أداة قياس معدل التغذية باستخدام الحاسب الآلي مصنوعة من الخردة: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

هل أراد أي شخص في أي وقت قياس معدل التغذية الفعلي على آلة CNC؟ ربما لا ، حتى تصبح قطع الطحن سليمة بعد وظيفة CNC … ولكن عندما تبدأ في الانهيار بشكل منتظم ، ربما حان الوقت للتحقيق. في هذا الدليل ، يمكنك متابعة مهمة في تحديد معدل التغذية الفعلي لآلة CNC. سيغطي الجزء الخاص بالهندسة العكسية للطابعة ، وبرامج arduino الثابتة ، وبرامج الكمبيوتر ، والنتائج التي حصلت عليها بمساعدة زملائي ، وتحولت سلة المهملات إلى كنز.

الخطوة 1: المواد والأدوات والأجهزة المستخدمة لتشغيل المشروع

عندما بدأت العمل على هذا ، فكرت في قائمة قصيرة بالأشياء التي سنحتاجها:

• آلية نقل الطابعة المفككة
• أدوات يدوية لتعديل ذلك
• لحام الحديد ، جندى ، الأسلاك
• المقياس المتعدد
• الذبذبات أو محلل المنطق - هذا ليس ضروريًا تمامًا
• مزود الطاقة
• مجهر
• اردوينو نانو + pinout
• جهاز كمبيوتر مع Arduino IDE ، تم تثبيت أدوات Visual Studio 2008 Express + MS Charting
• (MPU6050 - انتهى بي الأمر بعدم استخدام هذا)
• على استعداد لتصفح كل شيء لا تعرف كيفية القيام به

في البداية ، اعتقدت أن لوحة MPU6050 ستسمح لي بقياس معدل التغذية على جميع المحاور الثلاثة مرة واحدة. بوجود مقياس التسارع بداخله ، كنت متأكدًا من أن تلخيص بيانات مقياس التسارع سيعطيني القيمة المطلوبة - السرعة على كل محور. بعد تنزيل وتعديل مقتطف Arduino الذي يعرض البيانات الأولية على الشاشة التسلسلية ، قمت بكتابة برنامج كمبيوتر صغير في Visual Studio قام بمعالجة البيانات ، ورسمه على مخطط لتسهيل التفسير. اضطررت إلى تنزيل كل من Visual Studio C # Express 2008 وأدوات التخطيط لهذا الغرض.

بعد فترة من الترميز والبحث عن كل الأشياء التي أحتاجها للتواصل التسلسلي ، انتهى بي الأمر بالقيم المرسومة ، ولكن بغض النظر عما فعلته ، لم يكن ذلك قابلاً للاستخدام. قد تؤدي الحركات الصغيرة ولكن المفاجئة إلى ارتفاعات كبيرة ، في حين أن الرحلات الطويلة لن تظهر حتى على الرسوم البيانية. بعد يومين من طرق MPU6050 ، استسلمت أخيرًا وتحولت إلى شيء آخر - آلية تغذية مرتدة لموضع الطابعة مفككة.

الخطوة 2: الأجهزة التي يجب القيام بها

الهندسة العكسية

بالطبع ، لم يكن لآلية الطابعة رقم جزء كان بإمكاني استخدامه لتحديد خصائصها الدقيقة ، كانت هناك حاجة إلى القليل من الهندسة العكسية للوصول إلى المكان الذي نريده. بعد فحص الآلية والإلكترونيات عن كثب ، قررت أن أول شيء يجب أن يكون تحديد دبابيس المستشعر البصري. كان يجب القيام بذلك من أجل ربط كل شيء بـ Arduino. لقد فككت الجزء البلاستيكي الأسود ، واستخرجت ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وفحصت المستشعر: كان مكتوبًا عليه ROHM RPI-2150. لقد جعلني ذلك سعيدًا ، وكان الأمل كبيرًا في أن أجد ورقة بيانات. لسوء الحظ ، يعد هذا جزءًا قديمًا أو مخصصًا - لا توجد ورقة بيانات يمكن العثور عليها في أي مكان على الويب. كان هذا يعني أنني اضطررت إلى أخذ الأمور بين يدي: مع العلم أن هذه المستشعرات عادةً ما تحتوي على مصباح LED يعمل بالأشعة تحت الحمراء واثنين من ترانزستورات الصور بالداخل ، أمسكت بمقياس متعدد وضبطته على وضع قياس الصمام الثنائي ، وبدأت القياس بين المسامير.

عادة ما يكون من السهل العثور على دبابيس الطاقة - سيكون لها مكثفات عبرها ، وعادة ما تكون متصلة بآثار واسعة على PCB-s. غالبًا ما يتم توصيل آثار الأرض بوسادات متعددة من أجل رفض أفضل للضوضاء.

ومع ذلك ، فإن دبابيس الإدخال والإخراج ليست تافهة. عند القياس عبر الصمام الثنائي ، سيُظهر المقياس جهده الأمامي في اتجاه واحد ، والحمل الزائد (اللانهائي) في الاتجاه الآخر. تمكنت من تحديد أربعة ثنائيات بين المسامير ، وخلصت إلى أن الصمام الثنائي الرابع يجب أن يكون نوعًا من زينر أو صمامات TVS ، لأنه كان بين دبابيس الطاقة للمكون. كان تحديد موقع باعث الأشعة تحت الحمراء أمرًا سهلاً ، حيث كان هناك مقاوم 89R في سلسلة معه. لقد تركت قياسين للديود على الدبابيس المتبقية ، يجب أن يكون هذان هما المستقبلان.

ملحوظة: هذه المستشعرات لها جهازي استقبال لتتمكن من تحديد اتجاه الحركة بالإضافة إلى تحديد الموضع عن طريق حساب النبضات. هذان الشكلان الموجيان للإخراج هما 90 درجة خارج الطور ، ويستخدم هذا لإنتاج نبضة العد أو العد التنازلي. باتباع عدد هذه النبضات ، يمكن تحديد الموضع الدقيق لرأس الطباعة.

عندما تم تحديد مكان الباعث وجهازي الاستقبال ، قمت بلحام الأسلاك على دبابيسها ، حتى أتمكن من توصيل المستشعر مع Arduino. قبل القيام بذلك ، قمت بتزويد المستشعر بجهد 3.3 فولت ، وسحبت الشريط بين المستشعر عدة مرات ، ولاحظت الموجة المربعة على المخرجات. يختلف تردد الموجة المربعة باختلاف سرعة الحركة ، وخلصت إلى أن نظام القياس جاهز الآن للاتصال بـ Arduino.

توصيل اردوينو

توصيل هذا "المستشعر" الجديد سهل للغاية. ما عليك سوى توصيل مخرجات المستشعر بـ D2 و D3 (دبابيس قادرة على المقاطعة!) ، وخطوط إمداد الطاقة ، ويمكن أن يبدأ الترميز.

الخطوة 3: ترميز اردوينو

كود Arduino بسيط للغاية. لقد قمت بتعيين وظيفة يتم تنفيذها في كل مرة ترى فيها D2 حافة صاعدة ، هذه هي وظيفة انقضاء من كود Arduino الذي أرفقته. إذا ألقيت نظرة على إشارات المشفر التربيعي ، فسترى هذا:

• في اتجاه واحد ، تكون المرحلة A منطقية عالية في كل مرحلة B من الحافة الصاعدة
• في الاتجاه الآخر ، يكون الطور A منطقيًا منخفضًا في كل مرحلة B من الحافة الصاعدة

كانت هذه هي خاصية برنامج التشفير التي استفدت منها: نظرًا لأن وظيفة انقضاء الوقت يتم تنفيذها في كل مرة يكون فيها D2 حافة صاعدة ، فقد كتبت للتو ما إذا كان ذلك يزيد من العداد عندما يكون D3 مرتفعًا ، وينقصه عندما يكون D3 منخفضًا. نجح هذا في المحاولة الأولى ، وأرسلت قيمة العداد إلى الشاشة التسلسلية ، وشاهدتها تزداد / تنقص عندما قمت بتحريك رأس الطابعة على العمود.

باختصار ، تقوم البرامج الثابتة بالشيء التالي في وظيفة الحلقة:

1. يتحقق من المخزن المؤقت للاستلام التسلسلي لأي بيانات واردة
2. إذا كانت هناك بيانات واردة ، فتحقق مما إذا كانت "1" أم لا
3. إذا كان الرقم "1" ، فهذا يعني أن برنامج الكمبيوتر يطلب قيمة العداد
4. إرسال قيمة العداد إلى جهاز الكمبيوتر عبر المسلسل
5. ابدأ من جديد في 1.

مع هذا ، الكرة في ملعب برامج الكمبيوتر الآن. دعنا ندخل في ذلك!

الخطوة 4: برنامج Visual Studio C #

كان الغرض من برنامج VS C # هو تحويل العبء الحسابي من Arduino إلى الكمبيوتر الشخصي. يتلقى هذا البرنامج البيانات التي يوفرها Arduino ويحسب ويعرض السرعة في شكل رسم بياني.

ما فعلته لأول مرة هو كيفية إجراء اتصال تسلسلي في C # على google. لقد وجدت الكثير من المعلومات الجيدة على MSDN.com بالإضافة إلى مثال جيد ، ثم ألقيت للتو ما لم أكن بحاجة إليه - كل شيء بشكل أساسي باستثناء جزء القراءة. قمت بإعداد منفذ COM والسرعة لتتطابق مع منفذ Arduino ، ثم قمت فقط ببضع محاولات وإلقاء كل ما جاء على المنفذ التسلسلي في مربع نص متعدد الأسطر.

بعد قراءة القيم ، يمكنني فقط استخدام وظائف readto & split لعزل قياسات واحدة عن بعضها البعض وعن الأحرف المحددة. تم رسمها على عنصر تحكم مخطط ، وبدأت القيم تظهر على الشاشة.

إذا لم تتمكن من رؤية عنصر التحكم في المخطط في مربع أدوات VS الخاص بك ، فيمكنك البحث عن المشكلة في google والبحث عن الحل هنا (ابحث عن الإجابة رقم 1): الرابط

مبدأ القياس

للعثور على العلاقة بين عدد الأعداد والمسافة التي يقطعها الرأس ، قمنا بصفر قيمة العد ، وحركنا رأس الطابعة 100 مم باليد ، ولاحظنا التغيير في الأعداد. توصلنا أخيرًا إلى النسبة التالية: عدد واحد = 0.17094 مم.

نظرًا لأنه يمكننا الاستعلام عن المسافة ويمكننا قياس الوقت بين العينات ، يمكننا حساب المعدل الذي يحدث به تغيير الموضع - يمكننا حساب السرعة!

هناك توقيت تقريبي للبرنامج يبلغ 50 مللي ثانية بفضل TMR0 ، لكننا لاحظنا أن هذه التوقيتات لم تكن دقيقة للغاية. في الواقع ، بعد بعض قياسات سرعة البرنامج ، وجدنا أن الوقت المحدد بـ 50 مللي ثانية ليس 50 مللي ثانية على الإطلاق. هذا يعني أنه لم يتم أخذ العينات في فاصل زمني ثابت ، لذلك لا يمكن لحساب السرعة استخدام قاعدة زمنية ثابتة أيضًا. بمجرد أن وجدنا هذه المشكلة ، كان من السهل المضي قدمًا: أخذنا الفرق في المسافة والفرق في الوقت وحسبنا السرعة على أنها D_distance / D_time (بدلاً من D- مسافة / 50 مللي ثانية).

أيضًا ، نظرًا لأن معادلتنا ستعيد السرعة بوحدات مم / 50 مللي ثانية ، نحتاج إلى ضرب هذا في 1200 للحصول على المسافة التي سيقطعها الرأس في دقيقة واحدة ، في [ملم / دقيقة].

ملاحظة: برنامج التحكم في مطحنة Mach 3 CNC يحدد معدلات التغذية بوحدات [مم / دقيقة]

الفلتره

من الآن فصاعدًا ، بدت القياسات دقيقة جدًا ، ولكن كان هناك بعض الضوضاء على الإشارة المقاسة. لقد اشتبهنا في أن هذا كان بسبب التناقضات الميكانيكية في العمود ، وربط العمود ، وما إلى ذلك ، لذلك قررنا تصفيته ، للحصول على قيمة متوسطة لطيفة لما يتم قياسه.

تعديلات دقيقة على البرنامج

من أجل تغيير معدل العينة ومعدل التصفية أثناء وقت التشغيل ، تمت إضافة أشرطة التمرير - واحدة لكل منهما. كما تم تقديم القدرة على إخفاء المؤامرات.

الخطوة 5: النتائج

بعد أن أصبحت أجزاء الأجهزة والبرامج جاهزة ، أجرينا ثلاث مجموعات من القياسات باستخدام برنامج Mach 3 + الخاص بي ، يمكنك رؤية النتائج على الصور المرفقة ، وأظهرت التجارب اللاحقة دقة أفضل ، مع زيادة معدلات كل من المرشحات والعينات. تُظهر المخططات السرعة المُقاسة باللون الأحمر الخالص ، والمتوسط باللون الأزرق المنقَّط بشرطة.

ومع ذلك ، يبدو أن Mach 3 يتعامل مع إعدادات السرعة هذه بدقة تامة ، لكننا نعرف الآن على وجه اليقين:)

آمل أن تكون قد استمتعت بهذه التعليمات القصيرة حول الهندسة العكسية وتحويل المياه إلى نبيذ!

هتافات!