Ansteuerungsbox für CNC-Maschinen: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:3D CNC BOX1.jpg|thumb|300px| Vollständig zusammengebaute Box]]
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=Lösung der Aufgabenstellung=
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[[Datei:3d cnc box dimetrisch.png|thumb|400px| Dimetrische Ansicht der 3D-CNC-BOX (CAD Entwurf)]]
'''Einführung'''
=== Einführung ===
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Als Hauptansteurerungseinheit für 3D-Drucker wurde das Controllerboard "PiBot" ausgewählt, da es folgende Vorteile bietet:
Als Hauptansteurerungseinheit für 3D-Drucker wurde das Controllerboard "PiBot" ausgewählt, da es folgende Vorteile bietet:
* modulare Komponenten (Schrittmotortreiber, Sensoren)
* modulare Komponenten (Schrittmotortreiber, Sensoren)
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Für die CNC-Fräse wurde als Lösung "LinuxCNC" verwendet, da keine weitere Open-Source-Software für den Betrieb von 4-Achsen existiert. Demnach wurde eine parallele Schnittstelle verbaut, welche mit dem LinuxCNC-PC verbunden wurde. Die parallele Schnittstelle wurde außerdem mit den Schrittmotortreiber verbunden, sodass die geforderten Achsen angesteuert werden können.
Für die CNC-Fräse wurde als Lösung "LinuxCNC" verwendet, da keine weitere Open-Source-Software für den Betrieb von 4-Achsen existiert. Demnach wurde eine parallele Schnittstelle verbaut, welche mit dem LinuxCNC-PC verbunden wurde. Die parallele Schnittstelle wurde außerdem mit den Schrittmotortreiber verbunden, sodass die geforderten Achsen angesteuert werden können.
Alle Komponenten wurden in einem selbstentwickelten Acrylglasgehäuse verbaut.
=== Funktion ===
Die 3D-CNC-BOX kann für den Einsatz von 3D-Druckern oder 4-Achs-CNC-Fräsen eingesetzt werden. Alle Komponenten werden mit Hilfe von Steckverbindern an die Box angeschlossen, sodass ein schneller Wechsel der Maschinen möglich ist.
== Ansteuerung über PiBot ==
=== Pin-Belegung der Schrittmotoren-Buchse ===
{| class="mw-datatable"
! style="font-weight: bold;" | Kabelfarbe
! style="font-weight: bold;" | Belegung (Output Schrittmotortreiber)
|-
| Braun
| A/
|-
| Schwarz
| B/
|-
| Blau
| B
|-
| Weiß
| A
|-
|}
=== Uploaden der Firmware ===
Zunächst müssen alle Treiber installiert werden. Diese können unter folgendem [http://www.pibot.com/downloads-pibot-controller-board-usb-driver Link] heruntergeladen werden. Anschließend muss die Firmware von der [http://www.pibot.com/downloads-pibot-3d-printer-firmware-and-upload-tool Herstellerseite] heruntergeladen werden. Danach kann die Firmware "PiBot.ino" geöffnet und mit dem vorhandenen Arduino-Programm auf das Board hochgeladen werden. Jedoch muss darauf geachtet werden, dass der richtige Serial Port und das korrekte Board in der Arduino IDE ausgewählt wurde. Bei Bedarf kann die Header-Datei "OnePageConfigure.h" individuell auf die Parameter des 3D-Druckers angepasst werden.
=== PiBot 3D-Drucker Software ===
Der Hersteller PiBot stellt eine eigene [http://www.pibot.com/downloads-pibot-3d-printer-software Software] zur Verfügung, um Werkstücke zu fertigen. Das Programm enthält des Weiteren einen Slicer und ist somit Einsteigerfreundlich gestaltet. Außerdem können im Programm auch Einstellungen wie z.B. Parameter des Drucker eingestellt werden.
== Ansteuerung über LinuxCNC ==
=== Pin-Belegung der Sub-D-25-Buchse ===
[[Datei:D sub 25 buchse terminalblock.jpg|250px|thumb|Sub-D-25-Buchse]]
[[Datei:Sub d 25 verkabelt.png|500px|thumb|Verkabelte Buchse]]
{| class="mw-datatable"
! style="font-weight: bold;" | Pin-Nr.
! style="font-weight: bold;" | Belegung
|-
| 1
| frei
|-
| 2
| Step X-Achse
|-
| 3
| Direction X-Achse
|-
| 4
| Step Y-Achse
|-
| 5
| Direction Y-Achse
|-
| 6
| Step Z-Achse
|-
| 7
| Direction Z-Achse
|-
| 8
| Step Rotationsachse
|-
| 9
| Direction Rotationsachse
|-
| 10
| frei
|-
| 11
| frei
|-
| 12
| frei
|-
| 13
| frei
|-
| 14
| frei
|-
| 15
| frei
|-
| 16
| frei
|-
| 17
| frei
|-
| 18
| Ground
|-
| 19
| Ground
|-
| 20
| Ground
|-
| 21
| Ground
|-
| 22
| Ground
|-
| 23
| Ground
|-
| 24
| Ground
|-
| 25
| Ground
|-
|}
== Anschlussplan ==
[[Datei:Schrittmotoranschlüsse.png|Schrittmotoranschlüsse.png]]

Aktuelle Version vom 28. Februar 2018, 14:27 Uhr

Vollständig zusammengebaute Box

Autor: Phillip Blunck
Betreuer: Prof. Dr.-Ing Mirek Göbel
Hauptseite: Studentische Arbeiten

Thema

Thema dieser Projektarbeit ist die Entwicklung und der Bau einer Ansteuerungseinheit "3D-CNC-BOX" für CNC-Maschinen wie einer 4-Achs-Fräse oder einem 3D-Drucker.

Ziel

Die Ansteuerungseinheit soll für die CNC-Fräsmaschine von Prof. Göbel und dem 3D-Drucker "GermanRepRap-X400" eingesetzt werden. Ziel ist der schnelle Wechsel zwischen den Maschinen und eine Steuerung für die geplante Umrüstung der Hochschul CNC-Maschine.

Aufgabenstellung

Als Projektrahmen wurden folgende Aufgaben gestellt:

  1. Recherche
    1. Existierende Möglichkeiten
    2. Existierende Konfigurationen
  2. Entwicklung
  3. Beschaffung der Komponenten
  4. Zusammenbau und Inbetriebnahme
  5. Dokumentation
  6. Erstellen eines Wikiartikels

Lösung der Aufgabenstellung

Dimetrische Ansicht der 3D-CNC-BOX (CAD Entwurf)

Einführung

Als Hauptansteurerungseinheit für 3D-Drucker wurde das Controllerboard "PiBot" ausgewählt, da es folgende Vorteile bietet:

  • modulare Komponenten (Schrittmotortreiber, Sensoren)
  • Schrittmotortreiber bis 2.4 A Phasenstrom
  • Autolevelingsensor
  • Open-Source-Software
  • Unterstützung von 2 Extruder


Für die CNC-Fräse wurde als Lösung "LinuxCNC" verwendet, da keine weitere Open-Source-Software für den Betrieb von 4-Achsen existiert. Demnach wurde eine parallele Schnittstelle verbaut, welche mit dem LinuxCNC-PC verbunden wurde. Die parallele Schnittstelle wurde außerdem mit den Schrittmotortreiber verbunden, sodass die geforderten Achsen angesteuert werden können.

Alle Komponenten wurden in einem selbstentwickelten Acrylglasgehäuse verbaut.

Funktion

Die 3D-CNC-BOX kann für den Einsatz von 3D-Druckern oder 4-Achs-CNC-Fräsen eingesetzt werden. Alle Komponenten werden mit Hilfe von Steckverbindern an die Box angeschlossen, sodass ein schneller Wechsel der Maschinen möglich ist.

Ansteuerung über PiBot

Pin-Belegung der Schrittmotoren-Buchse

Kabelfarbe Belegung (Output Schrittmotortreiber)
Braun A/
Schwarz B/
Blau B
Weiß A

Uploaden der Firmware

Zunächst müssen alle Treiber installiert werden. Diese können unter folgendem Link heruntergeladen werden. Anschließend muss die Firmware von der Herstellerseite heruntergeladen werden. Danach kann die Firmware "PiBot.ino" geöffnet und mit dem vorhandenen Arduino-Programm auf das Board hochgeladen werden. Jedoch muss darauf geachtet werden, dass der richtige Serial Port und das korrekte Board in der Arduino IDE ausgewählt wurde. Bei Bedarf kann die Header-Datei "OnePageConfigure.h" individuell auf die Parameter des 3D-Druckers angepasst werden.

PiBot 3D-Drucker Software

Der Hersteller PiBot stellt eine eigene Software zur Verfügung, um Werkstücke zu fertigen. Das Programm enthält des Weiteren einen Slicer und ist somit Einsteigerfreundlich gestaltet. Außerdem können im Programm auch Einstellungen wie z.B. Parameter des Drucker eingestellt werden.

Ansteuerung über LinuxCNC

Pin-Belegung der Sub-D-25-Buchse

Sub-D-25-Buchse
Verkabelte Buchse
Pin-Nr. Belegung
1 frei
2 Step X-Achse
3 Direction X-Achse
4 Step Y-Achse
5 Direction Y-Achse
6 Step Z-Achse
7 Direction Z-Achse
8 Step Rotationsachse
9 Direction Rotationsachse
10 frei
11 frei
12 frei
13 frei
14 frei
15 frei
16 frei
17 frei
18 Ground
19 Ground
20 Ground
21 Ground
22 Ground
23 Ground
24 Ground
25 Ground

Anschlussplan

Schrittmotoranschlüsse.png

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