Tolocar/Maslow4 (Open Source CNC router)/cs

▼Tato stránka je součástí Tolocar projekt podle GIZ.Tento obsah je otevřít editovat, což znamená, že vám doporučujeme upravit a znovu použít všechny materiály a zároveň je respektovat licence.

Maslow4 je kompaktní velkoformátový CNC router. Jedná se o nejnovější design v rodině Maslow CNC (od roku 2023). Je to další generace a kompletní přepracování původního Maslowa.

Je to plně open source a levná alternativa k velkoformátovým CNC routerům, která je přístupná jednotlivcům. Představuje se hlavně jako nástroj, který umožní jednotlivým výrobcům řezat návrhy, jako je OpenDesk, u nich doma nebo v garáži. Nevyžaduje nadměrný prostor, lze jej nastavit během několika minut a může pracovat ve velkých formátech až do 8’ x 4’ s milimetrovou přesností.

Hlavní rysy tohoto designu jsou, že je kompaktní, a dokonce přenosný (v závislosti na definici slova). A může také pracovat v různých úhlech - od plně horizontálních až po téměř vertikální (až 75 stupňů), což drasticky snižuje prostorové požadavky na velkoformátový CNC router.

Všechny designové soubory, firmware a software Maslow4 jsou distribuovány pod GNU (?) licence.

Maslow4 je podporován Tolocar projekt.

Maslow 4 je součástí rodiny robotů známých jako tensegrity roboti, což znamená, že k pohybu využívá členy pod napětím. To umožňuje Maslow 4 provádět přesné pohyby bez drahých nebo přesných tuhých součástí. Maslow 4 používá čtyři ocelové vyztužené pásy k plnému omezení své polohy na řezné ploše.

Vlastní pětiosá řídicí deska pohání čtyři vysokovýkonné stejnosměrné servomotory (planetární převodovky s magnetickými kodéry) a dva krokové motory (pro osu z). Každá osa serva je nezávisle řízena a má aktuální zpětnou vazbu v reálném čase, aby Maslow “cítil napětí v každém pásu. Ovladač má připojení Wi-Fi, Bluetooth a USB C.

Maslow4 lze ovládat z libovolného zařízení se systémem Windows, Linux, Mac, i-OS nebo Android (není potřeba žádná aplikace ani stahování softwaru) s připojením Wi-Fi připojením přímo k síti Maslow Wi-Fi, kterou zařízení vytvoří, nebo připojením Maslow k domácí síti, pokud ji máte. NENÍ VYŽADOVÁNO PŘIPOJENÍ K INTERNETU. K dispozici jsou také připojení Bluetooth a USB C.

Maslow 4 se plně samokalibruje Maslow 4 automaticky používá své servomotory k provádění řady pohybů a měření (zatažením za pásy, dokud neucítí, že se učí) zaznamenávajících výsledky. Poté používá genetický algoritmus k “evolve” přesné kalibrace.

Kotevní body mohou být libovolné čtyři tuhé body. Nemusí být přesně rozmístěné nebo obdélníkové.

Před šesti lety byl představen Open Source CNC Router (Maslow).

Realizací kampaně byla vybudována rozmanitost návrhů a vytvořena komunita lidí po celém světě. Z této zkušenosti byly všechny získané poznatky zohledněny při konstrukci Maslow 4.

Maslow 4 je kompletní přepracování původního stroje, ale vylepšené.

Výhody Maslow 4 jsou:

• Lze jej připojit přes Wi-Fi s libovolným prohlížečem modemu.
• Je snadné sestavit, nejsou potřeba žádné speciální nástroje.
• Ovladač Wi-Fi je mnohem rychlejší a samokalibruje se.

Maslow4 se skládá ze 4 “ramen ” rotujících kolem těla routeru, upevněných mezi dvěma “svorkami” upevněnými kolem těla routeru. Router je pak namontován na “sled”, ve čtyřech bodech, dva z nich jsou hřídele krokového motoru osy Z a dva - posuvné na tyčích připevněných k saním pomocí 4 lineárních kuličkových ložisek.

Tělo routeru se může pohybovat nahoru a dolů pomocí dvou krokových motorů osy Z. Celý stroj se pohybuje motorem v každém z ramen, kterým je zatažení nebo uvolnění pásů, čímž se mění poloha routeru na řezné ploše.

Ramena se mohou volně otáčet kolem těla, takže napětí v pásech je vždy svým způsobem vyrovná, takže prodloužení pásů se vždy shodují ve středu routeru. To značně zjednodušuje vnitřní matematiku programu a snižuje chyby.

Na rozdíl od původního Maslowa jsou v Maslow4 všechna elektronika a komponenty namontovány na saních. To dává uživatelům naprostou svobodu montážních možností. Rám pro Maslow4 mohou být libovolné 4 tuhé kotevní body. Může to být například rám vyrobený ze dřeva nebo hliníku, nebo jen pro kotvy vyvrtané do podlahy, nebo betonová příjezdová cesta.

Maslow4 sleduje svou polohu pouze měřením délek svého pásu. Každé rameno je opatřeno kodérovou deskou, která měří absolutní polohu válce, kterou pás prochází, pomocí magnetu umístěného uvnitř válce.

Maslow4 nepoužívá k určení své polohy na pracovní ploše žádné jiné vstupy než délky řemenu.

Teoreticky byste při znalosti polohy kotevních bodů potřebovali k určení polohy znát pouze délky dvou pásů. Poloha je v průsečíku dvou kružnic s poloměry délek pásů se středem v kotevních bodech. Obvykle existují dva body, které odpovídají této rovnici, avšak jeden z nich vždy leží mimo pracovní oblast a lze jej ignorovat.

Maslow4 používá 4 pásy k určení své polohy.

Aby bylo možné určit jeho polohu v rovině XY, stroj potřebuje znát vzdálenosti směrem ke kotevním bodům, ale to vyžaduje velmi přesnou znalost poloh kotev. To je jedna z výzev strojů tohoto druhu. Určení skutečných souřadnic kotevních bodů se ukázalo být velkou výzvou pro většinu nastavení a jednotlivců.

Z těchto důvodů Maslow4 využívá nový kalibrační proces, který určuje souřadnice kotevních bodů.

Maslow4 začíná přibližnými hodnotami pro souřadnice XY kotevních bodů. Nejprve zatáhneme všechny 4 pásy do nulové polohy, abychom kalibrovali polohu nulové délky pásů. Pásy se poté vysunou a upevní k bodům a Maslow se začne pohybovat mřížkou bodů 10x10 roztroušených po středu pracovní oblasti. V každém z bodů stroj zatáhne dva spodní pásy, dokud nejsou pod napětím, přičemž napětí detekuje pomocí aktuální zpětné vazby z motorů. Poté provede měření délek napnutých pásů v každém z bodů. Tímto způsobem získáme 100 sad délek pásů.

Tato měření, pokud jsou souřadnice kotevního bodu správné, by měla být všechna schopna se shodovat ve stejných bodech. Protože začínáme s aproximací souřadnic, používáme k nalezení skutečného řešení následující „evoluční“ algoritmus.

1. Nejprve pohybem každé sady měření podél úhlu pásu proti souřadnicové rovině určíme sadu úhlů, kde jsou konce pásu každé příslušné sady k sobě nejblíže.
2. Pak určíme kotevní bod, které konce pásu by byly nejvíce odstraněny z ostatních konců pásu.
3. Určujeme směr, do kterého musíme postrčit polohu kotevního bodu, abychom tento rozdíl snížili.
4. Postrčíme bod do uvedeného směru.
5. Vraťte se na 1.

Pokračujeme v běhu tohoto cyklu, dokud se nedostaneme na globální minimum řešení - řešení, kde jsou průměrné vzdálenosti mezi konci pásu minimální a již je nelze zlepšit šťouchnutím do žádného z kotevních bodů v jakémkoli směru. To nám dává řešení, které je nejblíže tomu skutečnému.

Ovládací deska Maslow4 je zakázkově navržená open source PCB. Hlavním ovladačem je čip ESP32-S3. Řídí 4 stejnosměrné motory, přes desky řidiče motoru, 4 magnetické kodéry, dva krokové motory osy Z, vestavěnou paměť SD a chladicí ventilátor.

Maslow4 je pobočkou open source CNC firmwaru FluidNC (dříve Grbl_Esp32). Využívá svůj vlastní specifický konfigurační soubor maslow a používá stejné webové rozhraní založené na jiném open source projektu ESP3D-UI s některými drobnými změnami. Webové rozhraní umožňuje plnou kontrolu nad strojem. Od kalibrace, hlášení stavu až po sledování souboru, který je vystřižen v reálném čase. Podporuje standardní soubory g-kódu, které lze načíst přes webové rozhraní.

Webové rozhraní umožňuje ovládání Maslow4 z jakékoli platformy a prohlížeče na low-endech a starších počítačích.

Maslow4 je postaven na ručním CNC routeru DeWalt DWP611 (DeWalt 26200 pro Evropany). Skládá se ze 4 „ramen“, která se otáčejí kolem těla routeru, vložených mezi dvě „svorky“, které drží ramena pohromadě. Poté jsou připevněny k „Sled“ pomocí dvou krokových motorů a 2 nosných tyčí.

Router s rameny pak může klouzat nahoru a dolů vzhledem k saním, poháněný dvěma krokovými motory osy Z.

Ovládací deska je připevněna k plastové základně, která se upíná k routeru DeWalt. Má kryt s vestavěným ventilátorem chlazení. Pro lepší chlazení desky slouží také vzduchové chlazení routerů.

Sáně mají systém sběru prachu s portem prachové hadice, kde lze připojit libovolný vysavač pro sběr prachu.

Každé z Ramen se skládá z plastové základny, s připojeným stejnosměrným motorem a deskou kodéru. stejnosměrný motor s převodovkou je připojen přes ozubená kola k ozubenému kolu hlavní cívky, kolem kterého je pás navinut. Pás vychází z ramene mezi dvěma válečky, z nichž jeden má zabudovaný magnet, který slouží k měření prodloužení pásu.

Maslow4 je navržen jako cenově dostupný velkoformátový CNC router, který je pro většinu lidí dostatečně levný. Jeho specifikace jsou více než dostačující pro většinu projektů, jako je výroba nábytku na míru a příslušenství pro domácnost z otevřených návrhů. To umožní decentralizovanější a demokratičtější výrobu věcí, jako je nábytek. Větším cílem je učinit bydlení dostupnějším posílením ekosystému open-source CNC a pobídkou k vytváření otevřenějších návrhů, které mohou jednotlivci používat. Domy a bytové stavby patří mezi tyto návrhy a mohly by potenciálně učinit stavební domy za mnohem levnější cenu než trh.

• https://www.maslowcnc.com/ - oficiální web projektu Maslow.
• https://forums.maslowcnc.com/ - oficiální fóra Maslow CNC