Дискретные перемещения вдоль прямой

Добрый день.

Ко мне на днях приедет заказанный ЧПУ станок, но без драйверов и контроллера. Как пояснили мне в компании, экспортные ЧПУ станки подпадают под европейские санкции и ввозить их нельзя. А вот станки, «подготовленные к ЧПУ», то есть с уже установленными шаговиками и концевыми выключателями, вполне себе можно. Короче, пришлось докупить драйвера, благо их предостаточно на рынке и заняться изготовлением котроллера. Думаю, возьму какую-нибудь stm-ку под него, хотя конкретно пока не решил.

Однако пока больше всего непонятного остается с программированием станка: мне не хочется думать, как дружить уже существующие программы с моим оборудованием, поэтому я предполагаю написать базовый софт самостоятельно, благо мои потребности во фрезеровании пока минимальны: все детали можно разложить на простые геометрические фигуры, без кривых Безье и прочих заумностей.

На данный момент я думаю над аппроксимацией прямых дискретными перемещениями вдоль двумерной координатной сетки. Итак, примерный алгоритм:

Дины две точки детали, А и В, с координатами (х1, у1) и (х2, у2) соответственно (для простоты полагаем, что они лежат пересечениях координатной сетки), вдоль прямой на которых надо срезать материал с заготовки. По двум точкам строится уравнение прямой линии (не обязательно параллельной координатным прямым). Далее выбирается начальная точка и добавляется в список точек для прохождения. Положим, это точка А.

Двигаясь вдоль линий координат, из этой точки можно попасть в соседние на сетке четыре точки с координатами (х1, у1 + 1), (х1 + 1, у1), (х1 – 1, у1) и (х1, у1 – 1). Задача состоит в том, чтобы выбрать такую точку, которая бы была наименее отдалена от заданной линии. Для этого, во-первых, исключим ту точку, из которой мы пришли (для всех точек, кроме начальной).

Далее, посчитаем «манхэттенское» расстояние между оставшимися вариантами и конечной точкой (в данном случае это точка В). Это нужно для того, чтобы сразу исключить те точки, которые уведут нас в неправильном направлении. А «манхэттенское» расстояние считать проще и в данном случае именно оно нас и интересует. Отбрасываем те точки, которые уводят нас от точки В.

Наконец, считаем наикратчайшее расстояние от оставшихся точек до заданной прямой и выбираем наименьшее значение. В том случае, если расстояния совпадают (например, когда прямая проведена под углом в 45 градусов) выбираем случайным образом. Далее повторяем действия до тех пор, пока не попадаем в точку В.

Теперь у нас есть координаты всех точек, которые должна пройти фреза, остается только посчитать количество шагов и, соответственно, импульсов, которые должны быть поданы на обмотки мотора.

Вроде бы все так и достаточно просто. Не вижу смысла усложнять простые вещи. Можно было бы перевести все это на язык линейной алгебры и многообразий, но проще вряд ли станет.

В общем, хочу услышать ваши комментарии по алгоритму. Вдруг тут есть специалисты, хорошо знакомые с ПО ЧПУ станков. Да и просто любое мнение может оказаться полезным. В тех книгах, что я открыл, объясняется уже программирование в G-кодах, без низкоуровневых вещей. Не все мне здесь нравится (например, случайный выбор), но в целом, это лучшая из идей, что пока пришли мне в голову. С другой стороны, это «жадный» алгоритм, который может привести к неоптимальному решению. Если нужна картинка, то скажите, я могу вечером нарисовать.

0

Сообщение от El1te Я думаю сейчас остановить свой выбор все-таки на grblе, хотя от необходимости использовать ардуйню меня ломает.

Я бы присмотрелся к SmoothieBoard. Он, во-первых, уже портирован на кортекс (хотя и не самый популярный у нас). Во-вторых, там меньше ограничений, которые накладываются архитектурой МК. В-третих, там реализованы значительно более продвинутые алгоритмы разгона и торможения. Да, есть еще такая штука как TinyG (код вот тут https://github.com/synthetos/TinyG ). Там тоже с алгоритмами разгона и торможения все существенно лучше, чем у grbl: http://makezine.com/2013/09/23/why-your ... s-a-tinyg/

0

Сообщение от El1te Ну, если использовать для одной заготовки несколько режимов, например, микрошаг 1/1 и 1/16, для трудных мест

удачи вам со внезапным повышением точности в середине хода :-)

то, возможно, проще считать непрерывно и потом проводить дискретное преобразование. Не знаю.

Советую еще предварительно переводить в футы и дюймы, затем считать в них с правающей точкой, а потом опять переводить из имперских в СИ, и уж после этого - дискретизировать... чисто чтоб не скучно было.

Я думаю сейчас остановить свой выбор все-таки на grblе, хотя от необходимости использовать ардуйню меня ломает.

Если дуйня обеспечит нормальную работу - почему бы и нет? Хотя имхо лучше что-нибудь посерьезнее для управления разгонными режимами двигателей.

0

Не, ну может я немного погорячился с категоричностью неправильного пути :) Просто с прямыми и окружностями по брезенхему я давно уже разобрался и как то более интересно попробовать что то новенькое.
А недавно я ради интереса потестил синусы и косинусы на авр-ке, и вроде получилось около нескольких тысяч синусов в секунду да еще с переводом из градусов в радианы и отрисовкой на дисплее.
Да, а кроме окружностей и прямых надо ведь рисовать и дуги, рассчитывать их сопряжения, а это для станка с ЧПУ наверное основной контур будет.
Т.е. я как то не вижу, на чем тут экономить вычислительную мощщ и для чего. А вот поэкономить человеческое время, быстро прикинуть необходимую точность и т.д. - это я понимаю.
Тем более, что вроде автор рассматривал и STM32.

0

IMHO, в данном случае имеет смысл рассмотреть самый простой вариант - простейший адаптер на LPT + драйверы шаговиков. Этот вариант точно будет работать будет самым простым в установке и настройке. Дальше можно уже изголяться и пилить что-то более продвинутое. Тем более, что ничего не мешает сделать продвинутый контроллер так, что бы он управлял шаговиками ровно через тот же LPT. Заодно и конструкция в целом упростится. Вобщем, "есть слона по кусочку", вместо того, что бы пытаться проглотить его целиком за раз.

0

Сообщение от ivsy Вобщем, "есть слона по кусочку", вместо того, что бы пытаться проглотить его целиком за раз.

возникает вопрос оптимальной разделки слона...
в том смысле, чтоб кусочки были используемы в обоих версиях проекта, но при этом сделаны "так просто, как только возможно, но не проще этого"©

0

Сообщение от Mykysoft Сообщение от ivsy Вобщем, "есть слона по кусочку", вместо того, что бы пытаться проглотить его целиком за раз.

возникает вопрос оптимальной разделки слона...
в том смысле, чтоб кусочки были используемы в обоих версиях проекта, но при этом сделаны "так просто, как только возможно, но не проще этого"©

Драйвера шаговиков понадобятся в любом случае. "Контроллер LPT" не более чем набор оптронов (что тоже не помешает) подключенных к пинам параллельного порта. Так что эта часть будет использована практически полностью как самостоятельно, так и в продвинутом контроллере. Если хочется "по богатому", то можно купить отдельные драйверы шаговиков (в отдельных драйверах типа, например, такого опторазвязка встроена) и отдельно купить (или сделать самому) плату "контроллера" (там будут только разъемы). В таком случае в продвинутой версии плату "контроллера" можно будет выбросить, а все остальное использовать без переделки.

0

Погуглите - "ЧПУ Метод оценочной функции"

0