USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Nederlandse CNC controller op basis van de usb poort of Ethernet.

Moderator: Moderators

Plaats reactie
Gebruikersavatar
Rob65
Berichten: 628
Lid geworden op: 15 mei 2009 20:52
Locatie: Nijmegen
Contacteer:

USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Rob65 »

Bert was al een tijdje bezig met een nieuwe CPU module met meer I/O.
Mijn machine had een CPU4 module maar ondanks pogingen deze zo goed mogelijk af te schermen had ik toch zo af en toe last van storing, die storing kwam van de eindschakelaars en was met het plaatsen van opto-couplers eenvoudig op te lossen.

Maar ... een mailtje van Bert: hij heeft de nieuwe CPU-5 module klaar. Die heeft niet alleen meer I/O maar een compleet herziene USB interface en een aparte voeding waardoor deze minder last van storing zou moeten hebben dan de CPU-4. Of ik die module eens zou willen testen.
Een week later ligt CPU-5 samen met twee velletjes documentatie op mijn bureau.

In het kort:
  • 6 assen, 125 kHz max. step frequentie
  • spindel control met PWM, run en cw/ccw uitgangen
  • 2 uitgangen voor mist en flood coolant
  • Probe ingang
  • 9 vrij te gebruiken uitgangen
  • 2 vrij te gebruiken PWM uitgangen
  • 6 vrij te gebruiken ingangen
  • 3 analoge ingangen
  • spindel puls ingang (voor draaibank)
  • 2 E-Stop ingangen, 1 external error ingang
  • pause, run en handwiel ingangen voor een pendant
  • charge pump uitgang
  • power ingang voor de CPU module (9-24 V)
  • EXT power voor de open collector uitgangen
Het meeste ken ik al van de CPU-4 module en voor de argeloze lezer lijkt er behalve wat extra I/O niet veel nieuws.

De "Mach-On" uitgang zoals die op CPU-4 zat is verdwenen, daarvoor in de plaats is nu een charge pump uitgang gekomen. Deze charge pump uitgang geeft een continu pulserend signaal zolang de CPU module werkt en zodra de boel 'hangt' stopt dit. Dit is een standaard methode die bij professionele besturingen al langer gebruikt wordt om machines te controleren; zodra dit signaal stopt, stopt ook de machine.

De extra I/O is handig, voldoende om een tool-changer te besturen en daarmee is in veel gevallen het gebruik van een advantronix kaartje niet meer nodig.

A, B en C assen kunnen alle drie als slave voor X, Y en Z worden ingesteld. Daarbij hebben ze ieder hun eigen eindschakelaars zodat deze geheel onafhankelijk van elkaar het nulpunt op kunnen zoeken.
De zesde (C) as kan daarnaast ook als tangentiaal mes worden bestuurd. Zodra X en Y bewegen wordt het mes zo gedraaid dat de snijkant in de bewegingrichting in het XY vlak zit. Daarmee is het nu zelfs mogelijk om een snijmachine te maken om karton of dikke lagen textiel of leer te snijden. Niet echt iets voor de gemiddelde hobby CNC machine, maar wat niet is kan nog komen...

Aansluiten van CPU-5

De CPU-5 print is iets groter dan CPU-4 (10 x 16 cm) en meer I/O betekent natuurlijk meer connectoren.
De assen hebben dezelfde aansluitingen als op de CPU-4 module maar er zitten kleine verschillen in de aansluitingen voor de connectoren van de spindel besturing en de home switches.
Bert was benieuwd naar de storingsgevoeligheid dus sluit ik de boel expres nu even niet netjes aan. De vier assen gaan zo om en ook mijn bordje met optocoupler uitgangen voor de spindel- en koelmiddelbesturing gaan zo over. Alleen even een verloopkabeltje voor de home-switches maken en de boel draait weer.
Oja: er moet wel een aparte voeding worden aangesloten want deze nieuwe CPU module wordt niet meer via de USB poort van spanning voorzien.
Alles ligt open en bloot op de kast maar het draait perfect. Na 2 dagen continu gelopen te hebben besluit ik de print in de kast te schroeven en ook de resterende I/O aan te sluiten.

Alleen de E-stop en het handwiel krijg ik niet aan de praat. Ik krijg een firmware update van Bert en de boel draait nu wel zoals het hoort.
Bert ligt nu ook een tipje van de sluier op: het printontwerp is aangepast om nog beter tegen EMC beschermd te zijn en in de USB interface zit nu o.a. een "common mode filter" waardoor deze minder gevoelig is voor storing.

Resultaat na twee weken draaien

De CPU-5 module werkt perfect en dankzij de externe voeding en de aanpassingen aa nde USB interface heb ik absoluut geen last van storingen meer. Dit is de uitkost voor grotere machines waarbij storing nog voor kan komen. Voor het aansturen van de CPU-5 module wordt dezelfde software gebruikt als bij CPU-4 en voor een machine die de extra I/O of de 6e as niet nodig heeft is dan ook niet per-se een CPU-5 module nodig.
Ben je van plan een tool-changer aan te sluiten dan is de CPU-5 te verkiezen boven een CPU-4 met Advantronix kaart: je hebt nu alles op één print met nog minder kans op storing.

Beschikbaarheid en prijs CPU-5 ?

Bert heeft aangegeven om naar aanleiding van de test-resultaten een kleine productie run te starten. Ik verwacht dat deze modules al gereserveerd zijn voor een aantal professionele machinebouwers, het kan dus nog even duren voordat CPU-5 in de winkel ligt.

De prijs van CPU-5 zal € 450,- (incl BTW) zijn, dat is duidelijk duurder dan de € 329,- voor een CPU-4 maar daarvoor krijg je dan ook wel wat extra's. Ter vergelijking: voor CPU-4 + Advantronix USBIO-16-II betaal je momenteel € 425,-

Groeten,

Rob

Noot:
  • de storing die ik met de CPU-4 module had is een probleem van mijn machine, niet van USBCNC: een grote portaalfrees met zware motoren en lange bekabeling. Ondanks het feit dat alle kabels afgeschermd en netjes geaard zijn leveren de 6 meter lange kabels door de energieketting storing op de CPU-4 module op.
    Op verzoek van Bert heb ik dit probleem niet opgelost maar CPU-5 getest op verbeterde EMC compatibiliteit.
-- Kunnen wij het maken? Nou en of!
Gebruikersavatar
Mcgyver
Berichten: 4048
Lid geworden op: 08 jun 2007 17:45
Locatie: Ridderkerk

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Mcgyver »

Klinkt goed!

Mooi test verhaal!

Heb je toevallig al een fototje van deze nieuwe interface?

Ben benieuwd hoe hij eruit ziet..
Zoals het freesje thuis freest, freest het nergens...
Arian
Berichten: 622
Lid geworden op: 18 nov 2007 17:48
Locatie: Hilversum
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Arian »

Rob.

dat is goed nieuws dat de cpu goed draait,zonder storing.
De cpu 5 draait op 125 kHz,merk je dat goed aan je moters als je hem op 125 kHz zet.
hoe loopen ze.
waar voor zij de 3 analoge ingangen.

Arian
Gebruikersavatar
Rob65
Berichten: 628
Lid geworden op: 15 mei 2009 20:52
Locatie: Nijmegen
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Rob65 »

Arian,

of de motoren goed lopen op 125 kHz hangt sterk van de besturing af. Verhoog je de pulsfrequentie dan moet het aantal stappen/omwenteling omhoog (anders wordt de snelheid van je machine groter). Dit doe je meestal door de driver op meer microsteps te zetten. Afhankelijk van de stappenmotor driver levert dit een vloeiendere rotatie op.
Bij mijn besturing merk ik (bijna) geen verschil tussen 32 en 128 microsteps dus voor de hogere frequentie hoef ik het niet te doen. Ik heb de stappenmotoren met 32 microsteps drivers aangestuurd en dat levert 0.0015625 mm/stap op - het heeft dus echt geen zin om nog meer microsteps in te stellen want in het eindresultaat zie ik daar toch niks van terug.

McGyver,

jawel - ik heb ergens een fotootje. Alleen staat die op de camera die bij mijn ouder ligt en het (nee echt, ik lieg niet) hagelt hier een beetje dus heb niet echt zin om even heen en weer te fietsen ...
Fotootje volgt dus nog.
-- Kunnen wij het maken? Nou en of!
Gebruikersavatar
Mcgyver
Berichten: 4048
Lid geworden op: 08 jun 2007 17:45
Locatie: Ridderkerk

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Mcgyver »

top we wachten vol ongeduld :mrgreen:
Zoals het freesje thuis freest, freest het nergens...
Gebruikersavatar
serum
Berichten: 5396
Lid geworden op: 08 mar 2008 20:37
Locatie: Zwolle

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door serum »

Verhoog je de pulsfrequentie dan moet het aantal stappen/omwenteling omhoog
als de frequentie van de kaart omhoog gaat dan KAN de kaart een hogere snelheid uitsturen. Het aantal pulsen kan nl niet meer zijn dan de frequentie waar de kaart op staat te pruttelen. Dit heeft tevens niets te maken met hoe soepel de machine loopt.

het is niet zo dat als je de frequentie verhoogt het aantal stappen/omwenteling naar boven MOET. dit KAN, maar moet niet.
Gebruikersavatar
Rob65
Berichten: 628
Lid geworden op: 15 mei 2009 20:52
Locatie: Nijmegen
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Rob65 »

serum schreef: het is niet zo dat als je de frequentie verhoogt het aantal stappen/omwenteling naar boven MOET. dit KAN, maar moet niet.
Uiteraard heeft Serum helemaal gelijk. Ik was er vanuit gegaan dat je de frequentie alleen hoger wil zetten om meer stappen uit te kunnen sturen. De maximum frequentie samen met het aantal stappen/mm bepalen de maximum snelheid van je systeem.

Voorbeeld: ik het 640 stappen/mm en wil 10 m/min als max. feedrate hebben.
Dat is dus 10 * 1000 / 60 = 166 mm/sec. Bij 640 stappen/mm moet je dus 166 * 640 = 106.666 stappen/sec kunnen maken, daarvoor moet in USBCNC 111 kHz in worden gesteld.
Met een CPU-4 is de max. frequentie 74,6 kHz dus max. 74626 stappen/sec wat bij mij74626/640 = 116 mm/sec is oftewel 6,99 m/min. Gelukkig zet USBCNC zelf de snelheid op de maximum waarde als je die te hoog instelt.

En dan hierbij meteen de beloofde foto van de nieuwe CPU-5 print.
Deze print is nog "met de hand gesoldeerd" zoals Bert het letterlijk in zijn mail noemde. Een echt prototype dus en de soldeerkwaliteit van de seriematige modules is uiteraard zoals we ook van de CPU-4 kennen beter.
Ik zou willen dat ik zo netjes met de hand kon solderen :oops:

Rob

3031
-- Kunnen wij het maken? Nou en of!
Arian
Berichten: 622
Lid geworden op: 18 nov 2007 17:48
Locatie: Hilversum
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Arian »

Ziet er goed uit de cpu 5,ik las ook dat je de firmware kon update.
kan je dat zelf,hoe werkt het dan.

Arian
Gebruikersavatar
Mcgyver
Berichten: 4048
Lid geworden op: 08 jun 2007 17:45
Locatie: Ridderkerk

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Mcgyver »

ik kan niet anders zeggen.. chique printje!

Heeft deze cpu5 dalijk ook eenaparte draaiversie en een aparte freesversie net als de CPU4?
Zoals het freesje thuis freest, freest het nergens...
Gebruikersavatar
nolfke
Berichten: 251
Lid geworden op: 11 nov 2009 18:33
Locatie: Zulte
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door nolfke »

goede vraag, ik wil een controller kast maken voor zowel draaibank als freesmachine.
Daarom mag het ook wat meer zijn.
in de kast stop ik interface, voedingen van 80V stepperkaarten voor steppers van 4.5nm.
en een hele resem stekkertjes voor de kaart optimaal te benutten.
Ik vraag mij af als het veel werk is om bv te switchen tussen verschillende motoren en als ik niet beter 3 van 4.5nm en 2 van 2nm neem. of is het geen overbodige overkill om een 4de as met 4.5nm aan te sturen.
Met vriendelijke groeten,

Nolfke
Gebruikersavatar
wstoof
Donateur
Berichten: 559
Lid geworden op: 08 jul 2007 19:11
Locatie: Abcoude
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door wstoof »

CPU5 wordt dus een zeer interessant en volwaardige cnc-besturing.
Ik wacht in spanning af, vooral de charge pump, mogelijkheid van cw/ccw en de slave assen maken mij blij :-D !.
Ben ook benieuwd naar de firmware update verhaal..

Ik zag pas ook dat er een aparte draai en frees variant van cpu4 is ?, was dat altijd al het geval ?.
Heb namelijk vorig jaar op de cnczone/hcc bijeenkomst een cpu4 gekocht van Bert maar geen idee welke ik dan nu heb...
Kun je dat ergens aan zien ?.

Vraag mij eigelijk wel een beetje af waarom er 2 varianten zijn , had dat niet net zogoed met een juppertje om de PCB opgelost kunnen worden ?.

Ieder geval die CPU5 lijkt mij wel wat ....
Gebruikersavatar
Rob65
Berichten: 628
Lid geworden op: 15 mei 2009 20:52
Locatie: Nijmegen
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Rob65 »

Slave assen / tandem configuratie

CPU-4 kan ook al met slave assen werken, dat is dus niet echt nieuw, maar ik heb het nog niet zelf geprobeerd.
Dit staat in de handleiding (pagina 45, hoofdstuk 2.7.2.1) van versie 3.49 beschreven. Bijna ten overvloede vermeld Bert nog wel even dat beide assen hetzelfde aantal stappen/mm en exact dezelfde home positie moeten hebben (maar niet dat snelheid en acceleratie gelijk moeten zijn :lol: ) lijkt mij duidelijk.

Verschil tussen draai/frees versies

Bij CPU-4 zitten er verschillen tussen de draai en frees versies van de firmware in verband met het draad-snijden; daarvoor is de index op de spindel nodig en die wordt op een speciale manier in de firmware uitgelezen. In CPU-5 zit een andere microcontroller met meer I/O dus daar kan alles (zover ik weet) gewoon in dezelfde firmware versie naast elkaar draaien.
Daarmee zou CPU-5 dus ook geschikt zijn voor het aansturen van een combi draai/frees-machine.

Ik zal Bert eens vragen of dit inderdaad mogelijk is.

Firmware update

Ja, een firmware update kan je zelf doen. Ik heb van Bert een programma gekregen met de bijbehorende firmware om zijn nieuwe software versie te testen. Dit is voor Bert nu even makkelijk omdat hij nog delen van de software aan het programmeren was/is.
Ik weet niet of Bert dit ook aan eindklanten aan gaat bieden of dat dit voorbehouden is aan distributeurs.

@nolfke

Of het overkill is om de 4e as met 4.5 Nm aan te sturen hangt helemaal van je machine en de belasting af.
Voor een mooi licht lopende verdeelplaat met wormwiel-aandrijving en licht werk is 2 Nm voldoende (wel moet je de verdeelplaat natuurlijk rond kunnen draaien). Een 4e as die als direkt drive of via een tandriem bediend wordt zal eerder om 4.5 Nm vragen.
-- Kunnen wij het maken? Nou en of!
Gebruikersavatar
wstoof
Donateur
Berichten: 559
Lid geworden op: 08 jul 2007 19:11
Locatie: Abcoude
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door wstoof »

@rob65.
Bedankt voor je referentie naar de handleiding over de slave assen (of zoals in de handleiding genoemd : Tandem axes ).
Ik heb dus maar eens de recente handleiding gedownload en er op na geslagen ;-) .
Arian
Berichten: 622
Lid geworden op: 18 nov 2007 17:48
Locatie: Hilversum
Contacteer:

Re: USBCNC CPU5 - review en testresultaten

Bericht door Arian »

Rob.

hoe gaat het nu met de cpu 5,blijft hij goed draaien.

Arian
Plaats reactie