前回は既存システムの調査とH/Wシステム構成の方針をザックリ決めた。次はファームウェアだ
みら太さんより頂いたCNC Shield V3.0は過去に中華で安価に出回っていたものだ。こちらも前情報で最新版だとピンの入れ替えが必要というように聞いていた。至れり尽くせりである。
調べていたところ以下の記事を見つけた
CNCシールドV3.0とV3.1以上（最新版はV3.51）の違い
https://cnc-selfbuild.blogspot.com/2016/11/cncv30v31v351.html
これかあ。
今回はArduino Uno と CNC Shield V3.0(中華)で行こうと思っているのでたすかる
となると、ファームウェアはgrbl1.1というものになるのかね。
想定としては
PC（G-code送信 開発中は無料のlasergrblで動作確認をする）
↓ USB
Arduino Uno（GRBLV1.1以上でないとレーザーモードがないらしい）
↓
CNC Shield V3
↓
ステッピングドライバ
↓
X軸モーター / Y軸モーター
レーザー制御：
ArduinoのPWM → ドライバ回路→レーザー電源 IN 端子
こういう感じ。
とりあえずArduino Unoへgrbl1.1をインストールした。
設定項目はこんな感じらしい
基本制御系
$0 : Step pulse time (µs)→とりあえず10くらいが」いいらしい
$1 : Step idle delay (ms)→とりあえず255くらいがいいらしい
$2 : Step port invert mask
$3 : Direction port invert mask→軸の逆転用。b0001でX軸 b0010 でY軸を指定できるっぽい
$4 : Step enable invert (bool)
$5 : Limit pins invert (bool)→リミットピン
$6 : Probe pin invert (bool)
$10 : Status report mask
$11 : Junction deviation（mm）→0.01くらいでいい。
$12 : Arc tolerance（mm）→0.002でいいらしい。
$13 : Report in inches (bool)→ヤーポンカスが使うらしい
リミット/ホーミング
$20 : Soft limits enable→一応入れるので1
$21 : Hard limits enable→今回はあるので1
$22 : Homing enable→おうちかえるので1
$23 : Homing direction invert mask→x,yのマイナス方向がおうちなので3設定
$24 : Homing feed rate→ホーミング微速設定は50くらい
$25 : Homing seek rate→ホーミング高速設定は1000くらいで
$26 : Homing debounce (ms)→チャタ対策 まあとりあえず250くらいで
$27 : Homing pull-off (mm)→ホーミング当たってから戻る距離。とりあえず5
レーザー制御系
$30 : Max spindle speed→とりあえず1000
$31 : Min spindle speed→とりあえず0
$32 : Laser mode (0=off, 1=on)→レーザー制御なので1設定
ステップ関連
$100 : X steps/mm
$101 : Y steps/mm
$102 : Z steps/mm
→プーリーは数えたらT20っぽい。ベルトも2mmピッチ。CNCシールドのステップドライバはA4988で1/16ステップ設定。モーターはしらんけど200stepくらいだろうから、80step/mmくらいとする。
加速度・速度設定
$110 : X max rate (mm/min)
$111 : Y max rate
$112 : Z max rate
$120 : X accel (mm/sec^2)
$121 : Y accel
$122 : Z accel
ワークサイズ
$130 : X max travel (mm)
$131 : Y max travel
$132 : Z max travel
安全率削れば今よりちょっと広いワーク範囲で動かせそう！
ということでザックリ設定してみると
$0=10
$1=255
$2=0
$3=0
$4=0
$5=0
$6=0
$10=0
$11=0.010
$12=0.002
$13=0
$20=1
$21=1
$22=1
$23=1
$24=50.000
$25=1000.000
$26=250
$27=1.000
$30=1000
$31=0
$32=1
$100=158.400
$101=156.860
$102=158.400
$110=10000.000
$111=10000.000
$112=10000.000
$120=500.000
$121=500.000
$122=500.000
$130=520.000
$131=320.000
$132=0.000
設定値は一致確認まで忘れずに
次はPC側の設定に移行する。
これは将来的に加工機用のPCにするものを使ったほうが良さそうな気がするので、学生時代にも使用していたThinkPadX230Tabletを召喚する。
ソフトは適当にLaserGrbl。色々配線したが、結局ハードリミットが動作しなかった。どうしようもないので諦めてソフトリミットのみで動かすことにする。原点決めは電源落としてレーザー本体動かして決める。
まあこの方が補助レーザーだけONにして任意の場所を原点として加工始められるので、もしかしたら便利かもしれない。しらんけど。
まあうごけばあとはこっちのもん。
W/Pと排気ダクト、コンプレッサー、ガイドレーザーは扱いやすほうがいいので手動ON/OFFにする予定。
制御系統は絶縁にしようと思ったが、そもそもCNCSHIELDが24V系統と5V系統が非絶縁なので、面倒だからやめますｗ
なのでレーザーON/OFFと信号、レーザーPWM信号をFET介してレーザー制御電源の制御端子に入れるドライバ回路が必要です。また、レーザーON回路に直列でNCスイッチなインターロックSWを繋ぎます。
また、フローセンサがあるため、独立して動くW/Pにフローセンサを接続し、そこからドライブ回路を介してレーザー制御電源に入力するドライブ回路もが必要。また、例角錐関係のメンテナンス用にバルブを追加する。外出し用のハッチも必要だ。
最後に、現状では緊急停止スイッチがないため、電源遮断する形で非常停止SWを設けます。
残タスクとして
・レーザー制御端子ドライブ回路の追加・配線
・各種制御基板を既存の筐体の穴にマウントするアダプターを3Dプリント
・W/P、排気ダクト、コンプレッサー、ガイドレーザーのON/OFFスイッチを追加
・冷却水タンクを外部ソース化するため、ホースのカプラーを外出しする。
・メンテナンスハッチ等の開口作業の実施
上の蓋は被せるだけで固定できるようにしたいので、スイッチ類はカプラーオンできる必要があるし、結構面倒かも。