Probleme der Kurveninterpolation meines 3D Drucke

[Lukas_P]

Ich habe ein Problem...

Da ich die tolle Idee hatte meinen Drucker mit einem Laser auszurüsten, komme ich nun in die Not ein Paar Teile zu lasern.
An sich Ist das kein Problem, da die Steuerung G-Code Frisst (Kannich zufällig).
Leider bin ich jetzt draufgekommen, das meine Steuerung ("ZRIB-Boadrd" (läuft mit Repetier)) kein g2/g3 verarbeiten kann

Gibt es da nen einfachen Weg das zu richten ? (Habe gesehen cura interpoliert die kurven und Rundungen mit geraden) ich kann doch nicht der einzige mit dem Problem sein

[Geistesblitz]

Hmm, bei grbl wird ja intern g2/g3 auch mit Streckenabschnitten interpoliert. Wenn man es ganz krude machen mag, kann man bestimmt ein script schreiben, das alle g2/g3-Befehle gegen eine Liste mit entsprechenden g0/g1-Befehlen ersetzt, das sollte ja nicht so schwer zu berechnen sein. Vielleicht gibt es für solche Fälle aber auch geeignete Postprozessoren, je nachdem, ob man bei deiner Software sowas überhaupt einstellen kann.

[ferdimh]

Am Ende setzen alle mir bekannten grbl-Klone den Bresenham-Algorithmus ein, um die Bewegung auszuführen. Unabhängig davon, dass das, wenn es darum geht, um Ecken zu fahren, Problem mit sich bringt, kriegt man damit einfach keine andere Funktion implementiert.
Eigentlich müsste man das anzünden und komplett neu machen... leider traut sich da keiner ran.

[xoexlepox]

Am Ende setzen alle mir bekannten grbl-Klone den Bresenham-Algorithmus ein, um die Bewegung auszuführen.

Naja, irgendwann musst du ja mal von der Position auf das Schrittraster kommen ... Oder "geht da" tatsächlich was in Richtung "Antialiasing" mit anderen Algorithmen? "Kreise" sollte sich der Bresenham auch "können", jedoch keine beliebigen Kurven.

[Geistesblitz]

Wenn man die Segmente klein genug macht, macht das an sich auch keinen Unterschied. An sich find ich den Bresenham-Algorithmus angesichts der verfügbaren Ressourcen nicht verkehrt, wahrscheinlich würde es auch kaum anders machbar sein, da bräuchte man ja für jede Achse einen eigenen Timer. Kreise direkt mit Bresenham könnte gehen, allerdings müsste man dann auch den Vorschub einer Achse dynamisch anpassen, damit der Vorschub entlang der Kurve konstant bleibt. Wobei, an den Scheitelpunkten hat man dann Singularitäten und Richtungsumkehr, also gar nicht mal so einfach. Wenn man die Kurve aus Segmenten aufbaut kann es aber auch sein, dass das Senden der Befehle der tatsächlichen Bewegung hinterherhinkt (hatte sowas auch schon in Code, der tatsächlich aus kleinen Streckensegmenten bestand, trotz Buffering), also stockt die Achse immer mal, während sie auf neue Befehle wartet. Da wäre es gut, wenn das möglichst hinter der Schnittstelle berechnet wird.

[ferdimh]

Naja, irgendwann musst du ja mal von der Position auf das Schrittraster kommen ... Oder "geht da" tatsächlich was in Richtung "Antialiasing" mit anderen Algorithmen? "Kreise" sollte sich der Bresenham auch "können", jedoch keine beliebigen Kurven.

Das Problem ist, dass man in einem Raster X/Y (evtl mitZ) denkt!
wir brauchen aber X, Y, Z in Abhängigkeit von der ZEIT!
Und dann kommen wir auch mit einem Timer aus. Der Vorschub wird in die entsprechenden Komponenten zerlegt und draufaddiert. Die letzten Stelle werden weggeworfen, der Stepper wird beim Springen eines bestimmten Bits angesteuert. Dieser Rechenprozess muss dann natürlich mindestens 1000 mal pro sekunde (bei Servos), bei Steppern eher öfter ausgeführt werden (im übrigen gehören Stepper aus der CNC-Welt verbannt).
Eine im Rahmen einer Bachelorarbeit zusammenassemblierte Interruptroutine ergab, dass man mit knapp 100 Befehlen auf dem AVR durchkommt. Damit wäre das ressourcentechnisch machbar.

An sich find ich den Bresenham-Algorithmus angesichts der verfügbaren Ressourcen nicht verkehrt, wahrscheinlich würde es auch kaum anders machbar sein, da bräuchte man ja für jede Achse einen eigenen Timer

Genau das ist doch das Problem! Der AVR ist ne Krücke. Früher (tm) hat man das in Hardware gemacht, wenn man auf zeitgemäßge Technologie von vorgestern (nicht auf Fossilien, wie den AVR, so gut er sich auch coden lässt) zurückgreifen würde wäre das Thema längst durch.
Leider funktioniert das Gewürge noch zu gut.

[Geistesblitz]

Stepper werden im Hobbybereich aber wohl noch lange Bestand haben, in Industriemaschinen findet man die allerdings mittlerweile eher selten, da werden doch eher Servos verwendet. Servos brauchen halt einen wesentlich größeren Aufwand, man braucht Regler und Encoder, welche auch aufeinander abgestimmt sein müssen, und das ganze gibts idR. nicht billig. Selber bauen geht zwar, aber da braucht man schon gute Kenntnisse in der Regelungstechnik und das wird ein ziemlicher Aufwand (ich werd das trotzdem in Zukunft mal machen). Stepperkomponenten sind einfach, günstig und die meisten Hobby-CNCler haben damit schon gearbeitet, da ists doch klar, wohin der Hobbyist greift.

Hmm, wie soll das denn ohne Bresenham mit einem Timer gehen? Alles, was mir da einfallen würde, wär recht rechenaufwändig.

[Lukas_P]

die Diskussion is ja ganz interessant, hilft mir bei meinem Problem aber nicht wirklich weiter.. den Gcode schreibe ich mit Notepad++ und simuliere ihn mit nem Gratisprogramm.. daher ises quasi unmöglich alle Kurven durch geraden darzustellen..

[Geistesblitz]

Achso, du schreibst den von Hand, hmmm. Kannst dir nicht was zurechtbasteln, was einen Kreis(-bogen) in die Segmente umrechnet? Die Teilung kann man ja über eine Toleranzvariable veränderlich halten, je nachdem, wie genau das werden soll. Dann eine Reihe von Winkeln berechnen, je nach Start- und Endpunkt und mit Radius und Mittelpunkt dann die Start- und Endpunkte der einzelnen Segmente berechnen und in einzelne G-Code-Befehle schmeißen. Vielleicht geht sowas schon mit Excel, wär aber schon etwas eklig. Aber wir sind hier ja schließlich in einem Fricklerforum^^

Oder ganz einfach: hol dir ein Board, das auch g2/g3 kann

[ferdimh]

Man kann natürlich Linuxcnc gegen das Problem werfen.
Das kann g2/g3 in vernünftig (und nebenbei diverse andere Spielereien, die man von "ernsthaften" CNC-Fräsen gewohnt ist).
Grbl kann auch G2/G3, läuft möglicherweise auch auf der vorhandenen Hardware.
Beide Stücken Software können aber keinen Extruder ansteuern...

Zur Interpolation:
Ungefähr (ganz grob) so (für G1) und Stepper:

Code: Alles auswählen

#define FORWARD 1
#define BACKWARD 0
#define ACHSEN 3
struct achse {
  unsigned long int pos;
  unsigned short int pos_old;
  short int feed; (in Steps/Sekunde)
};
struct achse achsen[3];
void interrupt_65536_mal_pro_sekunde()
{
  int nr;
  for(nr=0;nr<ACHSEN;nr++)
  {
     achsen[nr].pos+=achsen[nr].feed;
     if((achsen[nr].pos >> 16L)>achsen[nr].pos_old)
        step(nr,FORWARD);
     if((achsen[nr].pos >> 16L)<achsen[nr].pos_old)
        step(nr,BACKWARD);
     achsen[nr].pos_old=achsen[nr].pos >> 16L;
  }
}

Letzten Endes ist das aber auch Bresenham, aber gegen die imaginäre Achse "Zeit".
Mit Servos würde man einfach die positionen als Sollwert angeben, und die stepperei lassen. Noch etwas geschickter wird (mit Steppern) wenn man den Regelkreis auch da dagegen wirft, und extra Code (oder Hardware, ST hat da was) dagegen wirft, der versucht, nachzulaufen, während er auf die Grenzen des Steppers achtet.
Vorteil hierbei ist, dass es tatsächlich möglich ist, einen Kreisbogen schnell zu fahren, was die üblichen "Geradennäherungen" mit Bresenham nicht können (an jeder "Ecke" wird auf Start/Stop-Geschwindigkeit abgebremst). Tatsächlich wurde diese Entwicklung (im Rahmen einer Abschlußarbeit) angestoßen, um zum Lasern schneller "krumme" Pfade fahren zu können.

[Geistesblitz]

Ist denn diese Bachelorarbeit öffentlich einsehbar? Würde mich mal interessieren.

[ferdimh]

Ich werde das nachhaken, es war nicht meine...

[Anse]

@Lukas_P,
ich hab schon mal für ein ähnliches Problem eine Software geschrieben, die ich für Dich abändern könnte. Sie zerlegt Kreisbögen in Liniensegmente mit einstellbarer Rasterung.
Alles was man dafür braucht ist eine Gcode Datei als Vorlage.
Die Software kommt ohne GUI. Die Einstellungen werden über Parameterübergabe gemacht.
Bei Interesse lade ich sie hoch.

[Lukas_P]

Das Währ natürlich super.. Wenn dein Programm nur die G befehle durch Geradeninterpolationen ersetzt vereinfacht mir das mein leben sehr
ist sicher auch für die Anderen 3D Drucker Besitzer interesant

[Anse]

Weiß jemand zufällig mit welchen Zeichen bei grbl Kommentarzeile beginnen müssen?
Bei Mach3 ist es ().
Wenn das bekannt wäre könnte ich den original Gcode zum erleichterten Fehlersuchen in den umgewandelten Code einbauen.

[Anse]

Hier mal die Beta Version Von Arc2Line:

Arc2Line32.zip

(38.89 KiB) 60-mal heruntergeladen

Bedienung ist relativ einfach. Ich hab zum testen mal eine Gcode-Datei dazu gepackt mit der ich auch getestet habe. Ausführen entweder über die Kommandozeile, Batch oder per Verknüpfung mit angegebenen Parametern. der Rest steht in der readme.txt

[Geistesblitz]

Also bei meinen Dateien stehen Kommentare auch in (), scheint also nicht anders zu sein.

[Anse]

Hier noch ein kleines Update.

Arc2Line32.zip

(39.65 KiB) 61-mal heruntergeladen

Das Passwort zum Entpacken ist 123456. Das dient nur dazu, das nicht jeder Server wo die zip durch kommt da rein guckt. Falls das heute noch hilft.

Wäre toll wenn jemand mal ein Programm umwandeln könnte und es auf einer GRBL Version testen könnte.

[Lukas_P]

Hi, erstmal danke für dein Programm.. leide funktioniert das ganze bei mir irgendwie nicht .. in der Output datei sind immernoch g2 und g3 befehlne enthalten

[Anse]

Hi, erstmal danke für dein Programm.. leide funktioniert das ganze bei mir irgendwie nicht .. in der Output datei sind immernoch g2 und g3 befehlne enthalten

Sind die G3 G2 Sätze in Klammer?

[Lukas_P]

Hi, erstmal danke für dein Programm.. leide funktioniert das ganze bei mir irgendwie nicht .. in der Output datei sind immernoch g2 und g3 befehlne enthalten

Sind die G3 G2 Sätze in Klammer?

Code: Alles auswählen

G0 x100 y47.25
(g2 i100 j75.5)

g0 y35
(g2 i100 j38)

g0 x132.5 y53.75
(g2 i132.5 j56.75)

g0 y91.25 
(g2 i132.5 j94.25)

g0 x100 y110
(g2 i100 j113)

g0 x67.5 y91.25
(g2 i67.5 j94.259)

g0 x67.5 y53.75
(g2 i67.5 j56.75)

g0 x54.5 y75.5
(g2 i100 j75.5)

so ? oder wie is das genau gemeint??

[Anse]

Zeig mal den original Code. Bei mir wurde bisher alle lauffähigen Programme richtig übersetzt.

[Lukas_P]

Das ist mein Code.. auf der Steuerung läuft der so schon (auch ohne Satznummer etc) (die Konfiguration am Anfang hab ich mal weggelassen)
Da es alles Vollkreise sind Brauchs auch keine Endpunkte nur weis ich jetzt nicht wie das mit den klammern gemeint war/ist

[Anse]

Mein Programm rechnet Kreisbögen in Linie um. In der Ausgabedatei erscheint der Originalsatz in Klammern als Hilfe falls mal was nicht stimmen sollte.
Mal ein Beispiel:
Original:

Code: Alles auswählen

M6 T1 S10000
M5 M8
G0 X0 Y0
G1 Z-1
G1 X10 Y0 F1000
G3 X-0 Y10 I0 J0
G3 X10 Y0 I0 J0 
G1 X0 Y0
G0 Z10
M5 M9
M30

Umgewandelter Code:

Code: Alles auswählen

(Verwendung des erstellten Codes auf eigene Gefahr!)
(M6 T1 S10000)
N0 M6 T1 S10000
(M5 M8)
N0 M5 M8
(G0 X0 Y0)
N0 G0 X0.000 Y0.000
(G1 Z-1)
N1 G1 Z-1.000
(G1 X10 Y0 F1000)
N2 G1 X10.000 Y0.000 F1000
(G3 X-0 Y10 I0 J0)
N3 G1 X9.950 Y0.998
N4 G1 X9.801 Y1.987
N5 G1 X9.553 Y2.955
N6 G1 X9.211 Y3.894
N7 G1 X8.776 Y4.794
N8 G1 X8.253 Y5.646
N9 G1 X7.648 Y6.442
N10 G1 X6.967 Y7.174
N11 G1 X6.216 Y7.833
N12 G1 X5.403 Y8.415
N13 G1 X4.536 Y8.912
N14 G1 X3.624 Y9.320
N15 G1 X2.675 Y9.636
N16 G1 X1.700 Y9.854
N17 G1 X0.707 Y9.975
N18 G1 X0.000 Y10.000
(G3 X10 Y0 I0 J0 )
N19 G1 X-0.998 Y9.950
N20 G1 X-1.987 Y9.801
N21 G1 X-2.955 Y9.553
N22 G1 X-3.894 Y9.211
N23 G1 X-4.794 Y8.776
N24 G1 X-5.646 Y8.253
N25 G1 X-6.442 Y7.648
N26 G1 X-7.174 Y6.967
N27 G1 X-7.833 Y6.216
N28 G1 X-8.415 Y5.403
N29 G1 X-8.912 Y4.536
N30 G1 X-9.320 Y3.624
N31 G1 X-9.636 Y2.675
N32 G1 X-9.854 Y1.700
N33 G1 X-9.975 Y0.707
N34 G1 X-9.996 Y-0.292
N35 G1 X-9.917 Y-1.288
N36 G1 X-9.738 Y-2.272
N37 G1 X-9.463 Y-3.233
N38 G1 X-9.093 Y-4.161
N39 G1 X-8.632 Y-5.048
N40 G1 X-8.085 Y-5.885
N41 G1 X-7.457 Y-6.663
N42 G1 X-6.755 Y-7.374
N43 G1 X-5.985 Y-8.011
N44 G1 X-5.155 Y-8.569
N45 G1 X-4.274 Y-9.041
N46 G1 X-3.350 Y-9.422
N47 G1 X-2.392 Y-9.710
N48 G1 X-1.411 Y-9.900
N49 G1 X-0.416 Y-9.991
N50 G1 X0.584 Y-9.983
N51 G1 X1.577 Y-9.875
N52 G1 X2.555 Y-9.668
N53 G1 X3.508 Y-9.365
N54 G1 X4.425 Y-8.968
N55 G1 X5.298 Y-8.481
N56 G1 X6.119 Y-7.910
N57 G1 X6.878 Y-7.259
N58 G1 X7.568 Y-6.536
N59 G1 X8.183 Y-5.748
N60 G1 X8.716 Y-4.903
N61 G1 X9.162 Y-4.008
N62 G1 X9.516 Y-3.073
N63 G1 X9.775 Y-2.108
N64 G1 X9.937 Y-1.122
N65 G1 X9.999 Y-0.124
N66 G1 X10.000 Y0.000
(G1 X0 Y0)
N67 G1 X0.000 Y0.000
(G0 Z10)
N68 G0 Z10.000
(M5 M9)
N69 M5 M9
(M30)
N69 M30
()

Der Original Code ist in den Klammern im Output untergemischt um zu sehen wo was anfängt.

Die Kreisendpunkte solltest Du aber trotzdem angeben. Manche Steuerungen kommen damit nicht klar.
Auch sind Vollkreise mir G2/3 nicht standardmäßig erlaubt. Mann sollte sie aus min. zwei Halbkreisen zusammen setzen.

[Lukas_P]

ok probiers nochmal

[Anse]

ok probiers nochmal

Und schon probiert?

[Lukas_P]

Hallo, sorry für die Späte Antwort, ich hatte in letzter Zeit einfach keine Zeit heute hab ichs nochmal probiert... also wenn ich die G Parameter groß schreibe erkennt sie das Programm, allerdings bekomme ich jetzt dafür die Fehlermeldung "Radiusdifferenz Anfang zu Ende zu groß 98.995" Als mögliche Fehlerursache das ich Absolute oder Relative Kreismittelpunktkoordinaten vertauscht habe.. ich hab alles probiert mit wechseln in der Batch und wechseln im Gcode aber es funkioniert einfach nicht
Mein Gcode:

Code: Alles auswählen

N8990 G90
N9000 G0 X0 Y10
N9010 G1 X30 Y10
N9020 G3 X100 Y80 I 30 J 80
N9030 G1 Y90
N9040 G1 Y20
N9050 G2 X90 y10 I 90 J 20
N9060 G1 X0	

mein Batch :

Code: Alles auswählen

@echo off
cls
Arc2Line32 -ccabs -s input.gcode -o output.gcode -res 0.3
pause

[Anse]

Dein gcode sieht nicht richtig aus. Die Software hat warscheinlich recht. Der Mittelpunkt muss jeweils gleich weit von Anfangs und Endpunkt enfernt liegen. Das ist mal grob geschätzt bei beiden Varianten nicht der Fall.

[Anse]

Doppelt, kann weg.

[Lukas_P]

eigentlich doch oder ?

Code: Alles auswählen

N9010 G1 X30 Y10                 // Mit Vorschubgeschwindigkeit nach X30 Y10 Fahren
N9020 G3 X100 Y80 I 30 J 80 // Von X30 Y10 um punkt X30 Y80 herum nach X100 Y80 fahren 

Erster 1/4 Kreis Startet bei X30 Y10 und endet bei X100 Y80, der Mittelpunkt liegt bei X30 Y80
also vom Startpunkt x0y70 und vom Endpunkt x70y0 entfernt... das muss doch passen oder spinn ich jetz komplett ?

[Anse]

eigentlich doch oder ?

Code: Alles auswählen

N9010 G1 X30 Y10                 // Mit Vorschubgeschwindigkeit nach X30 Y10 Fahren
N9020 G3 X100 Y80 I 30 J 80 // Von X30 Y10 um punkt X30 Y80 herum nach X100 Y80 fahren 

Erster 1/4 Kreis Startet bei X30 Y10 und endet bei X100 Y80, der Mittelpunkt liegt bei X30 Y80
also vom Startpunkt x0y70 und vom Endpunkt x70y0 entfernt... das muss doch passen oder spinn ich jetz komplett ?

Ne, passt schon. Gcode Adressen werden immer ohne Leerzeichen zwischen Adresswort und Adresswert geschrieben. Also nicht z.B. J 30 sondern J30.

Code: Alles auswählen

N9010 G1 X30 Y10               
N9020 G3 X100 Y80 I30 J 80 

Die Leerzeichen raus und der Code lässt sich problemlos übersetzen.

[Lukas_P]

Oh Mann .. jetzt gehts ich komm mir ziemlich dumm vor grad ... Aber danke für deine Geduld

[Lukas_P]

Oh Mann .. jetzt gehts ich komm mir ziemlich dumm vor grad ... Aber danke für deine Geduld

[Anse]

Oh Mann .. jetzt gehts ich komm mir ziemlich dumm vor grad ... Aber danke für deine Geduld

Obwohl ich mit cnc täglich zu tun habe bin ich nicht auf die Idee gekommen das Format zu prüfen.
Dann mal viel Spaß beim Probieren. Wäre nett die Ergebnisse zu sehen.