Tolocar/Maslow4 (Open Source CNC router)/pl

▼Ta strona jest częścią projektu Tolocar firmy GIZ . Treść jest dostępna do edycji , co oznacza, że ​​zachęcamy do edycji i ponownego wykorzystywania wszystkich materiałów z poszanowaniem ich licencji .

Maslow4 to kompaktowa, wielkoformatowa frezarka CNC. Jest to najnowsza konstrukcja z rodziny Maslow CNC (stan na 2023 rok). To kolejna generacja i całkowita przebudowa oryginalnego Maslowa.

To w pełni open source'owa i tania alternatywa dla wielkoformatowych routerów CNC, dostępna dla użytkowników indywidualnych. Jest ona pomyślana głównie jako narzędzie, które umożliwi indywidualnym twórcom wycinanie projektów, takich jak OpenDesk, w domu lub garażu. Nie wymaga dużej przestrzeni, można ją skonfigurować w kilka minut i obrabiać duże formaty do 8' x 4' z milimetrową precyzją.

Głównymi cechami tej konstrukcji są jej kompaktowość, a nawet mobilność (w zależności od definicji tego słowa). Może również pracować pod różnymi kątami – od całkowicie poziomego do prawie pionowego (do 75 stopni), co znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na miejsce w przypadku wielkoformatowej frezarki CNC.

Wszystkie pliki projektowe, oprogramowanie sprzętowe i oprogramowanie Maslow4 rozpowszechniane są na licencji GNU(?).

Maslow4 jest wspierany przez projekt Tolocar .

Maslow 4 należy do rodziny robotów znanych jako roboty tensegrity, co oznacza, że ​​porusza się za pomocą naprężonych elementów. Dzięki temu Maslow 4 może wykonywać precyzyjne ruchy bez konieczności stosowania drogich i precyzyjnych, sztywnych komponentów. Maslow 4 wykorzystuje cztery pasy wzmocnione stalą, aby w pełni ograniczyć swoją pozycję na powierzchni cięcia.

Niestandardowa, pięcioosiowa płyta sterująca napędza cztery serwosilniki prądu stałego dużej mocy (przekładnie planetarne z enkoderami magnetycznymi) oraz dwa silniki krokowe (dla osi Z). Każda oś serwo jest sterowana niezależnie i posiada sprzężenie zwrotne prądu w czasie rzeczywistym, co pozwala Maslowowi „wyczuć” naprężenie każdego paska. Kontroler obsługuje Wi-Fi, Bluetooth i USB C.

Maslow4 można kontrolować z dowolnego urządzenia z systemem Windows, Linux, Mac, i-OS lub Android (bez konieczności pobierania aplikacji ani oprogramowania) z połączeniem Wi-Fi, łącząc się bezpośrednio z siecią Wi-Fi Maslow utworzoną przez urządzenie lub łącząc Maslow z siecią domową, jeśli ją posiadasz. NIE JEST WYMAGANE POŁĄCZENIE Z INTERNETEM. Dostępne są również połączenia Bluetooth i USB C.

Maslow 4 jest w pełni samokalibrujący. Maslow 4 automatycznie wykorzystuje swoje serwosilniki do wykonywania serii ruchów i pomiarów (poprzez naciąganie pasów, aż wyczuje, że są naciągnięte), rejestrując wyniki. Następnie wykorzystuje algorytm genetyczny do „ewolucji” precyzyjnej kalibracji.

Punktami kotwiczenia mogą być dowolne cztery punkty sztywne. Nie muszą być precyzyjnie rozmieszczone ani prostokątne.

Sześć lat temu zaprezentowano Open Source CNC Router (Maslow).

Dzięki realizacji kampanii udało się stworzyć różnorodne projekty i zbudować społeczność ludzi na całym świecie. Z tego doświadczenia wyciągnięto wszystkie wnioski i wnioski, które wyciągnięto podczas budowy Maslow 4.

Maslow 4 jest całkowicie przeprojektowaną, ale udoskonaloną wersją oryginalnej maszyny.

Zalety metody Maslowa 4:

• Można połączyć się z nim przez Wi-Fi za pomocą dowolnej przeglądarki obsługującej modem.
• Łatwy montaż, nie wymaga użycia żadnych specjalnych narzędzi.
• Kontroler Wi-Fi jest znacznie szybszy i posiada funkcję automatycznej kalibracji.

Maslow4 składa się z 4 „ramion” obracających się wokół korpusu frezarki, zamocowanych pomiędzy dwoma „zaciskami” zamocowanymi wokół korpusu. Frezarka jest następnie montowana na „sankach” w czterech punktach, z których dwa to wałki silników krokowych osi Z, a dwa – przesuwane po drążkach przymocowanych do sań za pomocą 4 liniowych łożysk kulkowych.

Korpus frezarki może poruszać się w górę i w dół za pomocą dwóch silników krokowych osi Z. Cała maszyna jest napędzana silnikiem w każdym z ramion, który naciąga lub zwalnia pasy, zmieniając położenie frezarki na powierzchni cięcia.

Ramiona mogą swobodnie obracać się wokół korpusu, dzięki czemu naprężenie pasów zawsze je wyrównuje, tak aby ich wydłużenia zawsze pokrywały się ze środkiem frezarki. To znacznie upraszcza obliczenia programu i zmniejsza ryzyko błędu.

W przeciwieństwie do oryginalnego Maslowa, w Maslow4 cała elektronika i podzespoły są zamontowane na sankach. Daje to użytkownikom pełną swobodę montażu. Rama Maslowa4 może składać się z 4 dowolnych, sztywnych punktów mocowania. Na przykład może to być rama wykonana z drewna lub aluminium, albo rama przeznaczona do kotew wkręcanych w podłogę, albo betonowy podjazd.

Maslow4 śledzi swoje położenie wyłącznie poprzez pomiar długości pasa. Każde ramię jest wyposażone w płytkę enkodera, która mierzy bezwzględne położenie rolki, przez którą przechodzi pas, za pomocą magnesu umieszczonego wewnątrz rolki.

Maslow4 nie używa żadnych innych danych wejściowych poza długością pasa do określenia swojego położenia na obszarze roboczym.

Teoretycznie, znając położenie punktów kotwiczenia, wystarczy znać długości dwóch pasów, aby określić położenie. Położenie to punkt przecięcia dwóch okręgów, których promienie długości pasów wyśrodkowane są w punktach kotwiczenia. Zazwyczaj istnieją dwa punkty, które spełniają to równanie, jednak jeden z nich zawsze leży poza obszarem roboczym i można go pominąć.

Maslow4 wykorzystuje 4 pasy do określenia swojego położenia.

Aby określić swoje położenie na płaszczyźnie XY, maszyna musi znać odległości do punktów zaczepienia, ale wymaga to bardzo precyzyjnej znajomości ich położenia. To jedno z wyzwań stojących przed maszynami tego typu. Określenie rzeczywistych współrzędnych punktów zaczepienia okazało się dużym wyzwaniem dla większości stanowisk i osób.

Z tych powodów Maslow4 wykorzystuje nowy proces kalibracji, który określa współrzędne punktów kontrolnych.

Maslow4 rozpoczyna od przybliżonych wartości współrzędnych XY punktów kotwiczenia. Najpierw cofamy wszystkie 4 pasy do pozycji zerowej, aby skalibrować pozycję zerowej długości pasów. Następnie pasy są rozciągane i mocowane w punktach, a Maslow zaczyna przesuwać się po siatce punktów 10x10 rozrzuconych po środku obszaru roboczego. W każdym z punktów maszyna cofa dwa dolne pasy, aż do momentu ich naprężenia, wykrywając naprężenie za pomocą sprzężenia zwrotnego z silników. Następnie dokonuje pomiarów długości naprężonych pasów w każdym z punktów. W ten sposób otrzymujemy 100 zestawów długości pasów.

Jeśli współrzędne punktów kontrolnych są prawidłowe, wszystkie te pomiary powinny pokrywać się w tych samych punktach. Ponieważ zaczynamy od aproksymacji współrzędnych, używamy następującego „ewolucyjnego” algorytmu, aby znaleźć rzeczywiste rozwiązanie.

1. Najpierw przesuwając każdy zestaw pomiarów wzdłuż kąta pasa względem płaszczyzny współrzędnych, określamy zestaw kątów, w którym końce pasa każdego odpowiedniego zestawu znajdują się najbliżej siebie.
2. Następnie określamy punkt zakotwiczenia, czyli który koniec pasa będzie najbardziej oddalony od pozostałych końców pasa.
3. Określamy kierunek, w którym należy przesunąć punkt kotwiczenia, aby zmniejszyć tę różnicę.
4. Przesuwamy punkt we wskazanym kierunku.
5. Wróć do 1.

Kontynuujemy ten cykl, aż osiągniemy globalne minimum rozwiązania – rozwiązanie, w którym średnie odległości między końcami pasa są minimalne i nie można ich już poprawić poprzez przesunięcie któregokolwiek z punktów zaczepienia w dowolnym kierunku. Daje nam to rozwiązanie najbliższe rzeczywistemu.

Płytka sterująca Maslow4 to zaprojektowana na zamówienie płytka PCB typu open source. Głównym kontrolerem jest układ ESP32-S3. Steruje ona czterema silnikami prądu stałego za pośrednictwem płytek sterowników silników, czterech enkoderów magnetycznych, dwóch silników krokowych osi Z, wbudowanej pamięci SD oraz wentylatora chłodzącego.

Maslow4 to odgałęzienie oprogramowania układowego CNC FluidNC (wcześniej Grbl_Esp32). Wykorzystuje własny, specyficzny plik konfiguracyjny Maslow i ten sam interfejs sieciowy, oparty na innym projekcie ESP3D-UI typu open source, z niewielkimi zmianami. Interfejs sieciowy umożliwia pełną kontrolę nad maszyną. Od kalibracji, przez raportowanie statusu, po monitorowanie wycinanego pliku w czasie rzeczywistym. Obsługuje standardowe pliki G-code, które można załadować za pośrednictwem interfejsu sieciowego.

Interfejs internetowy umożliwia sterowanie Maslow4 z dowolnej platformy i przeglądarki, na komputerach o niższej wydajności i starszych.

Maslow4 jest zbudowany na bazie ręcznej frezarki CNC DeWalt DWP611 (DeWalt 26200 dla Europejczyków). Składa się z 4 „ramion”, które obracają się wokół korpusu frezarki, umieszczone pomiędzy dwoma „zaciskami”, które trzymają ramiona razem. Następnie są one mocowane do „sanek” za pomocą dwóch silników krokowych i dwóch słupków podporowych.

Frezarka z ramionami może przesuwać się w górę i w dół względem sanek, napędzana dwoma silnikami krokowymi osi Z.

Płyta sterująca jest przymocowana do plastikowej podstawy, którą zaciska się na frezarce DeWalt. Posiada ona pokrywę z wbudowanym wentylatorem chłodzącym. Chłodzenie powietrzne frezarki służy również do lepszego chłodzenia płyty.

Urządzenie Sled jest wyposażone w system zbierania pyłu z portem węża do zbierania pyłu, do którego można podłączyć dowolny odkurzacz w celu zbierania pyłu.

Każde z ramion składa się z plastikowej podstawy z silnikiem prądu stałego i przymocowaną do niego płytką enkodera. Silnik prądu stałego z przekładnią jest połączony poprzez koła zębate z głównym kołem zębatym szpuli, wokół którego nawinięty jest pas. Pas wychodzi z ramienia pomiędzy dwiema rolkami, z których jedna ma wbudowany magnes, służący do pomiaru wydłużenia pasa.

Maslow4 został zaprojektowany jako niedroga, wielkoformatowa frezarka CNC, która jest wystarczająco tania dla większości użytkowników. Jej parametry w zupełności wystarczają do większości projektów, takich jak produkcja mebli i wyposażenia na zamówienie w oparciu o otwarte projekty. Umożliwi to bardziej zdecentralizowaną i demokratyczną produkcję mebli. Nadrzędnym celem jest zwiększenie dostępności mieszkań poprzez rozwój ekosystemu open source CNC i zachęcanie do tworzenia bardziej otwartych projektów, z których mogą korzystać użytkownicy. Domy i konstrukcje mieszkaniowe należą do tych projektów i potencjalnie mogą sprawić, że budowa domów będzie znacznie tańsza niż na rynku.

• https://www.maslowcnc.com/ - oficjalna strona projektu Maslow.
• https://forums.maslowcnc.com/ - oficjalne forum Maslow CNC