LinuxCNC обзор принципа работы и интерфейсов.

LinuxCNC — это набор настраиваемых приложений для управления станками с числовым программным управлением (ЧПУ), 3D-принтерами, роботами, лазерными резаками, плазменными резаками и другими автоматизированными устройствами.

1. Как работает LinuxCNC

LinuxCNC способен обеспечить согласованное управление по 9 осям движения. По своей сути программа состоит из нескольких ключевых компонентов, которые объединены вместе и образуют единую целостную систему:

• графический интерфейс пользователя (GUI), который образует основной интерфейс между оператором, программным обеспечением и самим станком с ЧПУ;
• уровень аппаратной абстракции (HAL), который обеспечивает метод связывания всех различных внутренних виртуальных сигналов, генерируемых и принимаемых LinuxCNC, с внешним миром;
• контроллеры высокого уровня, которые координируют создание и выполнение управления движением станка с ЧПУ, а именно контроллер движения (EMCMOT), контроллер дискретного ввода / вывода (EMCIO) и исполнитель задач (EMCTASK).

На иллюстрации ниже представлена ​​простая блок-схема, показывающая, как может выглядеть типичный 3-осевой фрезерный станок с ЧПУ с шаговыми двигателями:

Компьютер под управлением LinuxCNC отправляет последовательность импульсов через параллельный порт на шаговые приводы, к каждому из которых подключен один шаговый двигатель. Каждый привод получает два независимых сигнала; один сигнал, чтобы дать команду приводу перемещать связанный с ним шаговый двигатель по часовой стрелке или против часовой стрелки, и второй сигнал, который определяет скорость, с которой этот шаговый двигатель вращается.

Проиллюстрированная система шагового двигателя под управлением параллельного порта, система LinuxCNC также может использовать преимущества широкого спектра специализированных аппаратных интерфейсов управления движением для увеличения скорости и возможностей ввода-вывода.

В большинстве случаев пользователи создают конфигурацию, специфичную для настройки своего станка с ЧПУ, используя либо Stepper Configuration Wizard (для систем ЧПУ, работающих с параллельным портом компьютеров), либо Mesa Hardware Wizard (для более продвинутых систем, использующих Mesa Anything I / O PCI карта). Запуск любого из мастеров создаст несколько папок на жестком диске компьютеров, содержащих ряд файлов конфигурации, специфичных для этого станка с ЧПУ, и значок, расположенный на рабочем столе, чтобы облегчить запуск LinuxCNC.

Например, если мастер настройки шагового двигателя использовался для создания настройки для 3-осевого фрезерного станка с ЧПУ, показанного выше и названного My_CNC, папки, созданные мастером, обычно будут содержать следующие файлы:

• Папка: My_CNC
  • My_CNC.ini
    • Файл INI содержит всю основную информацию об оборудовании, касающуюся работы фрезерного станка с ЧПУ, такую ​​как количество шагов, которые каждый шаговый двигатель должен повернуть, чтобы совершить один полный оборот, максимальная скорость, с которой может работать каждый шаговый двигатель, пределы перемещения каждой оси или конфигурации и поведения концевых выключателей на каждой оси.
  • My_CNC.hal
    • Этот файл HAL содержит информацию, которая сообщает LinuxCNC, как связать внутренние виртуальные сигналы с физическими соединениями за пределами компьютера. Например, указание вывода 4 на параллельном порту для отправки сигнала направления шага оси Z или указание LinuxCNC прекратить движение двигателя оси X при срабатывании концевого выключателя на выводе 13 параллельного порта.
  • custom.HAL
    • Настройки конфигурации фрезера, выходящие за рамки мастера, могут быть выполнены путем включения дополнительных ссылок на другие виртуальные точки в LinuxCNC в этот файл HAL. При запуске сеанса LinuxCNC этот файл читается и обрабатывается до загрузки графического интерфейса. Пример может включать в себя инициирование связи Modbus с двигателем шпинделя, чтобы он был подтвержден как работоспособный до отображения графического интерфейса пользователя.
  • custom_postgui.hal
    • Файл custom_postgui HAL допускает дальнейшую настройку LinuxCNC, но отличается от custom.HAL тем, что он обрабатывается после отображения графического интерфейса пользователя. Например, после установления связи Modbus с двигателем шпинделя в custom.hal LinuxCNC может использовать файл custom_postgui, чтобы связать считывание скорости шпинделя с моторного привода с гистограммой, отображаемой в графическом интерфейсе пользователя.
  • postgui_backup.hal
    • Он предоставляется в качестве резервной копии файла custom_postgui.hal, чтобы пользователь мог быстро восстановить ранее работавшую конфигурацию postgui HAL. Это особенно полезно, если пользователь хочет снова запустить Мастер настройки под тем же именем My_CNC, чтобы изменить некоторые параметры станка. Сохранение конфигурации в мастере перезапишет существующий файл custom_postgui, а файл postgui_backup останется нетронутым.
  • tool.tbl
    • Файл таблицы инструментов содержит параметризованный список любых режущих инструментов, используемых на фрезерном станке. Эти параметры могут включать диаметр и длину фрезы и используются для предоставления каталога данных, которые сообщают LinuxCNC, как компенсировать его движение для инструментов разного размера в рамках операции фрезерования.
• Папка: nc_files
  • Папка nc_files предоставляется как место по умолчанию для хранения программ G-кода, используемых для управления станком с ЧПУ. Он также включает ряд подпапок с примерами G-кода.

2. Графические пользовательские интерфейсы LinuxCNC

Графический пользовательский интерфейс — это часть LinuxCNC, с которой взаимодействует оператор станка. LinuxCNC поставляется с несколькими типами пользовательских интерфейсов, которые можно выбрать, отредактировав определенные поля, содержащиеся в файле INI:

Axis — стандартный графический интерфейс клавиатуры. Это также графический интерфейс по умолчанию, запускаемый, когда мастер настройки используется для создания средства запуска значков на рабочем столе:

Touchy — графический интерфейс с сенсорным экраном:

Gscreen — настраиваемый пользователем графический интерфейс сенсорного экрана:

GMOCCAPY — графический интерфейс сенсорного экрана на основе Gscreen. GMOCCAPY также разработан, чтобы одинаково хорошо работать в приложениях, где клавиатура и мышь являются предпочтительными методами управления графическим интерфейсом:

NGCGUI — графический интерфейс LinuxCNC, обеспечивающий программирование G-кода в стиле мастера. NGCGUI может быть запущен как отдельная программа или встроен в другой графический интерфейс в виде ряда вкладок. На следующем снимке экрана показан NGCGUI, встроенный в Axis:

3. Виртуальные панели управления

Как упоминалось выше, многие графические интерфейсы LinuxCNC могут быть настроены пользователем. Это может быть сделано для добавления индикаторов, датчиков, переключателей или ползунков к основному внешнему виду одного из графических интерфейсов пользователя для повышения гибкости или функциональности. В LinuxCNC предлагается два стиля виртуальной панели управления:

PyVCP, виртуальная панель управления на основе Python, которую можно добавить в графический интерфейс Axis. PyVCP использует только виртуальные сигналы, содержащиеся на уровне аппаратной абстракции, такие как индикатор скорости шпинделя или выходной сигнал аварийной остановки, и имеет простой вид. Это делает его отличным выбором, если пользователь хочет добавить виртуальную панель управления с минимальными усилиями.

GladeVCP, виртуальная панель управления на основе Glade, которую можно добавить в графический интерфейс Axis или Touchy. GladeVCP имеет преимущество перед PyVCP в том, что он не ограничивается отображением или управлением виртуальными сигналами HAL, но может включать другие внешние интерфейсы вне LinuxCNC, такие как оконные или сетевые события. GladeVCP также более гибок в том, как его можно настроить для отображения в графическом интерфейсе:

4. Языки

LinuxCNC использует файлы перевода для перевода пользовательских интерфейсов LinuxCNC на многие языки, включая французский, немецкий, итальянский, финский, русский, румынский, португальский и китайский. Предполагая, что перевод был создан, LinuxCNC будет автоматически использовать любой родной язык, на котором вы вошли в систему при запуске операционной системы Linux. Если ваш язык не был переведен, обратитесь за помощью к разработчику в IRC, в список рассылки или на форум пользователей.

5. Режимы работы

Когда LinuxCNC запущен, для ввода команд используются три различных основных режима. Это ручной, автоматический и ручной ввод данных (MDI). Переход из одного режима в другой имеет большое значение в поведении элемента управления LinuxCNC. Есть определенные вещи, которые можно сделать в одном режиме, но нельзя сделать в другом. Оператор может вернуть ось в исходное положение в ручном режиме, но не в автоматическом или ручном режимах. Оператор может заставить машину выполнить весь файл, полный G-кодов, в автоматическом режиме, но не в ручном или MDI.

В ручном режиме каждая команда вводится отдельно. Говоря человеческим языком, ручная команда могла бы включать СОЖ или подвинуть X со скоростью 25 дюймов в минуту. Это примерно эквивалентно щелчку переключателя или повороту маховика для оси. Эти команды обычно обрабатываются в одном из графических интерфейсов нажатием кнопки мыши или удержанием клавиши на клавиатуре. В автоматическом режиме аналогичная кнопка или нажатие клавиши может использоваться для загрузки или запуска целой программы G-кода, которая хранится в файле. В режиме MDI оператор может ввести блок кода и приказать машине выполнить его, нажав клавишу «return» или «enter» на клавиатуре.

Некоторые команды управления движением доступны одновременно и вызывают одинаковые изменения движения во всех режимах. К ним относятся прерывание, аварийный останов и корректировка скорости подачи. Подобные команды не требуют пояснений.

Пользовательский интерфейс AXIS скрывает некоторые различия между автоматическим и другими режимами, делая автоматические команды доступными в большинстве случаев. Это также стирает различие между ручным и MDI, потому что некоторые ручные команды, такие как Touch Off, фактически реализуются путем отправки команд MDI. Это достигается путем автоматического перехода в режим, необходимый для действия, запрошенного пользователем.