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新CNC控制软件MACH4的初步体验,有点小惊喜,有点小失落。

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    [LV.9]以坛为家II

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    发表于 2018-4-23 09:22:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
    新CNC控制软件MACH4的初步体验,有点小惊喜,有点小失落。【转自ss570122

    近几天心血来潮,有了想体验一把MACH4的冲动,作为DIYer的最大乐趣之一就是不断地去体验和感受新的东西,特别是在控制软件方面,这也是和专业人士所更注重的成熟稳定可靠的目标略有不同,当然也不是说新的东西不可靠。记得当年MACH控制软件刚刚被DIYer接触的时候,就不断地去折腾,从MACH2到MACH3各种版本的不断更新、破解和汉化.........(呵呵,中国DIYer的软件环境特色),其实到MACH3的后期版本。已经做得很好了,性能也很稳定,作为DIYer的低成本CNC控制使用可以说是较佳的选择(当然这是个人见解),在国内国外很多专业人士也是在使用MACH3,但是MACH软件也确实有很多不尽人意的地方,在国内大多数使用MACH3还是建立在并口平台的构架基础之上,输出最高频率和各种控制信号通道受到并口的硬件性能的限制,本人目前稳定使用的最高输出频率也只达到75000Hz,对于步进电机高细分运行和高分辨伺服电机来讲确实是个很大的瓶颈。当然也有很多人不看好MACH,认为不稳定,个人在几年的使用中MACH3还是比较稳定的,之所以出现一些问题,多数还是对MACH使用和掌握的程度问题,其实任何一个软件,要想用好都需要耐心的深入了解软件的使用硬件条件和各种设置。
           最近我的数控铣和数控车已经基本完工,正在搭建新的控制系统,准备搞成一机多用,并都采用伺服电机,购买了5套较为新型的三菱MR-J3系列400W伺服电机,用在新制作的轻型数控铣和数控车上,所以对CNC控制系统的选择也提到了日程,在MACH和目前市场上的所谓专业CNC数控系统,我还是比较倾向前者,一个是多年使用MACH3,性能熟悉,有恋旧情结,另外就是MACH软件的开放性和个性化比较适合DIRer,有条件的随心所欲。但是自己对目前MACH3的瓶颈也是有所顾忌,我目前想体验更高的输出频率,这样能充分的发挥高分辨伺服电机的性能,需要无迟滞的手轮控制速度,这样手控调节更接近实际状态,喜欢更简洁的控制界面,操作使用更适合自己的需求。所以也就有了想体验和使用MACH4的冲动,各种国内网站收看了一下,很少有这方面的体验和介绍,到MACH的老家http://www.machsupport.com/software/mach4/转了转,下载了MACH4的体验版、Darwin PP Driver 插件及相关安装和使用操作手册,经过一个星期的试用和了解对MACH4有了一点点的感性认识,并渐渐地被其所吸引,简洁明快的界面,轻松方便的功能参数设置,更强大的3D刀路轨迹显示,各种插件功能的简便操作,都与MACH3有明显的不同,更加更加人性化和个性化,当然这还都不是主要的(只是我初步体验到的),主要的还应该是mach4运动计算的核心、设备驱动程序(插件)的标准化,各种按钮点击的速度响应提高(说是提高100倍,呵呵)和无迟滞的MPG手轮调节都有本质上的提高和变化(来至MACH4的网站介绍),这些提高有些我还没有感受到,还需要在在进一步的体验中才能知晓。所以说MACH4不是MACH3的升级,而是一个新设计的CNC控制软件。

            想体验MACH4的坛友可以到http://www.machsupport.com/software/downloads-updates/#tabs-2处下载,主要是下载2个文件,MACH4主程序“Mach4Hobby Installer-2491.exe”和并口驱动插件“DarwinSetup2178.exe”,先安装主程序,再装并口驱动插件,安装方法没什么特别的要求。只是这个试用版本有限制,呵呵,和原来的MACH3试用版程序运行行数限制不同,这个试用版是时间限制,运行代码程序只能体验5分钟。

            这个初次试用运行的感觉,就是就界面比较简洁、清新、舒服,与MACH3有本质上的改变,其色彩布局和现在的操作系统比较协调,另外界面可以根据自己的个人喜好随意编排设计。

    (图片细节看不清可点击放大...)

    1.jpg

        其中主菜单上有一个Operator ->Edit Screen可以调出建立和修改控制界面的集成屏幕界面编辑器,所见即所用,修改和调整非常的方便,这是集成编辑器的编辑画面,功能很强,反应很快,要比原来的Mach3Screen界面编辑器好很多,方便、快捷、很人性化,所见即所得,不用退出主程序,编完即可使用。
    2.jpg


            对控制界面的汉化也变得很简单,只是菜单和控制框的汉化要稍微复杂些,用原来的汉化工具不行,但是好在设计者已经考虑到这点,在Lang子目录,可以建立各种语言的语言库,这个功能我暂时还没去研究,等有时间可以研究一下,毕竟用本国语言要方便很多。

            下边是我自己简单编制的五轴中文界面,主界面有4个分页,这是程序运行页面。比原来的MACH3页面简化了很多,一些不经常用的页面都去掉了,当然了如果需要可以随时添加自己想要的功能和页面。
    3.jpg


    人工数据输入页面
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    刀具路径页面
    5.jpg


    机械诊断页面
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    这是操作页面,原4个页面,可以自己根据需要添加建立个性页面。

    文件操作页面

    7.jpg


    运行操作页面

    8.jpg


    刀具路径操作页面
    9.jpg


    手动点动页面
    10.jpg


    下面是重点介绍的相关并口插件和键控插件使用和设置方法,
    11.jpg


    调取菜单Configure有Plugins....可调出Configure Plugins窗口,红框标注的是并口插件Darwin PP Driver,蓝框标注的是键控插件Keyboard Inputs。使用和设置很直观简介,要比MACH3方便很多,也精简了许多。
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    按Darwin PP Driver插件的按钮Configure调出并口相关设置程序Configure Plugins窗口,也是多页面显示和设置,这是脉冲状态页面,可进行并口各管脚输出最大脉冲频率设置和波形测试,最大频率可用滑条拖拽设置,自动取整,1000Hz为一个取整单位,还可测试波形的质量和脉宽值。
    13.jpg


    这是并口#选择和设置页面,最多可设置4个并口,分别选择和输入并口地址 ,并可以定义2--9脚为输入状态,对多并口使用有意义。可在线显示和测试并口每个脚的输入输出电平状态,可做复位状态测试(同时输出电荷泵信号)。呵呵,是不是很方便直观。
    14.jpg


    电机设置和测试页面,名称和原来有很大区别,不是定义轴,可直接定义电机名Motor #0至Motor #8的9台电机,每个要分别选择脉冲和方向的并口号和管脚号及信号正负有效设置,实质上和原来的MACH3设置是一样的意义,只是很直观很方便,还有使能控制、点动调节、速度显示、脉动%减速调节、最大加速度%调节等等,呵呵!
    15.jpg


    这是输入信号设置和测试页面,可分别设置各输入脚功能和测试状态。最多可设置128个脚的功能。
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    这是输出信号设置和测试页面,可分别设置各输出脚功能和测试状态。最多可设置128个脚的功能,包括4个电荷泵、1个串行数据、1个串行时钟和1个数字步进标志信号。
    17.jpg


    这是软限位设置和测试页面
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    这是编码器设置和测试页面,MPG可在此页面设置和测试,这是我的并口手轮设置参数
    19.jpg


    这个,嘿嘿,达尔文,这个并口驱动的命名就是据此而来,Darwin PP Driver(达尔文并口驱动),不知道是怎么和达尔文联系上的。
    很早以前使用MACH2、3的时候一直以为ArtSoft是加拿大的一家公司,后来又看到ArtSoft是美国的一家公司,看来MACH控制系统软件最初是由美国和加拿大的DIYer们一起编制的,后来ArtSoft在两地都有分公司,看来编制Darwin PP Driver的ART应该是加拿大人。
    20.jpg


    按Keyboard Inputs插件的按钮Configure调出键盘设置插件Config Key窗口


    可在这个窗口很方便的添加和设置快捷键的控制功能,这是我按原来MACH3的使用习惯设置的X、Y、Z、A、C轴的点动快捷键,只要鼠标点击Key的位置变成红色激活,按你要设置的快捷键,自动采集键码号,再输入名称
    21.jpg


    再点击Function出现一些你要选择的控制功能,即可设置好快捷键的功能和键号,有快、慢连续点动和步进点动等功能设置。

    22.jpg


          其实上边这两个插件的并口插件Darwin PP Driver是ArtSoft的版主ART在2014年5月份前编制和修改的,很多相关使用和bug的修改都在这里http://www.machsupport.com/forum/index.php进行了详细的讨论和介绍,版本已经更新了十几次,目前最新版本是2472。比较成熟的是2461。插件显示的版本是ver:1.2178,实际上是ver:1.30,呵呵!是不是有点乱套了,问他本人都不知道如何解释,只说是就这么叫的。
        Keyboard Inputs插件也是其中一位ArtSoft的版主编制的,更新了几个版本,是集成在MACH4里的插件是和MACH4的版本号一致,可以单独更换,我试过几个版本,有的不是很好用(包括最新版本),有些功能受限,目前我自己单独安装的这个插件版本还不错。

       设置好插件还不能保证MACH4正常工作,还要相对应设置MACH参数


    调取菜单Configure的Mach出现如下Mach  configuration窗口,第一个页面是一般设置,和mach3差不多,更加简洁。
    23.jpg


    这是电机运动参数设置页面,基本上和MACH3差不多,只是把X、Y、Z、A、B、C轴换成Motors0、Motors10、Motors2..........并输入相关单位脉冲数,速度、加速度等等。
    24.jpg


    轴映像页面,把你定义使用的电机号映像成运动轴,并激活。
    25.jpg


    原点和软件限位设置页面
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    输入信号设置页面,这里我暂时没设置




    27.jpg


    输出信号页面,我在这里只是设置了电荷泵信号
    28.jpg


    主轴控制页参数设置面
    29.jpg


    刀具轨迹的显示颜色定义。一般不用管,默认就可以,设完后,就可以进一步体验MACH4主要功能了
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         其实对这个MACH4还是有小惊喜也有小遗憾,对于其还是比较喜欢的,遗憾的是ArtSoft对版权很上心,这次是采用了计算机专用ID许可证,你事先要提供你所用计算机的ID,就是一个许可只能用在一台计算机上,如果你要计算机升级或者换台电脑,你就要和供货商联系重新给你发证,尽管是免费的,但是也很麻烦,不过好在ArtSoft也挺人性化,对非商业性质的业余DIYer网开一面,可以一许可证多机使用,但是具体怎么个使用方式,我现在还没收到回复。
         另外就是这个试用版本,主要是一个新软件的部分功能体验,比如测试界面设计器,快捷键的设置,并口只能使用三轴信号输出,我实际测试4轴都可用,G代码只能运行5分钟(呵呵,不是行数限制啊,是时间限制,真不知道是怎么想的),我最关心的MPG(说是无迟滞),目前还没测试出来,不知道是测试版的问题还是我没设置好,在检测中MPG信号很正常,但是没有实质动作输出,我这几天还在继续查找原因,如果这个功能确实如宣传一样,确实也是个亮点。

        好了,今天就暂时写到这里,我还会继续测试和体验MACH4测试版的一些其它功能,随时介绍自己的感受,也是抛砖引玉,希望有同样兴趣的坛友体验一下,介绍自己的感受,权当是休闲娱乐。





    MACH4是最新版本的数控运动控制软件,从内核到和硬件的搭配已经和MACH3有了根本上的改变,不是简单地从MACH3升级,而是抛弃了并口的硬件平台进行了重新的设计。所以如果还继续使用并口平台的话,就会受到并口平台的硬件条件限制,不能更好的发挥出MACH4的优势,这是设计者再三强调的,目前主要是完成而核心软件,要在今后继续完成所有的软件插件,大部分的插件的开发是由硬件制造商完成。而MACH3计划继续销售一年以上,以后就会逐步放弃和淘汰而专心的开发MACH4,而MACH4兼容的硬件设备的数量是通过插件开发扩展。这样也造就了一批开发商为MACH4专门开发出了相应的硬件平台,多数采用比较先进的32位数字运动芯片,采用USB或以太网接口及对应的插件来用使用MACH4控制数控设备。我查了一下有关的几个与其长期合作的硬件厂商,其中一个惠康做的配套控制器性能指标不错,相关资料我大致的翻译如下:


        惠康控制器(pn7766)是一种基于以太网的数字驱动器的运动控制。可用MACH4或 MACH3数控软件控制。采用最新的32位芯片技术,该套件为数控应用提供了一套较为全面的功能。其一体化的设计方案,大大简化了系统的硬件集成。


    31.jpg


    32.jpg

    控制器的主要功能
    •6轴联动输出。输出脉冲频率高达2MHz                       (这个我感觉很不错,对更好地发挥高分辨率伺服电机性能有好处)
    •2个正交编码器输入(可扩展到8个);
    •编码器最高频率4 MHz。编码器分辨率乘以4;
    •可选2通道的模拟输入,范围0 - 3.3V,12位分辨率;
    •31个数字I / O通道和5个继电器(可选48数字I/O可通过扩展接口)
    •以太网连接使用TCP / IP接口100MB ;                      (这种控制连接方式很少在我们市场上见到要比USB有很大的优势)。
    •专用限位和超快速系统阻止行程限位输入解除
    •运动模式:点对点,直线和圆弧插补,点动,电子齿轮传动,进给倍率
    •SDK类库可供软件开发人员使用。
    •可选独立操作编程的高速I/O处理的BASIC或C语言编程的单元。
    •工业级的钢外壳
    •可定制硬件和固件的特殊功能要求


    CNC特点:
    •采用电子齿轮的快速反应
    •无滞后的MPG控制。
    •探测。
    •车床攻丝。
    •刚性攻丝
    •间隙补偿。
    •手动模式
    •归位使用原点传感器和/或指数脉冲。
    •旋转轴自导指数脉冲。
    •每个轴独立的原点感器或使用一原点传感器输入所有的轴。
    •使用限位开关,自动寻边器。
    •进给倍率100%以上。
    •即时进给保持
    •支持从动轴。
    •  PID整定图。
    •主轴方向和刀具支持
    •多轴控制型:0-10V,伺服主轴,主轴(允许换刀显示,集成简便)。
    •高速三维加工技术支持。
    •快速连接15针插头MPG手轮
    •Basic和C内部编程快速I/O逻辑和换刀装置的应用

      其实这个控制器还有一个小惊喜,就是在产品说明书里边介绍,通过软件激活J6、J7和J8的全部功能,可以实现2-7路的全闭环控制,当然是需要加钱的。

    这款惠康控制器(pn7766)不仅仅使用在数控机床上,还可以有如下一些应用
    1、数据采集系统
    2、基于PC的或独立的运动和I/O控制器
    3、存储和检索系统
    4、铣床/车床数控机
    5、许多其他应用程序的…

         就像我几年前买的雷赛4轴运动控制卡DMC5480差不多,有C语言开发包,带有多轴硬件联动插补芯片,计算速度很快,最高输出脉冲达到2M,我用它开发过贴片机试验控制程序,本想试试做个四轴控制程序,一直搁置到今天,也没时间去做。
        看到这个这款惠康控制器(pn7766)就很喜欢其硬件性能和技术支持,联系了一下供货商,但是要几个月后才能拿到,呵呵,自己有心当个小白鼠,所以先把功课做足,但愿能等到9月份孩子探亲带回来一套再做进一步的测试。其实每个人的喜好不同,我还是比较喜欢这种资源比较开放,有自主开发权的控制系统,可玩性比较强,也算比较实用,个人毕竟不是专用生产,对专业控制系统确实不是很感兴趣,有的商家也确实不是很厚道,对一些关键的性能指标避而不谈,技术支持也跟不上。





    在MACH4操作手册上和产品介绍中没见到有RTCP和RPCP的相关功能介绍,应该是没有,呵呵,要是有那就是五轴用户的福气了!




    是的,说白了这RTCP和RPCP就是控制系统的一个卖点,实际在五轴加工中,直线插补算法对旋转轴运动产生的实际轨迹非线性误差,较好的CAM软件(比如UG)在做后处理的的时候就已经把补偿考虑进去了,只是说有了RTCP功能,简化了后处理。


    呵呵,中、短期是别想了,估计国内在相当长一段时间是不会有人去开发这种控制卡的,不是技术问题,主要是受到MACH4软件的使用版权限制,都免费使用惯了,呵呵,只有到了出现“破解版“大面积铺开的时候可能才会有人去考虑。,其实国外的OEM配套运动控制器不比国内同样档次的贵多少,而且技术支持规范和资源丰富,只是购买比较麻烦些。要找好购货渠道。美国人、德国人和法国人用MACH4的比较多些,而且开发出了很多配套硬件,因为MACH4许可证的价格相对他们的收入是很白菜价的。


    其实我们国内DIY和国外DIY的收入比例来看,有些东西成本还是比较高的,比如和美国比较,差不多的层次的人群收入的钱数(不要汇率兑换)是差不多的,比如在中国收入10万人民币的水平,在美国也差不多收入为10美元,另外美国的生活支出成本要比中国小很多,有些东西即使折合成人民币也还要便宜些,所以200美元对于他们的相对收入来讲基本也算是白菜价了,如果我们200元人民币能买下来,估计论坛很多喜欢用MACH的坛友,就不会有太多的犹豫,但是用1300元人民币买来用可能就会考虑很多,当然了,最主要还是看需不需要,有没有购买的价值和必要,需要的话也会买的。但是现今MACH3免费的到处都是,操作使用也相对熟悉了,所以短期内不会有人去买MACH4的许可证,另外购买和技术支持渠道也是个问题,多数人都不是很方便。
          记得8、9年前MACH3刚刚进到国内的时候有一些代理卖到了1000多元,也有很多人购买,因为那个时候数控是刚刚走下神坛,进入到平民百姓的生活中,相对资源很少,和专业的几万几十万数控系统比较还是很便宜的。现在的环境变了,估计MACH4很难再像以前MACH3那样红火,
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