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コンピュータ数値制御の誤差をちょっと考えてみる

BeagleboneBlack上のMachinekitのパルス数がオカシイと、書き込みがあり、そんなはずはないと思うがなぁと自作のパルスカウンタで観察してみたところ、特定の作動での過不足は観察されず、問題がないことを確認したのですが、マイコン等を使ってステッピングモーターの台形加速のパルス等を発生させてみると、割り切れる数値でのパルス発生ではパルス数はキッチリとした数字となってでてくるのですが、割り切れない数字の場合は?となります。

それと、NC自体が極単純な位置コントロールだけはなく、モーションコントロールでもあるので、パルス数も重要なのですが、いつどの速度で何処に移動してるか、もとても重要になります。

ステッピングモーターの台形加速、、、加速度、時間によって出力するパルスをの間隔を計算し、出力しますが、加速度と時間から移動距離を割り出す公式

d=1/2*a*t^2

なのですが、公式上時間を割り出すためには√の計算をしなければいけないのでスッパリ割り切ることは出来ません。

しかも複数の軸を使い、となると、Gコード上で指定する位置は守られるかもしれませんが、Gコード上記載されていない経路途中の位置と時間については微妙に??で近似値だと思われます。

ひとつ前の記事に貼り付けてある動画のPC画面上にあるHalMeterのウインドウ上のaxis.0.f-errorにある変化している数値は、計算された数値と、実際に出力されている司令であるパルスの誤差です。
パルス列制御の司令(命令)の場合、1パルス司令が出ると、どれだけ動く、とゆうデジタルチックな段階的な物なので司令となるパルスとパルスの間に有る計算上の位置と実際の命令であるパルス司令の位置との差が、誤差(エラー)となります。

エラー出まくりですね^^;


これはLinuxCNCがオカシイわけではなく、他NCコントローラーでも、内部数値が見えていないだけで、確実に有るはずです。
また、この誤差自体、NCコントローラー内の計算上の数値とパルスジェネレータ間の出力パルスとの誤差なので、細かいことを言えば、出力されたパルス司令がモータードライバからモーターへ送られてモーターが動き、実際にフレームが動く迄の時間が有るので、この誤差はもっと大きい物であろうと推測できます。

そんな所まで観察したところで、個人レベルではなんともならない部分だと思いますが、PC上の数値がリアルとの誤差を持っていると、、、。

細かい説明等端折りましたが、そんな感じです。




NC制御で作るものにもよりますが、、、、この誤差を減らす為にはどうしたら?

前記事でNCコントローラー上のマス目が云々と書きましたが、単純にこのマス目を細かくします。1パルスあたりの移動量を小さくします。
パルス列制御の場合、実際のフレームの作動を全く考慮しない方法として、、モータードライバ、モーターコントローラー(サーボモーター、ステッピングモーター問わず)の分解能を最大限とします。

最大限とすると、今度は実際に移動させる速度にもよりますが、速度司令を出す側、NCコントローラー側のパルスジェネレータの最大出力パルス数と、モータードライバ側の最大入力パルス数が問題となってきます。

NCコントローラー、パルスジェネレーター内での分解能が高くないと、高速なパルス司令を出すことができません。
ハードウエア的な制約もありますが。



この辺り、このブログで高マイクロステップのステッピングモータードライバICや、LinuxCNCでFPGAを使ったパルスジェネレータを取り上げている理由だったりします。


ステッピングモーターのマイクロステップ、分解能を高めて細かく正確に位置制御するためのモノではなく、2相励磁とかで作動させるとよく判るのですが、カクカクとした回転を電気的に操作して滑らかに回転させるためのモノ。













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テーマ : 自作・改造
ジャンル : コンピュータ

脱調する程度がちょうどいい??

ちょっと危ない中華製NCレーザーカッターのテーブルに金属板を敷いて(レーザー光反射する)、更にダンボールで外のカバーを作成し(反射したレーザー光で燃えかねない)運用して、、、とゆうオソロシイ仕様で運用されている方がおられる、、とゆうのをTwitter上で知り、ちょっと切削系のNC加工機の安全性も、考えてみました。

多分、どこの工場行っても、産業用の切削系のNC、MCは板金製のカバーで覆われ、扉が付いており、扉が開いた状態では作動しないように安全装置が取り付けられていて、切削作業中や、駆動中には、NCMC本体には触れないようになっていると思います。
ソレもそのはず、切削で生じた切子や切削液等が飛んでいかないように、、もありますが、駆動している最中に触れないようにすることで、機械自体に「挟まれる」とゆうこともなくなります。


自作系NCマシンだと、駆動部分剥き出し、、、、。これは、、、。



もしかしたら、状況によりけりなんだけど、産業用に使われる脱調しない駆動力の大きなサーボモーターを使うより、高速で送りをするときにステッピングモーターが脱調するくらいが丁度良いのかもしれませんね。。

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ジャンル : コンピュータ

レーザーカッターは安全??危険??

さて、最近安価な中華製NCレーザーカッターが販売されてますが、レーザー光が外に漏れる、若しくは目視出来てしまうような製品も有るようです。

私自身、NCレーザーカッターはとても魅力的なNCコントロール加工機であり、ホントの所、手元に欲しい位なのですが、手をだしていません。
それは、レーザー光が目に及ぼす影響が大きいからです。

Twitter上で左リンク内にあるichibey日々の記録の中の人、ichibeyさんに教えていただいたリンクです。

サルでもわかるレーザーの安全基準と安全表示の基礎

クラス4-レーザーの安全クラス

ちょっと高出力なレーザーポインタレベルでしょうか。
半導体レーザーを使用する小型・ホビー系のNCレーザーカッターでも、これくらいの出力以上のものも多いはず。
ましてやCO2レーザーとなると、、、。。

レーザー加工機、切削系の加工機と違い、光りで加工します。切削系の物であれば、刃物やスピンドル等の危ない部分が目に見えますが、レーザー加工機の危ない所「強い光」は、目で見たらOUTです。

見た瞬間はアレかもしれませんが、あまり良いことではありません。

また、レーザー光で網膜を撃ちぬくと、もう、撃ち抜いた所は見えなくなります。

私事ですが、病気?かなにかで一時的に眼圧が上がり、視野が欠けた事があります。
視野が欠けると、自分自身では見えてるつもりなんだけれども、実際には見えていない(脳内で補間)とゆう奇妙な状態となり、確実に目による認識能力の低下に繋がります。
すなわち、危ないって事。。



もちろん、ちゃんと金属製のカバーが掛けられて、それなりの対策がなされているものに関しては、安全に使用できるとは思いますが、安全装置もない、3軸NCフレームにレーザーヘッドを取り付けただけの光の反射光等々に対してなにも対策を講じてないNCレーザーカッターは使うべきでない、と思います。

アタリマエのことですが、ちゃんとした安全装置がついて、更に、金属製のケースに入ったものは、何も安全装置がついていない物に対して高価です、が、使用者の安全が第一だと。。





もちろん単なる3軸NCルーター、フライス自体も他の加工機に比べて危険は少なく感じますが、それでも、高速回転する刃物を使っている以上使う人が注意すべきことは沢山あり、危険なものであることは変わりません。



テーマ : 自作・改造
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はやりなのかわからんけれど、も。

どうも最近、NCマシンを構築、運用されている方が増えているような気がします。

ごく一般的ないわゆる「普通」なひとはNC加工機を運用するにあたって、NCフレーム、コントロール基板、ドライバ等々を購入するもののようです。

ここに来て、中華NCルーターの類も入手手段によって結構差がありますが、比較的安価に入手可能となってます。

何を加工するために導入されるのでしょうか?、興味のある所です。

安価なNC加工機、運用に関しては全て自己責任ですので、ソレを踏まえた上での運用が必要になります。

NCをフレームから自作して電子回路部分も作ってしまうのも、購入して運用するのも、ちゃんと作動するか、寸法精度等々も、自己で確認、調整せねばなりません。






防音吸音遮音遮音。

普通の一般のお家では、NC加工機、結構騒音ってゆうか加工機なので、それなりの音がして、それを「うるさい」と感じる方も多いと思います。

Twitter上でかなり狭い世間ってものを見ていると、NC加工機を運用されてる方々の中には、就寝する自室内でNC加工機を寝てる間にも運用されてる方が多数おられるご様子。。
そうゆう方々はもれなく、防音ボックスを作って運用されてます。

今回の記事は防音ボックスの作り方、ではなく、防音と吸音と遮音をすこしばかり。。

私の中で防音とゆうと、3,40年前各地の空港の周りで行われた空港の騒音対策工事があります。平たく一般的に?は住宅の防音工事と呼ばれてました。

この防音工事、何をするかとゆうと、既存の住宅の外壁下に今でゆう国政策で交付された補助金で作られたラインで出来た無地のサイディングや、木毛セメント板の厚さ20mm程度のくそ思いセンチュリーボードと呼ばれるものを貼り、窓まわりは気密性の高いガラスの厚いサッシに変更。それに伴い、暑い夏場でも窓を開けなくても良いように、エアコン、暖房はFF式の石油ファンヒーターに。天井裏には、分厚いゴムマットを敷きこんであることもありました
。また、宅内の建具も、重い物に変更、更に気密性を高めるために戸が当たる部分にはゴムが付いてました。もちろんそんなに気密性を上げると窒息死してしまいますので、換気扇も取り付けられています。。

で、この防音、ジェットエンジンの騒音に対しての、でしたのでこんな感じでした。
ここで重要なのは、エアコンでもFF式のファンヒーターでもなく、気密性を上げることと、全体を重くすること。
コレは、遮音と同じ意味合いで、音は空気の振動なので、まず、振動する空気が入ってこないように気密を上げ、更に振動する空気のエネルギーに対して十分対抗するだけの強度と重さをもつ物で覆う事が重要でした。

ですので、音を遮るのであれば、上記のように気密性を上げ、重いもので囲うこと、です。

単純に、重く、硬い材料で周りを囲ってしまうと、重く硬いので内部で音は反響してしまいます。。




吸音は?となりますが、これは、上のような防音、遮音で音を遮るのとはまた別で、音を断つのではなく、減衰させる意味合いが大きいと思います。
特に可聴域の音を減衰させて、音を減らす用途だと思われます。
吸音には遮音の硬くて重い材料ではなく、比較的柔らかい素材が使われます。
上で言っているように音は空気の振動です。この振動を受けて、この振動する空気を、吸音材の運動エネルギ?に変え、音を減衰させます。
このため、吸音材とされるものはグラスウールや触ってもボロボロしない、ウレタンスポンジのような柔らかい素材が使われます。
よく使われるのが、山形の凹凸のあるウレタンスポンジ、音響用とかも、薄い山形の物が使われます。
どうしてこの山形か、とゆうと、音には色々な周波数があり、その色々な周波数での減衰に対応しようとすると、アノような形となります。




また、楽器とかの演奏の練習用の防音室などを作成する場合、グラスウール等で、部屋の内側を建物躯体の外側と音的に絶縁し、浮いたような状態にすることもあるようです。

吸音材などは、市販品も色々とでてますが、案外色々なものが使えるのでは?と思います。。


方法は色々、、、です。




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あきらひとし。

Author:あきらひとし。
木工用CNCルーターフレームと、ステッピングモータードライバを作ってみました。
たぶん記事は一般的な人には殆ど必要のない事ばかりなの、かも。

モーターは回るだけでも楽しい。制御(速度、トルク、位置)できるともっと楽しい!

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