Styring til laftefres, hovedprosjekt

[erlendkarlsen]

I forbindelse med hovedprosjekt 2022 ved Fagskolen i Agder, har vi valgt å gjøre en nå manuellstyrt laftefres med vindusviskermotor og frekvensomformer, om til en programstyrt fres. Formålet med oppsettet er å gjøre utskiftning av råttent tømmer i laftebygg enklere for arbeideren.

Fresen skal være styrt etter program/mål i både X- og Y retning (en retning av gangen). Prosjektgruppen som forøvrig studerer maskinteknikk, kan desverre svært lite om styring og automasjon.

I den anledning lurte vi på om det var noen smarte hoder som kunne dytte oss i riktig retning med tanke på hvilken styringsmetode som ville egne seg best for nettopp dette. Oppsettet ser dere på plakat nedenfor, med 2 motorer som går på hver sin akse som skal gå inn på styringspanel(?).

Vennlig hilsen, Erlend Karlsen
 

[petersv]

Jeg skjønner ikke hva som er målet og metoden. Har du mere info om det du vil oppnå, og ev. info om den riggen som er tegnet/modellert i bildet ditt? Er det allerede bygget? Hvordan fungerer den?

I likhet med at dere ikke er eksperter i automasjon, er vi ikke eksperter på lafting og "lafteterminologi".

Endret 27. januar 2022 av petersv

[erlendkarlsen]

petersv skrev (52 minutter siden):

Jeg skjønner ikke hva som er målet og metoden. Har du mere info om det du vil oppnå, og ev. info om den riggen som er tegnet/modellert i bildet ditt? Er det allerede bygget? Hvordan fungerer den?

En prototype eksisterer ja, tilnærmet lik den som er modellert i bildet. Riggen blir montert fast på en laftevegg med en fres i midten og en motor som må veksles manuelt mellom X- og Y akse. Den rektangulære rammen bestående av 2 søyler som du ser i midten, beveges ved kjøring i X- retning, mens i Y-retning er det montasjeplaten i midten som går opp og ned.  Frekvensomformeren som står på skifter manuelt mellom + og - retning. 

Det vi ønsker å oppnå er at dette blir en programstyrt prosess.  Der vi for eksempel gir koordinater til det vi ønsker skal freses ut av tømmer, til en eller annen form for styringsenhet som igjen sender signaler til motorene om hvor langt de skal gå i hver retning. 

Det er snakk om lafting ja, men det skal ha lite betydning for selve styringsprosessen. Det er bare at fresen i praksis skal brukes på laftetømmer 🙂 

Endret 27. januar 2022 av erlendkarlsen

[Moskus]

@Fermate driver mye med fresing, så han er nok mannen å snakke med!

 

Jeg har en bitteliten fres som jeg leker litt med for tiden. Selve fresen styres med GRBL, og jeg kontrollerer den med CNCjs på en Raspberry Pi. CNCjs er nå integrert i smarthuset med MQTT, så jeg kan lese status fra fresen og håndtere "hendelser" deretter.

 

 

"GRBL" er nok det viktigste stikkordet her. Begynn der!

Det er mulig @Fermate har andre tips...

[petersv]

Beklager, men jeg skjønner hverken hva du prøver å oppnå i god nok detalj eller ønsket resultat til at jeg kan hjelpe deg. Du kan høre med ITK på NTNU, det kan hende de kan hjelpe dere ved å f.eks. tildele en students prosjektoppgave på temaet.

[Moskus]

Jeg ser på det som overveiende sannsynlig at de skal frese spor til lafting av tømmer. Det ser ut som et festlig, spennende og gøy prosjekt!  👍

 

 

3 hours ago, erlendkarlsen said:

I den anledning lurte vi på om det var noen smarte hoder som kunne dytte oss i riktig retning med tanke på hvilken styringsmetode som ville egne seg best for nettopp dette.

Hvis dere faktisk skal lage en CNC-fres, så er det et par ting som må tenkes på. Man trenger vel i utgangspunktet tre motorer: X, Y men også Z-retning. Det er ikke i utgangspunktet et problem, men det må nok altså gjøres.

 

GRBL er nok fremdeles et godt sted å starte. Det kan kjøres på en Arduino. Til Arduinoen kobler dere dertil egnede stepper-motorer, og så er det nesten tut-og-kjør.

En enkel guide her som forklarer grunnprinsippene: https://howtomechatronics.com/tutorials/how-to-setup-grbl-control-cnc-machine-with-arduino/

Dere må nok sannsynligvis ha kraftigere motorer...  

 

I tillegg trenger dere å lage g-code for å styre maskinen, samt programvare for å sende g-code til GRBL-Arduinoen. Man kan lage g-code i mye, bl.a. Fusion. Mulig det går i Inventor også.

[LEHoisveen]

En vinduspusser motor er vel likestrøm? mens en frekvensomformer er beregnet på vekselstrømsmotorer. 

 

[erlendkarlsen]

Moskus skrev (1 time siden):

Jeg ser på det som overveiende sannsynlig at de skal frese spor til lafting av tømmer. Det ser ut som et festlig, spennende og gøy prosjekt!  👍

 

 

Hvis dere faktisk skal lage en CNC-fres, så er det et par ting som må tenkes på. Man trenger vel i utgangspunktet tre motorer: X, Y men også Z-retning. Det er ikke i utgangspunktet et problem, men det må nok altså gjøres.

 

GRBL er nok fremdeles et godt sted å starte. Det kan kjøres på en Arduino. Til Arduinoen kobler dere dertil egnede stepper-motorer, og så er det nesten tut-og-kjør.

En enkel guide her som forklarer grunnprinsippene: https://howtomechatronics.com/tutorials/how-to-setup-grbl-control-cnc-machine-with-arduino/

Dere må nok sannsynligvis ha kraftigere motorer...  

 

I tillegg trenger dere å lage g-code for å styre maskinen, samt programvare for å sende g-code til GRBL-Arduinoen. Man kan lage g-code i mye, bl.a. Fusion. Mulig det går i Inventor også.

Kom kanskje ikke tydelig nok frem, men formålet er å bytte ut råttent tømmer på allerede etablerte laftebygg. Altså frese ut det som er råttent, ofte en del av en stokk, for så å sette inn nytt tømmer. Oppsettet må altså være portabelt, så er usikker på om en CNC- maskin er rette veien å gå? Oppsettet blir satt opp vertikalt og festet til selve veggen på laftebygget.

Målet i første omgang i forhold til styring er å bare ha programmert X- og Y retning. Altså at Z kjøres manuelt. Derfor har vi bestemt oss for å bruke en sånn type fresemaskin som du ser nede til høyre i bildet, for så å se på flere muligheter dersom det blir tid til det mot slutten av prosjektet. Håper dette ga et mer tydelig bilde på hva vi tenker.

Lærere innenfor faget har anbefalt oss å se på absolute encoder, og å ha styring i f.eks Raspberry Pi som du nevnte ovenfor!

Imidlertid overveldet over engasjementet, det settes stor pris på!

petersv skrev (2 timer siden):

Beklager, men jeg skjønner hverken hva du prøver å oppnå i god nok detalj eller ønsket resultat til at jeg kan hjelpe deg. Du kan høre med ITK på NTNU, det kan hende de kan hjelpe dere ved å f.eks. tildele en students prosjektoppgave på temaet.

Ikke noe å beklage! Er nok ikke den beste forklaringen (mulig at svaret mitt til "Moskus" ovenfor her gir et bedre bilde).

Skal høre med ITK på NTNU, mange takk for engasjement og tips!

 

[Moskus]

45 minutes ago, erlendkarlsen said:

Oppsettet må altså være portabelt, så er usikker på om en CNC- maskin er rette veien å gå?

CNC står jo bare for "Computer Numberical Control", så ja: Det kan helt fint være en CNC-maskin. Det vil si: Så lenge du skal bruke en datamaskin til å styre motorer i X, Y (og Z) retning, så er det det blir.

 

CNC-freser kommer jo i alle mulige størrelser og fasonger. Det er jo ingenting i veien å lage en ny.  

Jeg hadde imidlertid gått for Z-aksen med en gang, det gir mest mening. Hvorfor skal man styre to av tre akser med datamaskin og ikke den siste?

 

 

49 minutes ago, erlendkarlsen said:

Lærere innenfor faget har anbefalt oss å se på absolute encoder, og å ha styring i f.eks Raspberry Pi som du nevnte ovenfor!

Ja, det er en god løsning, men jeg hadde nok gått for en Arduino over en Raspberry Pi til selve hardware-controllen. Så kan man alltid bruke en Raspberry Pi senere for å sende kommandoer til controlleren (dvs. Arduinoen).

[Fermate]

Moskus skrev (På 27.1.2022 den 13.18):

@Fermate driver mye med fresing, så han er nok mannen å snakke med!

@erlendkarlsen

Ja jeg har litt peil på freser (har flere og har bygget (om) noen).

Finn opp så lite krutt her som mulig:

 

• Bruk stepper-motorer og kast den vinduspussermotoren.
• Variabel frekevns styring er kun aktuellt til selve fresen. Glem det foreløpig og bruk den håndoverfresen dere har foreløpig.
  (Men om dere ikke har skaffet den ennå så kjøp heller en som er vanlig å bruke til CNC montering (DeWalt eller Makita))
• Bruk kuleskruer eller "tannhjuls bånd" til å bevege aksene.
• Helt greit å vente litt med Z aksen.
• Til steppermotorene får du ferdige drivere og kontrollerkort.
• Velg kontrollerkort utfra hvilken software dere skal kjøre fresen med.
  JEG ville valgt Mach3/Mach4 i stedet for GRBL og derfor IKKE valgt Arduino eller R-PI (men det er nok mest fordi jeg kjenner Mach og vet hvordan den settes opp)

Et kit som dette vil starte dere bra:
https://www.aliexpress.com/item/4000556919180.html
her er alt dere trenger av det elektriske.

Så må dere ha det mekaniske med kuleskruene eller tannreimene. Men det er jo faget deres, -mekanikk

Stiller gjerne opp med tips og råd. Ring eller mail meg.
91142883 / gaute@espeland.com

Hmm når jeg ser på tegningen deres ser det ut til at dere allerede har kontroll på det mekaniske i aksebevegelsene?
Er det tannstenger jeg ser der?

[petersv]

19 hours ago, erlendkarlsen said:

Ikke noe å beklage! Er nok ikke den beste forklaringen (mulig at svaret mitt til "Moskus" ovenfor her gir et bedre bilde).

Skal høre med ITK på NTNU, mange takk for engasjement og tips!

Ja nå kom det litt klarere fram at dere vil lage en fres for å frese ut skadet tømmer fra en vegg ved hjelp av en jigg som dere skrur fast i veggen? Jeg tror dere må gå til 3d-scanning for å kunne få noe som er enklere og kjappere i bruk en å gjøre jobben manuelt motorsag. F.eks. kan man se for seg at man tar å 3d-scanner veggen, mankerer på en tablet i et program dere skriver (eller finner på nettet?) de stokkene/områdene som skal freses, og hvor dypt, og så jobber jiggen automatisk mens man kan gjøre andre ting (CNC-fresing er en møysommelig og treg prosess.)

Jeg ville nok heller sett på muligheten for bruke en høvel-fres, og eliminere y-aksen. Så kan man ha div fres-stål å bytte ut med ulike profiler etc. Sjekk Norlog f.eks. 

Endret 28. januar 2022 av petersv