير من العمل قد تم بالفعل. نحصل على تعليقات من الأشخاص بأنهم "تجاوزوا" الجزء المتعلق بالحركة من مشروعهم ، أو "استبدل جدولًا مليئًا بالإلكترونيات".

هناك عدد من المشاريع التي قامت بتضمين TinyG كمكون للتحكم في الحركة:

Shapeoko 2

Shapeoko هي آلة قطع بثلاثة محاور ميسورة التكلفة. العديد من بنيات Shapeoko تستخدم TinyG وكان مشروع Shapeoko من المؤيدين لفترة طويلة من TinyG.

Othermill

و Othermill هو مطحنة محمولة ، الكمبيوتر التي تسيطر عليها 3 محاور مصممة للاستخدام في المنزل أو في مساحة عمل صغيرة. إنه صغير الحجم وهادئ بما يكفي للاستخدام المنزلي ، لكنه دقيق بدرجة كافية لعمل النماذج الأولية الكهربائية والميكانيكية المفصلة. أطلقت Othermill مع كيك ستارتر ناجحة للغاية في وقت سابق من هذا العام.

جيب NC

تُصنع Pocket NC مطحنة CNC بحجم 5 محاور لسطح المكتب ، P5. تم تصميم P5 لتصنيع المعادن أو البلاستيك وله منطقة عمل يبلغ قطرها 5 بوصات وبطول 4 بوصات. إنه أخضر.

إن DIWire عبارة عن سلك معدني لسطح الأنبوب CNC وآلة ثقب. إذا طابعات 3D طباعة وحدات التخزين ؛ هذا الجهاز "يطبع" خطوط من أي طول. يمكن استخدامه لأي شيء من دعامات الصلب ، والأنابيب الهيدروليكية ، والأطر الكبيرة للدمى العملاقة ، والمجوهرات الحساسة ، والرخام ، وحتى الأقواس.

Mythos / Logos عبارة عن تماثيل حركية طولها 4 أقدام مصنوعة من أذرع متداخلة وشبه دائرية تدور فيما بينها. يحتوي الذراع الداخلي على كاميرا مثبتة على الكمبيوتر. عند الحركة ، يمكن للجهاز وضع الكاميرا في أي نقطة تقريبًا على سطح مجال وهمي. على الرغم من أن التمثال قيد الحركة ، إلا أن عدسة الكاميرا يتم توجيهها دائمًا إلى منتصف الكرة.

ميثوس / شعارات

OpenPnP هو مشروع لإنشاء جهاز اختيار مكان مفتوح المصدر ومثبّت على السطح. أنتج المشروع العديد من تصاميم الأجهزة النموذجية والعمل مستمر للحصول على كيك ستارتر في وقت لاحق من هذا العام.

وتيرة الأتمتة

Firepick عبارة عن آلة اختيار ومكان مفتوحة المصدر مصممة حول OpenPnP و TinyG. تعمل Tempo Automation على تطوير جهاز اختيار سطح المكتب ووضعه على أساس TinyG. هدف Tempo هو مساعدة الناس على التكرار بسرعة من خلال تصميمات الإلكترونيات السطحية. إن Solar Pocket Factory عبارة عن آلة صغيرة منخفضة التكلفة تعمل على تصنيع الألواح الشمسية ، بهدف جعل الوصول إلى الطاقة الشمسية في أي مكان في العالم. في أحشاءها ، تتحكم TinyG في المحركات التي تضع السيليكون وتحرك الألواح أسفل خط التجميع.

ما هو التالي لفريق TinyG؟

على الرغم من تركيز TinyG على التحكم في الحركة و CNC ، فقد قمنا مؤخرًا بإضافة إمكانيات للطباعة ثلاثية الأبعاد والقطع بالليزر وقابلية التوسعة العامة لأنواع أخرى من المشاريع. لقد قمنا بتطوير حافلة توسيع تسمى كينين لتمكين هذه المشاريع. نحن نستخدم أيضًا Kinen لتقديم وحدات تحكم طاقة أعلى ولتمكين "آخر 10 بالمائة" التي تحتاج إليها العديد من المشاريع. نواصل العمل على التواصل المتواصل باستخدام JSON. هدفنا هو دعم الأجهزة Mashups حيث يمكن لمطوري الويب الجمع بين أجهزة متعددة ومستقلة بالسهولة التي يمكنهم بها وضع صفحة ويب.

ألدن هارت هو المدير التنفيذي لشركة Ten Mile Square Technologies ، وهي شركة استشارية في مجال التكنولوجيا تقوم بتطوير أنظمة للوسائط والاتصالات ، من البيانات الوصفية إلى المعدن. في وقت فراغه ، شارك في إدارة Syntheos ويجمع بين وحدات التحكم الدقيقة والمصابيح LED والميكانيكا والأجزاء الصغيرة الأخرى بطرق ليس لها أي تطبيق عملي.



قد تكون مهتمة

كيف ل: متماسكة الحذر الشريط

كيف ل: متماسكة الحذر الشريط


مستشعر اللمس تتحدث وتهجئ ترانزستورات AKA رائعة!

مستشعر اللمس تتحدث وتهجئ ترانزستورات AKA رائعة!


نظرية اللون للغزول: مطابقة غير متطابقة

نظرية اللون للغزول: مطابقة غير متطابقة


كيف ل: إنشاء شرنقة الطفل محبوك

كيف ل: إنشاء شرنقة الطفل محبوك






المشاركات الأخيرة