PC-Messystem und mehr

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Ranger
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PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » So 21. Apr 2019, 22:55

Moin, nach langen Jahren der Zerspanungsabstinenz aus Mangel an Räumlichkeiten kann ich in dieser Richtung endlich wieder was machen...

Mit der freundlichen Genehmigung meines Chef's durfte ich zunächst meine Drehmaschine (Proxxon PD360) in der Firma auftellen und benutzen. Nach langem hin und her überlegen wurde noch eine Paulimot F207-V dazugestellt.
Zunächst wurde die Fräsmaschine mit einem chinesischem Messsystem ausgerüstet. Mittlerweile wurde auch die Drehmaschine mit einem Messsystem für Längs- (Glasmassstab) und den Planzug (aus Platzgründen magnetisches Messsystem) ausgerüstet. Entgegen der Fräsmaschine hat die Drehmaschine noch keine Auswerte-/Anzeigeeinheit.

Da ich noch diverse Vorhaben für die Maschinen hatte, hab' ich mich dazu entschlossen, die ganze Geschichte über eine SPS an einen PC anzubinden.
Die SPS ist eine S7-1214C mit einer angebundenen Wago 750-XXX mit 4 Schrittmotorklemmen, eine Inkrementaldecoder-Klemme und noch ein bisschen Spielzeug..
Die Hardware kann aktuell 7 Encoder einlesen und 4 Schrittmotoren ansteuern.

Ok, das ich Automatisierungs-Ing. bin tut natürlich sein Übriges. ;-)


Ich hab' dazu eine PC-Software geschrieben, die bisher folgendes kann:
-Absolut- und Relativ-Positionswerte anzeigen/umschalten
-Berechung von Schnittdaten für's Drehen und Fräsen
-Werkzeugverwaltung (bisher nur Fräsmaschine)
-Ansteuerung von Schrittmotoren; bisher 4 Stück
--Automatischer Vorschub für alle Achsen mit einstellbarer Geschwindigkeit
--Elektronisches Handrad mit einstellbarer Auflösung für 4-Achsen
--Anfahren von Positionen mit allen Achsen mit separater Anwahl und Geschwindigkeit
Drehmaschine: Proxxon PD 360 - Div. Modifikationen
Fräsmaschine: Pauimot F207-V - Div. Modifikationen: Messsystem

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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » Mo 22. Apr 2019, 09:46

Was zumindest in der Simulation läuft, also ohne Maschine dran:
-Radius abfahren mit resultierender Vorschubgeschwindigkeit
-Lineares Abfahren einer Schrägen, also simultanes, Sollwinkel-abhängiges Verfahren der X- u. Y-Achse mit resultierender Vorschubgeschwindigkeit, auch über elektronisches Handrad

Geplant ist zur Zeit noch:
-Umkehrspielkompensation, mindestens mit definiertem Anfahren aus der richtigen Richtung, vielleicht auch auf mathematischem Weg
-Einbindung eines elektronischen Zentriermikroskop (wenn das mit der USB-Kamera so funktioniert, wie ich's mir erhoffe)
-Radien drehen
-Radien fräsen (geht wahrscheinlich nicht mit den aktuellen Gewindespindeln, wg. Umkehrspiel, eventuell mit el. Kompensation)
-Elektronische Leitspindel
-Konturen drehen
-Konturen fräsen (geht wahrscheinlich nicht mit den aktuellen Gewindespindeln, wg. Umkehrspiel, eventuell mit el. Kompensation)

-Grafiken mit dem Maschinentisch/Drehbett mit Einblendung relevanter Messwerte, Grenzen, Verfahrwege, etc.

Dazu kommen noch einige Komfortfunktionen:
-Pneumatische Achsklemmung an der Fräsmaschine, bedienbar über die PC-Oberfläche
-Bedienung von zunächst zwei 230V-Perepheriegeräten (Kompressor, Sauger. o. Ä.), bedienbar über die PC-Oberfläche
-Bedienung von zunächst vier Hilfsanlagen (Leuchte, Kühlmittel, ect.), bedienbar über die PC-Oberfläche
Drehmaschine: Proxxon PD 360 - Div. Modifikationen
Fräsmaschine: Pauimot F207-V - Div. Modifikationen: Messsystem

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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von 1.2510 » Mo 22. Apr 2019, 10:29

Willkommen im Forum!

Ich freue mich auf mehr Infos und viele Fotos :thx:
Mehr Präzision bitte!

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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » Mo 22. Apr 2019, 11:04

Bisher sieht die Oberfläche so aus...
Oberflaeche.jpg
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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » Mo 22. Apr 2019, 23:41

Hatte ich noch vergessen:
-Werkzeugbibleothek Fräsen: Beim Nullen von X- und Y- wird anhand des angewählten Werkzeugs die Spindelmitte bestimmt und bei Umwahl des Werkzeugs die Nullung der X- und Y-Achse angepasst.
-Werkzeugbibleothek Drehen: Da bin ich noch am Grübeln, wie ich's mache. Bei den Fräsern ist ja einfacher, wegen rotationssysmetrischem Werkzeug. Aber bei Drehstählen müsste ich den Einspannwinkel (Ist bei der Mulitfix-Haltern wenigstens stufig) und die Meissel-/Schneidplattengeometrie mit einbeziehen.

-Bei der Konturabfahren-Geschichte, weiss ich noch nicht genau, wie ich's mache. Wenn ich Radien fertigen möchte, muss ich der Steuerung in einem errechnetet Takt die neuen Sollkoordinaten übergeben, das funktioniert (simuliert) auch so weit, nur in den meisten anderen Fällen wäre es sinniger einfach auf die Position-erreicht-Meldung der Schrittmotorklemmen zu warten.

Für die ersten Gehversuche der Radiengeschichte, hab die Koordinaten vorberechnet und in eine Datenbank geschoben, ich könnte da natürlich auch den Betriebsmodus für die Positionierung/Datenübergabe mit reinpacken.
Aber, die Vorberechnerrei und das Verschieben in die Datenbak dauert ne gewisse Zeit (Abhängig von der Koordinaten-Auflösung und noch ein paar anderen Faktoren), damit bin auch noch nicht so ganz zufrieden.

Achso, der Hintergrund für die ganze Geschichte war, für beide Maschinen eine zentrale Anzeige-/Bedieneinheit zu haben, zum einen weil ein PC mit Software einfacher zu ersetzen ist, als ein chinesisches Anzeigegerät, welches:
A. SPS'sen sind per Definition Industrie-Hardware und im Regelfall für Dekaden an Betriebszeit ausgelegt
B. Ich brauchte in Projekt, das im Rahmen meiner aktuellen zeitlichen und technischen Möglichkeiten für halbwegs regelmäßige Erfolgserlebnisse sorgt (Arbeit ist zur Zeit ein bisschen frustrierend und seeehr zeitraubend)
C. eventuell nur für die Messaufnehmer des gleichen Herstellers funktioniert (ist so, meine Einheit für die Fräsmaschine (Set), kann mit den Messaufnehmern der Drehbank nicht um, aber wenigstens wurden sie beim Versuch nicht gehimmelt)
D. teilweise bis zu 5+ Wochen Lieferzeit für die China-Anzeigen
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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » Sa 4. Mai 2019, 22:18

Moin,

ich hab`die Software jetzt soweit, das sie die USB-Kamera (MikrOkular von Bresser) anzeigen und ein Fadenkreuz einblenden kann. Und das ohne Vollaufen des Arbeitsspeichers... ;-)
Zentriermikroskop.jpg
Bisher ist die Aufnahme der Kamera natürlich ziemlicher Schrott, da die restlichen optischen Einrichtungen noch fehlen.
Das USB-Okular scheint einen recht präzisen Aufnahmeabsatz zu haben und ist auch recht kompakt.
Das Objektiv kommt wohl Mitte bis Ende des Monats. Dann muss ich mal sehen, das ich den Körper für das Zentriermikroskop genau genug gedreht bekomme. Und datürlich auch noch die richtigen Abstände zwischen Okular und Objektiv rauskriegen oder berechnen kann.

So'n paar Fehler muss ich wohl noch Abfangen:
-Keine Verbindung bzw. Verbindungsverlust zur Kamera; insbesondere letzteres mag die Software nich...

-Ähnliches gilt für die Verbindung zur SPS im Betrieb ist der Verbindungsverlust nich so schlimm und wird auch bei Wiederkehr korrekt verarbeitet, aber beim Start der Applikation spackt die Software auch noch ein bisschen rum..
Wäre vielleicht sinnig, die SPS erstmal anzupingen, bevor die Datenverbindung etabliert wird...

-Ansonsten:
-Die Radiengeschichte werde ich wohl insofern umstricken, das der aktuelle Istwert einer Achse genommen wird um die Sollposition für die andere Achse in der SPS zu berechnen. Ich vermute mal, so machen das auch echte CNC-Maschinen.
Und die Sollgeschwindigkeiten leiten sich entsprechend auch davon ab. So müsste es auch gehen, den nächsten Befehl über das Position_erreicht-Bit abgerufen wird und ich mich nicht mehr groß um die Aktualisierungstimings kümmern muss.
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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » So 12. Mai 2019, 18:14

Das Objektiv ist doch schon da.
So wie es aussieht könnte das klappen, hab`die Kamera und das Objektiv mal stumpf zusammen- und und über meinen Messschieber gehalten, so im Bereich 20-30mm Abstand bildet diese Zusammenstellung scharf ab. Screenshot ist nich so doll geworden...
Mikroskop.jpg
Mikroskop.jpg (18.4 KiB) 1935 mal betrachtet


Und ich weiss auch schon wie ich das an die Maschine kriege.
Zunächst drehe ich mir einen kleinen Flansch um Kamera und Objektiv zu verbinden. Ich weiss noch nicht, ob ich mit meiner Maschine das Gewinde für das Objektiv schneiden kann: M20 * 0,5, ich hab' auf der PD360 allerdings auch noch die maschinell Gewinde geschnitten. Die Wechselräder sind noch OVP... 8-)
Für die Aufnahme an der Maschine drehe ich mir einen Zapfen, passend zu einer der Spannzangen mit einer Ausparung für den USB-Anschluss.
Schöner wäre es bestimmt wenn ich da direkt einen MK2 dran kriegen würde, aber ich wüsste nicht wie...

Den Zapfen würde ich (nach Oberflächenbehandlung der Kamera) mit einem hochwertigen 2K-Kleber auf meiner Drehmaschine gespannt (Kamera im Drehfutter, Zapfen in Spannzange im Reitstock) mit der Rückseite der Kamera verkleben.
Das sollte von der Mechanik her präzise genug sein, hoffe ich....

Wenn das wirklich so passt, sprich wenn das Ding fertig zusammengesetzt ist und das Fadenkreuz wandert später bei Drehung der Kamera nicht aus, dann hätte ich mir für relativ kleines Geld ne nette Zentrierhilfe gebastelt. ;-)
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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » Sa 18. Mai 2019, 10:41

So, den Tubus hab`ich zum großen Teil gedreht, aber leider hab' ich beim Umbauen der Wechselräder einen der Achsbolzen überdreht (so leicht wie das ging, war das wohl ne Sollbruchstelle), ist halt Mist, wenn man das noch nie gemacht und auch keine Anleitung mehr dafür hat.
Laut Telefonsupport von Proxxon ist aber wohl noch alles an Ersatzteilen für die PD 360 zu bekommen.

BTW, auch wenn hier vielleicht nicht hingehört, weiß hier jemand, ob und wenn ja welches Zubehör für die PD 400 auch an die PD 360 passt?
Laut Proxxon soll da angeblich nichts von passen. Aber die technischen Daten der beiden Maschine lesen sich eigentlich ziemlich ähnlich.

Das kaputte Vorschubgetriebe hat die elektronische Leitspindel in den Fokus gerückt, so das ich mir da erstmal was zusammenprogrammieren werde.

Auch wenn das für das aktuelle Werkstück wohl nicht zum tragen kommen wird, da ich zum testen und wohl auch zum Anfertigen von Halterungen für Schrittmotor und Encoder die Maschine bräuchte. Aber ich möchte das angefangene Teil nicht ausspannen...
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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Ranger » Mo 20. Mai 2019, 23:46

Ein Arbeitskollege hat mir freundlicherweise einen Drehencoder überlassen, den ich eventuell für die Lagewinkelerkennung der Drehspindel hernehmen wollte.
Nur wenn ich das Datenblatt und das Typenschild richtig deute, hat das Ding irgendwas zwischen 5400 und 9000 Inkremente pro Umdrehung.
Dann hätte der Encoder bei 2000 1/min eine Frequenz von 180 kHz und dazu noch eine RS422-Schnittstelle, das ginge also nicht über die SPS, sondern nur über eine eigene Inkrementaldecoderklemme. Die SPS kann nur A/B-Signale mit je nach Eingang 100 kHz respektive 30 kHz verarbeiten, genug für die Glassmasstäbe.
Aber wenigstens hat der Encoder einen Referenzimpuls pro Umdrehung...

Muss ich mal awarten, bis so ne Klemme in der Bucht mal wieder günstig zu schießen ist.

Bei der elektronischen Leitspindel muss ich nochmal schauen, wie ich die Messsysteme übereinkriegen, rein technisch hat die SPS und die Software zur Zeit drei verschiedene.
-Messaufnehmer; absolut
-Messaufnehmer; relativ
-Zählerstand der Schrittmotorklemmen
Potentiell problematisch ist dabei, das ich noch keinen Weg gefunden hab', die Zählerstände der Schrittmotorklemmen auf 0 zu setzen. Das soll wohl irgendwie gehen, aber die Wago-Dokumentation ist da etwas spärlich...
Ist wahrschenlich auch ein Problem, das ich die Wago-Klemmen an eine Siemens-SPS angebunden habe und so die Wago-Funktionen nicht verwenden kann. Andererseits sind die möglichen Zählerstände derart riesig, das es wahrschinlich reicht, die relativ zu den anderen Messsystemen zu behandeln. Hmm, darauf bin ich erst beim Tippen gekommen.... :pfeif:

Was ich noch machen möchte, ist die encoder-gestützten Messysteme nicht nur nullen zu können, sondern auch den Ursprung des Messsystems manuell vorgeben zu können, aber das ist eher ne Fleissarbeit, als kompliziert.

Ich vermisse hier aber so ein bisschen das Feedback. Ist das so eine uninteressante Sache? Gemessen an den Preisen einiger (inländischer) Anbieter ist diese Variante eines Messsystems gar nicht so unattraktiv.
Ein reines Messsystem ist mit einer kleineren SPS der S7-1200er-Klasse abgedeckt, die habe zwischen 2-6 schnelle Zähler und können eine entsprechende Anzahl Messaufnehmer einlesen. Dazu braucht man noch ein, zwei Netzteile mit den benötigten Spannungen und eventuell TTL-Umsetzerklemmen und/oder Pullup/Pulldown-Widerstände. Und natürlich die passenden Messaufnehmer.
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Re: PC-Messystem und mehr

Beitrag von Swag » Di 21. Mai 2019, 07:32

Hallo Ranger,

Bitte weiterberichten. Das theme interessiert mich schon, vor allem weil das Open-Source messsystem segment schaut relativ Mau aus. Ich selber hab ein digitalen antik das nur ein mainboard Fehler entfernt ist von das stillstand. Ein Alternative es weiter zum Nutzen wäre sehr interessant.

Eine Frage zum Encoder ablesen, geht das so einfach mit der SPS System? Ich hab ein Satz Heidenhain MT messtasten das ich gern hernehmen will aber meine Versuche bis jetzt mit arduino und der etwas schnellere Teensy haben kein Erfolg gehabt weil die TTL signal bei 0,1μ zu schnell ist.

Auf jedenfalls bitte weiterberichten.

Mit freundlichen Grüßen,

Sam

Edit: ah, wer lesen kann... ja, das mit die zu schnellen Datenrate der A/B Signal hast du auch schon gerade berichtet. Gibts kein chip das sowas auswerten könnte?
MfG,

Sam

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