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5. Configurando Mach3 para sua máquina e drives
Caso tenha comprado uma máquina ferramenta acompanhado de um computador para executar Mach3, então provavelmente não necessitará de ler este capítulo (exceto se for de seu interesse). A empresa que lhe vendeu o equipamento provavelmente já instalou o software Mach3 e o configurou adequadamente, além de lhe ter fornecido informações detalhadas de como proceder. Seria interessante ter uma cópia em papel de como está configurado o Mach3, caso tenha que reinstalar o software desde o princípio. Você pode acessar estas informações em um arquivo XML, onde o Mach3 armazena estas informações. 5.1 Uma extratégia de configuração Este capítulo contém uma grande quantidade de detalhes. Você perceberá, entretanto que o processo de configuração é simples, se você seguir o passo a passo. Uma boa estratégia é folhear o capitulo e então trabalhar com seu computador e sua maquina ferramenta. Assumiremos que você tem Mach3 preparado e instalado para uma seção de provas descritas no capitulo 3. Virtualmente todos os trabalhos que fará neste capitulo estão baseados em quadros de dialogo do menu Config. Este é identificado, por exemplo, Config>Logic, o que significa que você deve escolher a entrada Logic do menu Config. 5.2 Configuração inicial O primeiro quadro de dialogo que você irá usar é Engine Configuration , aba Config>Ports and Pins (portas e pinos). Este quadro de dialogo tem várias abas, mas a primeira é a que se vê na figura 5.1. 5.2.1 Definição de endereços das portas a serem usadas.
Se você for usar somente uma porta paralela e esta é a única na motherboard de seu computador, então o endereço, por default da porta 1 será 0x378 (por exemplo 378 em hexadecimal) e com certeza estará correto. Se esta usando um ou mais cartões PCI então precisa descobrir o endereço de cada um. Não há uma norma única. Execute o Painel de Controle do Windows no botão Iniciar. Clique duas vezes sobre Sistema e selecione a aba Hardware. Clique no botão Administrador de Dispositivos. Expanda a árvore do item “Portas (COM & LPT)”. Clique duas vezes na primeira porta LPT ou ECP. Suas propriedades serão mostradas em uma nova janela. Selecione a aba Recursos. Observe o primeiro número na primeira linha da fila. Tome nota deste valor e feche a caixa de diálogo Propriedades. Nota: Ao instalar ou remover qualquer placa PCI, você pode trocar sem querer o endereço do cartão de porta paralela PCI mesmo que não o tenha tocado. Se for usar uma segunda porta, repita as instruções do parágrafo acima.
Não se esqueça de clicar sobre o botão “Apply” para guardar os valores antes de sair. 5.2.3 Definindo características especiais Você verá caixas de verificações (check boxes) para uma variedade de configurações especiais. Estas serão compreensíveis por si mesmas, se por acaso tiver o hardware pertinente em seu sistema. Se não, então deixe-as sem marcar. Não se esqueça de clicar sobre o botão “Apply” para guardar os valores antes de sair. 5.3 Definindo os sinais de entrada e saída que você usará Agora que estabeleceu a configuração básica, é tempo de definir que sinais de entrada e saída usará e que porta paralela e pino será usado para cada função. A documentação de sua interface pode lhe ajudar neste momento, pois documenta as funções pertinentes à sua placa. Caso ela tenha sido desenhada para ser usada com Mach3, então não terá nenhuma dificuldade para configurá-la e pode também acontecer o caso de sua placa ser provida de um esquema (.XML) com estas conexões já preparadas. Neste caso, é só carregá-lo em seu sistema. 5.3.1 Sinais de saídas para ser usadas por Eixos e Spindle. Selecione a aba Motor Outputs. Você pode vê-la na figura 5. Define onde serão conectados os controladores para seus eixos X, Y e Z e clique para colocar a marca de verificação para habilitar (Enable ) este eixo. Se seu hardware de interface (por exemplo controladora de passos Gecko 201) requer um sinal ativo “lo” assegure-se que esta coluna esteja marcada, tanto para o passo (Step) como para a direção (Dir). Se tiver um eixo rotativo ou escravo então deve habilitar e configurá-lo. Se a velocidade do spindle for controlada manualmente então finalizamos esta aba. Clique no botão Apply para guardar os dados desta aba.
Se a velocidade de seu spindle for controlado por Mach3 então precisa habilitar (Enable) o spindle e atribuir um pino/porta de passos (Step) e direção (Dir), se este tiver um controle completo de passo e direção. Defina também se este sinal é ativo “lo”. Finalizando, clique no botão Apply para guardar os dados desta aba. 5.3.2 Sinais de entrada a serem usados Agora selecione a aba Input Signals, como na figura 5. Assumimos que escolheu uma das estratégias de interruptores de início fins de curso para cada eixo, como comentado no capítulo 4.6. Se tiver usado uma das estratégias mencionadas e tem interruptores fim de curso conectados entre si e iniciado um EStop ou desabilitado o controle de eixos do controle eletrônico então não marque nenhuma das entradas de limites. Com a estratégia 2 terá provavelmente interruptores de início nos eixos X, Y e Z. Então habilite (Enable) as caixas de verificação dos interruptores de início (Home) para cada eixo e defina a porta (port) / pino onde será conectado cada um. Se estiver combinando interruptores fins de curso e home então deve habilitar o Limit --, o Limit ++ e início pora cada eixo e atribuir o mesmo pino para a Home, Limit – e Limit ++.
para conseguir a mesma função. Habilite e defina a parada de emergência (EStop) para indicar a Mach3 que o usuário disparou uma parada de emergência. Habilite e defina a entrada OEM Trigger se quiser que sinais elétricos sejam capazes de chamar funções OEM sem ser necessário que um botão da tela seja pressionado. Habilite e defina a cronometragem (Timing) se tiver um sensor no spindle com mais de um encoder. Habilite a sonda ( Probe ) para digitalizar e THCOn , THCUp e THCDown para o controle de tocha de plasma. Se tiver uma porta paralela apenas, então terá 5 entradas disponíveis; com duas portas então terá 10 (se habilitar os pinos do 2 ao 9 como entradas, irá dispor de 13). Isto é muito comum de acontecer quando está escasso de sinais de entrada especialmente se você também esta querendo ter alguma entrada para (glass scales) ou outro codificador. Pode ser que você tenha que abrir mãos de algumas coisas como interruptor físico de fim de curso para guardar sinais. Pode considerar também o uso de um emulador de teclado para alguns sinais de entrada. Não esqueça de clicar no botão Apply para guardar os dados desta aba. 5.3.3 Emulando sinais de entrada Se você assinalar a coluna (Emulated) para uma entrada então o número da porta/pino é ativada e o estado “lo” para este sinal será ignorado mas a entrada na coluna de tecla ressaltada (Hotkey) será interpretada. Quando uma mensagem de tecla pressionada é recebida com um código que coincida com o valor de uma tecla ressaltada então este sinal é
considerado como ativo. Quando uma mensagem de tecla solta é recebido então esta se torna inativa. Os sinais de tecla pressionada e tecla solta normalmente vêm de um emulador de teclado (como o Ultimarc IPAC ou Hagstrom ) que são acionados por interruptores conectados a estas entradas. Isto permite mais interruptores para acionar mais pinos disponíveis em sua porta paralela mas existe alguns inconvenientes, como a demora significativas de tempo antes que a mudança de interruptor seja percebido pelo sistema. E pode acontecer até casos em que este sinal é perdido pelo Windows. Os sinais emulados não podem ser usados pelo Index ou Timing e não devem ser usadas pelo EStop. 5.3.4 Sinais de saída Use a aba de sinais de saída (Output Signals) para definir quais saídas você usará. Veja a figura 5.6. É muito provável que queira usar apenas uma saída habilitada (Enable) (todos os controles de eixo podem ser conectados para ela). Na realidade se você está usando a característica change pump /monitor de pulsos então
Você encontrará mais informações no capítulo sobre Config>Ports & Pins. 5.3.5.1 Codificadores Os valores em pulsos por unidades ( Counts per unit ) devem ser correspondentes com a resolução do codificador. Assim, uma escala linear com marcação de 20 mícrons produz um pulso a cada 5 mícrons (recordar o sinal de quadratura), isto é 200 pulsos por unidade (milímetro). Se você tiver unidades nativas selecionada ( Native units) em polegadas, por exemplo, emtão será 200 x 25.4 = 5.080 pulsos por unidade (polegada). O valor de velocidade (Velocity avalie) não é usado. 5.3.5.2 MPGs Os valores de pulsos por unidades (Counts per unit) é usado para definir o número de pulsos de quadratura que precisa ser gerado por Mach3 para produzir o movimento do MPG. Para um codificador de 100 CPR, um número 2 é adequado. Para resoluções mais altas você deve aumentar este número para conseguir a sensibilidade mecânica que deseja. O valor de velocidade (Velocity avalie) determina a escala de pulsos
enviados ao eixo que esta sendo controlado pelo MPG. A melhor forma de definir o valor de MPG, é experimentando. Na base da tentativa e erro você encontrará um valor adequado. 5.3.6 Configuração do Spindle. A próxima aba no Config>Ports & Pins é a configuração do spindle (Spindle setup). Esta aba é usada para definir a forma como o spindle e o refrigerador podem ser controlados. Você pode optar por permitir que Mach3 não faça nada, ou pode apenas ligar e desligar o spindle. Dependendo do motor utilizado, pode também optar por ter um controle total de sua velocidade usando um sinal de pulso modulado em largura (PWM) ou um sinal de passo e direção. A caixa de dialogo pode ser vista na figura 5.8. 5.3.6.1 Controle do Refrigerador. O código M7 liga o refrigerador de fluído, o código M9 liga o refrigerador de neblina e o código M9 também pode desligar todos os refrigeradores. A seção de dialogo de controle de fluído ou névoa define qual dos sinais de saída vai ser usado para implementar esta função.
par de rpm. Uma baixa freqüência de onda quadrada aumenta o tempo que o controle do motor levará para avisar que uma mudança de velocidade foi solicitada. Bons desempenhos são conseguidos na faixa dos 5 aos 10Hz. A freqüência escolhida é inserida na caixa PWMBase Freq. Muitos controladores e motores têm uma velocidade mínima especificada. Isto normalmente acontece porque o ventilador refrigerador é muito ineficiente a baixas velocidades enquanto que altos torques e correntes ainda podem ser exigidos. O quadro Minimum PWM % lhe permite especificar a percentagem de velocidade máxima em que o Mach3 parará de enviar sinal PWM à saída. Você deve estar consciente que um controlador eletrônico PWM pode ter uma configuração de velocidade mínima e a configuração de polia de Mach3 também (veja a seção x.x) permite-lhe configurar as velocidades mínimas. Tipicamente você pode querer configurar o limite da polia ligeiramente mais alto que o Minimum PWM % ou o hardware limita como esta cortará a velocidade e/ou dará uma mensagem de erro antes de pará-lo totalmente. Passo e direção de um motor Isto pode ser um controlador de velocidade variável controlado por pulsos de passos ou um controlador completo de servo motor. Você pode usar a configuração de polia de Mach3 (veja a seção 5.5.6.1) para definir uma velocidade mínima se isto for necessário, tanto pelo motor como por sua eletrônica. 5.3.6.4 Controle do Spindle pelo ModBus Este bloco permite a configuração de uma porta análoga com um dispositivo Modbus para controlar a velocidade do Spindle. Para mais detalhe ver a documentação de seu dispositivo Modbus.
5.3.6.5 Parâmetros gerais Estes parâmetros lhe permitem controlar o retardo depois de iniciar ou deter o Spindle antes que Mach3 execute ordens adicionais (exemplo: um Dwell). Estes retardos podem ser usados para permitir tempo para a aceleração antes de iniciar um corte ou para proporcionar certa proteção de software, quando por exemplo o programa pede ao Spindle para girar no sentido contrário em que ele está girando. Este retardo faz com que o Spindle primeiro pare de girar numa direção e só depois disto é que ele começa a girar na direção contrária. Os tempos de dwell são especificados em segundos. Desligar o rele imediatamente antes do retardo (Immediate Relay off before delay), se esta opção for marcada, o rele do spindle será desligado (off) logo depois que M5 for executado. Se não estiver marcada esta opção, então ele permanece ligado (on) até que o período de retardo tenha transcorrido. 5.3.6.5 Relações de polia Mach3 tem o controle sobre a velocidade do motor de seu Spindle. Programe a velocidade do spindle mediante a palavra S. O sistema de polia de Mach3 lhe permite definir a relação para quatro configurações de polia ou caixa de engrenagens diferentes. É fácil de compreender como isso funciona, depois de ajustar seu motor de Spindle e assim que isso for descrito na seção 5.5.6.1. 5.3.6.6 Função especial O modo raio laser ( Laser mode) nunca deve estar marcado, exceto para controlar um raio laser de corte, pela proporção de sua alimentação. Usar a realimentação de Spindle no modo de sincronização (Use Spindle feedback in sync mode) NÃO deve estar marcada NUNCA. O controle de Spindle por loop fechado ( Closed Loop Spindel Controle ), quando está marcada, implementa um laço de servo motor que tenta igualar a velocidade real do spindle visto pelo sensor de índice ou cronômetro como a exigida pela palavra S (S Word).
Z-inhibit. O quadro de verificação “Z-inibit On” habilita esta função. Max Depth dá o menor valor de Z em que o eixo se moverá. O quadro de verificação “Persistant” recorda o estado de uma execução em uma outra de Mach3. Digitising: O quadro de verificação “4 Axis Point Clouds” habilita a gravação do estado do eixo A assim como X, Y e Z. O quadro de verificação “Add Axis Letters to Coordinates coloca os dados com o nome de eixo no arquivo “point cloud”. THC Options: O quadro de verificação se explica por si mesmo. Compensation G41, G42: O quadro de verificação de análise de compensação avançada faz uma análise completa que reduzirá o risco de erros, ao compensar o diâmetro da ferramenta (usando G41 e G42) em formas complexas. Homed true when no Home switches: Fará com que o sistema apareça para ser referenciado (por exemplo LEDs verdes) durante todo o tempo. Isto deve ser usado somente se não houver interruptores de início (Home) definidos na aba Ports & Pinos Inputs.
5.3.8 Comprovação Seu software agora está suficientemente configurado por você para fazer certas provas simples com o hardware. Verifique que se encontrem conectados os interruptores manuais como EStop, Início, etc. às entradas, se não estiverem, faça-o agora. Execute Mach3Mill e abra a tela de diagnóstico. Esta tela de diagnóstico tem um banco de LEDs mostrando o nível lógico das entradas e saídas. Assegure-se que o sinal de emergência externa (EStop) não está ativada (Led vermelho de emergência não pisque) e aperte o botão vermelho de reinicio (Reset) na tela. Seu LED deve parar de piscar. Se tiver associado qualquer saída como um refrigerador ou um Spindle então pode usar os botões pertinentes na tela de diagnóstico para pôr as saídas em ligado ou desligado. A máquina deve responder também ou pode controlar as voltagens dos sinais com um multímetro. Depois faça funcionar os interruptores de início e limite. Deve ver os LEDs amarelos apropriados quando seu sinal estiver ativo. Estas provas lhe permitirão ver se sua porta paralela está corretamente direcionada e as entradas e saídas estão conectadas apropriadamente. Se você tiver duas portas e todos os sinais de prova estão em um então poderia considerar uma mudança temporária de sua configuração de modo que um dos interruptores de início ou de limite está unido por esta via de modo que você possa verificar sua operação correta. Não se esqueça de clicar sobre o botão Apply quando estiver fazendo uma comprovação. Se tudo estiver bem então deve restaurar a configuração apropriada. Se você tiver problemas você deve ordená-los agora isto será muito mais fácil quando começa a movimentar os eixos. Se você não tiver um multímetro então terá que comprar ou pedir emprestado um verificador
Aí está uma vantagem ao ter que configurar as unidades nas unidades em que normalmente trabalha. Você pode usar o DROs para mostrar neste sistema seja o que seja que o programa esteja fazendo (exemplo: comutar unidades por G20 e G21). Assim a escolha é sua. Use Config>Setup Units para escolher milímetros ou polegadas (veja-a figura 5.10). Uma vez que você tenha feito uma escolha você não pode mais trocá-lo, senão terá que recalcular tudo novamente, do contrário será criada uma enorme confusão! 5.5 Aferindo os motores Bem, depois de todos esses detalhes é hora de ver alguma coisa funcionar - literalmente! Esta seção descreve a configuração do controlador dos eixos e o controlador de Spindle, se sua velocidade for controlada por Mach3,. A estratégia completa para cada eixo é: 1 calcular quantos pulsos devem ser enviados ao controlador de cada unidade (polegada ou mm) de movimento da ferramenta ou mesa, 2 estabelecer a velocidade máxima para o motor 3 configurar a proporção de aceleração/desaceleração requerida. Aconselhamos trabalhar com um eixo por vez. Poderia começar fazendo funcionar o motor antes que se conecte mecanicamente à máquina- ferramenta. Antes de alimentar sua placa controladora e os motores, verifique duas vezes toda a fiação elétrica, para ver se não tem nada errado com ela. Confira e reconfira tudo e só passe para a segunda fase (energização) quando tiver certeza de que está tudo normal com esta etapa. Vários são os problemas que ocorrem nesta fase da montagem, e a maioria destes problemas são evitados com uma conferência mais apurada da instalação. Confira tudo. Nada pode passar despercebido. Verifique as fases das bobinas dos motores e compare com o diagrama esquemático do manual de sua placa controladora. Qualquer dúvida precisa ser resolvida agora. Depois é tarde demais. 5.5.1 Calcular os passos por unidade
Mach3 pode realizar automaticamente uma comprovação de movimento sobre um eixo e calcular os passos por unidade e isto é provavelmente o melhor para a correta aferição, mas mesmo assim apresentamos a teoria global aqui. O número de passos que Mach3 deve enviar por uma unidade de movimento depende do controlador mecânico (por exemplo, o passo do fuso de esferas, a redução do acoplamento entre o motor e o fuso), as propriedades do motor de passo ou o codificador no servo motor e o micro- passo ou engrenagem eletrônica no controlador eletrônico. 5.5.1.1 Calculando o controlador mecânico Você vai calcular o número de voltas do eixo do motor que são necessárias para mover o eixo da máquina por uma unidade. Isto provavelmente será mais que um para as polegadas e menos de um para os milímetros, mas isto não importa. Com uma calculadora, fazer este cálculo é fácil. Você precisa saber o passo de seu fuso (por exemplo: distância entre os fios de rosca, de uma crista à outra) e o número de entradas. Os fusos em polegadas podem ser especificados em fios por polegadas (tpi). O passo é 1/tpi (exemplo: o passo de um fuso de entrada simples de 8tpi é 1/ =0,125”) Se o fuso for de entradas múltiplas, multiplique o passo pelo número de entradas para conseguir o passo efetivo da rosca. O passo de rosca efetivo é, portanto a distância que o eixo se move para uma revolução do fuso. Agora você pode calcular as revoluções do fuso por unidade Revoluções do fuso por unidade = 1/passo de rosca efetivo. Se o fuso for acoplado diretamente ao eixo do motor então estas são as revoluções do motor por unidade. Uma volta completa no eixo do motor equivale a uma volta completa no fuso. Se o motor tiver uma engrenagem ou correia como acoplamento ao fuso com o NM dente na engrenagem do motor e Ns dente na engrenagem de fuso então: Revoluções do motor por unidade = revoluções do fuso por unidade * Ns/NM
