[分享]几个开源运动控制项目的源码笔记

嗷嗷叫的老马 · 发表于 2020-11-2 17:40:24

感谢分享。这些解读过程非常重要。

rongshengju02 · 发表于 2020-11-14 14:03:10

学习了，谢谢！！！！

涵铭汽车电子 · 发表于 2020-11-16 22:53:57

谢谢楼主分享

catshit_one · 发表于 2020-11-28 11:42:04

在看LinuxCNC，有难度，先看看这几个怎么样，感谢楼主

落叶知秋 · 发表于 2020-11-28 15:25:43

catshit_one 发表于 2020-11-28 11:42
在看LinuxCNC，有难度，先看看这几个怎么样，感谢楼主

坛里倒是比较少人提LinuxCNC这个项目

其实在写这个帖子里的几个项目的源码笔记前，就写了LinuxCNC的运动控制部分的源码笔记，
只是LinuxCNC整个项目比较大，只读了运动控制部分的，而且也没有搞得很明白，就没有放上来

bjrobot · 发表于 2020-12-12 21:23:44

最近学习时间分割法插补，发那科M7 CNC插补也是用的时间分割法插补。百度上只能找到一些原理性的说明，具体怎么实现的都没有介绍。有没有大牛知道哪个开源的运控用时间分割法做插补的，这样学习效率更高，先谢了

cjxu · 发表于 2020-12-12 22:01:52

谢谢分享

H2O123 · 发表于 2021-1-14 16:16:58

有空试试

yiyinzhudan · 发表于 2021-8-5 08:16:18

多谢楼主分享

liang16888 · 发表于 2021-8-5 10:21:38

谢谢分享

liu_jiankang · 发表于 2021-8-16 16:58:07

非常感谢！

yiyinzhudan · 发表于 2021-12-1 13:06:24

学习学习

天下乌鸦一般黑 · 发表于 2023-3-11 21:32:40

这个是真心牛逼。
学习学习。

black0118 · 发表于 2023-3-29 09:59:02

本帖最后由 black0118 于 2023-3-29 10:02 编辑

请教楼主，我现在想做款刻字机，只有XY两轴，用哪个开源较好？选用的MCU是ESP32S3

落叶知秋 · 发表于 2023-3-29 15:01:45

black0118 发表于 2023-3-29 09:59
请教楼主，我现在想做款刻字机，只有XY两轴，用哪个开源较好？选用的MCU是ESP32S3 ...
(引用自114楼)

grbl吧，通用一点，GitHub上也有ESP32的开源版本

black0118 · 发表于 2023-4-13 17:47:17

落叶知秋发表于 2023-3-29 15:01
grbl吧，通用一点，GitHub上也有ESP32的开源版本
(引用自115楼)

多谢楼主回复！现在已将GRBL_ESP32移植到ESP32S3上并加载成功。我最终要加入USB及U盘，除了解析GCODE，还要解析HPGL，所以代码还要花时间熟悉，不然无从下手啊

black0118 · 发表于 2023-4-13 17:50:37

black0118 发表于 2023-4-13 17:47
多谢楼主回复！现在已将GRBL_ESP32移植到ESP32S3上并加载成功。我最终要加入USB及U盘，除了解析GCODE，还 ...
(引用自116楼)

再次请教楼主，最新的marlin已支持S曲线加减速，不知好不好移植到grbl上来

落叶知秋 · 发表于 2023-4-13 19:31:41

black0118 发表于 2023-4-13 17:50
再次请教楼主，最新的marlin已支持S曲线加减速，不知好不好移植到grbl上来
(引用自117楼)

marlin那个S型曲线挺简单的，跟grbl的速度规划器没有太大的冲突，移植是没什么问题的
楼主位的文档也有写一点分析，可以参考一下

bbb168 · 发表于 2023-4-16 08:48:12

谢谢分享。

jaywen · 发表于 2023-4-17 21:34:38

落叶知秋发表于 2023-4-13 19:31
marlin那个S型曲线挺简单的，跟grbl的速度规划器没有太大的冲突，移植是没什么问题的
楼主位的文档也有写 ...
(引用自118楼)

你好，非常感谢你的分享！有一个问题想请教下

1、我用grbl实现了插补联动运动。但是现在有一个需求是我需要按照某一个方程来实现某个运动。比如按照sinx 方程  来进行运动。比如一个轴运动 x变量。另外一个轴按照sinx  来运动位置。
这样的改怎么实现了？
2、我看grbl的是迪卡坐标下的插补联动。没有那个旋转轴的  。我与一个疑问是  旋转轴怎么样和其他的普通轴做联动运动了？

3、grbl 他的联动比较好理解就是三个坐标轴相互垂直。但是如果遇到其他的非垂直的轴  那该怎么样实现联动呢？

4、我看tinyg 插补方式好像和grbl不一样。他好像是固定的频率下计算需要输出多少个脉冲。而grbl是计算出每一个脉冲的频率。这两则我感觉 tinyg这种的好像更好实现多轴联动，尤其那种非垂直轴的。不知道我理解的有没有问题。

期待你的解答！！感谢

落叶知秋 · 发表于 2023-4-18 09:21:27

jaywen 发表于 2023-4-17 21:34
你好，非常感谢你的分享！有一个问题想请教下

1、我用grbl实现了插补联动运动。但是现在有一个需求是我 ...
(引用自120楼)

1. 可以参考一下grbl里面怎么实现圆弧插补的，其实就是将圆弧离散化、小线段化，然后每个小线段都看作直线，然后让XY走，做好小线段之间的速度衔接就行了；
2. 旋转轴的插补，其实本质上跟直线轴的插补没有太大差别，只是旋转轴的姿态跟直线轴不一样而已，这个都是在运动学逆解中计算好（就是根据姿态末端目标位置反推各个轴的行程），
网上有grbl的6轴还是9轴版本的，这个应该是加了旋转轴处理的，可以找来看一下；
3. 参考2；
4. tinyg是以一个固定的比较高的频率来计算脉冲的发送，grbl是为了省资源，把定时器设计成变长的，tinyg算是硬件升级后的改动，其实本质差不多，都是DDA的方式，
在速度规划的模块中，都是取固定的频率来进行计算的，发脉冲这个只是一种方式，grbl设计成这样主要是以前在avr上跑的，硬件资源很紧张，现在用性能更高的硬件的话，可以改一下，
论坛有用32位arm发脉冲的帖子，可以参考一下，改一下也很简单，只要改发送脉冲的模块就行了。

jaywen · 发表于 2023-4-18 09:33:54

落叶知秋发表于 2023-4-18 09:21
1. 可以参考一下grbl里面怎么实现圆弧插补的，其实就是将圆弧离散化、小线段化，然后每个小线段都看作直 ...
(引用自121楼)

非常感谢。对于疑问2：目前公司要做一个类似螺旋的一个结构。也就是一个电机是水平运动，一个电机控制旋转。这样两者联动后就是一个圆柱一样的运动。这样的方式也是必须要进行逆运算才可以实现的吗？
因为有一个问题是：给出的运动方式不是目标的运动方式。而是单个轴的运动方式。比如水平按照一个速度运行。旋转那个电机按照另外一个速度运行。这样改怎么样实现了？

疑问1：如果按照sinx 来运动。我看过grbl的圆弧插补哈。需要输入圆弧r，角度这个sinx 或者其他的曲线我该怎么样确定这个r了？

落叶知秋 · 发表于 2023-4-18 10:23:25

jaywen 发表于 2023-4-18 09:33
非常感谢。对于疑问2：目前公司要做一个类似螺旋的一个结构。也就是一个电机是水平运动，一个电机控制旋 ...
(引用自122楼)

疑问1：如果按照sinx 来运动。我看过grbl的圆弧插补哈。需要输入圆弧r，角度这个sinx 或者其他的曲线我该怎么样确定这个r了？

这个不需要确定r，r是圆弧轨迹用的，你用sinx的轨迹，那么应该是确定的弦曲线轨迹，直接算就行了

对于疑问2：目前公司要做一个类似螺旋的一个结构。也就是一个电机是水平运动，一个电机控制旋转。这样两者联动后就是一个圆柱一样的运动。这样的方式也是必须要进行逆运算才可以实现的吗？
因为有一个问题是：给出的运动方式不是目标的运动方式。而是单个轴的运动方式。比如水平按照一个速度运行。旋转那个电机按照另外一个速度运行。这样改怎么样实现了？

grbl本身有螺旋插补，不过是3轴的，2轴圆弧+1轴直线，你这种情况就是把圆弧的省略成1个旋转轴，原理差不多，就是运动学要稍微改一下，圆弧的角度直接换算成旋转轴的角度，你看一下吧

jaywen · 发表于 2023-4-18 10:55:28

落叶知秋发表于 2023-4-18 10:23
这个不需要确定r，r是圆弧轨迹用的，你用sinx的轨迹，那么应该是确定的弦曲线轨迹，直接算就行了

(引用自123楼)

非常感谢。还是有点不明白。grbl本身有螺旋插补，不过是3轴的，2轴圆弧+1轴直线，你这种情况就是把圆弧的省略成1个旋转轴，原理差不多，就是运动学要稍微改一下，圆弧的角度直接换算成旋转轴的角度，你看一下吧

这个是grbl 1.1版本里面有这个吗？我好像没有找到耶。可能我代码看的还是不够仔细。

对于您说的sinx 直接计算。不需要进行圆弧插补吗?这个不也是曲线吗？

落叶知秋 · 发表于 2023-4-18 14:16:49

jaywen 发表于 2023-4-18 10:55
非常感谢。还是有点不明白。grbl本身有螺旋插补，不过是3轴的，2轴圆弧+1轴直线，你这种情况就是把圆弧的 ...
(引用自124楼)

1.1版本有，在圆弧插补里面，有个第3辅助轴，能实现螺旋插补中的圆柱型螺旋插补场景

对于您说的sinx 直接计算。不需要进行圆弧插补吗?这个不也是曲线吗？

要用XY画出弦曲线，最简单的方法就是以y=Asin(ωx+φ)+k的公式来计算XY的位置值，而不是正常的通过轨迹来分解，
圆弧插补是针对圆弧轨迹通过内角α分解成XY来计算，如果弦曲线有标准的轨迹公式，也可以通过这种方式来实现，
但查了一下发现没有，只有最简单的XY关系式，可以在这个公式上面来实现，然后根据坐标偏移量和轨迹方向来对XY方向进行补偿，
不过这样就不好算合成速度和做线段衔接过渡；
另外的一种方法是，3轴的XY-Z圆柱型螺旋插补，在XZ或YZ平面的投影是一条弦曲线，可以通过把X或Y轴虚轴化来得到实际的曲线轨迹，
不过这样同样不好算合成速度和做线段衔接过渡；
不知道你们的需求是什么样的，弦曲线轨迹一般很少用到，也少有人研究

落叶知秋 · 发表于 2023-4-18 14:22:42

jaywen 发表于 2023-4-18 10:55
非常感谢。还是有点不明白。grbl本身有螺旋插补，不过是3轴的，2轴圆弧+1轴直线，你这种情况就是把圆弧的 ...
(引用自124楼)

如果只是需要用XY画出一条正弦曲线，那么可以以X轴为主动轴，根据公式y=sinx来计算Y轴的对应位置，
然后根据固定时间周期来确定X轴每次的位置增量，用公式y=sinx来计算Y的位置增量，XY联动出来的就是正弦曲线轨迹了

jaywen · 发表于 2023-4-18 21:10:01

落叶知秋发表于 2023-4-18 14:16
1.1版本有，在圆弧插补里面，有个第3辅助轴，能实现螺旋插补中的圆柱型螺旋插补场景

(引用自125楼)

非常感谢您详细的解答。我们的一个需求就是有两个电机。比如a电机、b电机、两个电机其实没有数学上的关系(比如垂直坐标系)，简单来说就是两个电机分别带动两个物体运动。然后a电机与b电机之间。运动有一个数学的关系。也就是sinx。就是b电机转动x距离。那么a电机需要转到sinx距离。

我想的是直接用固定频率来简单做：已知b电机的速度。那么就知道这个固定频率下他需要的脉冲数量。sinx 计算那么耶知道a电机脉冲数量。不知道这样行不行。就是参考 tinyg那样的dda

ps：其实我是需要做两个。一个就是我说的sinx。另外一个就是螺旋的那样插补是另外一个项目

jaywen · 发表于 2023-4-18 21:19:39

落叶知秋发表于 2023-4-18 14:22
如果只是需要用XY画出一条正弦曲线，那么可以以X轴为主动轴，根据公式y=sinx来计算Y轴的对应位置，
然后 ...
(引用自126楼)

和我想的一块了。。那么最终还是需要通过dda算法来实现的吧？

还有一个问题想请教。关于dda直线插补的。当xy是相互垂直的情况下。比如我需要直线插补。那么类似逐次比较一样。每次计算各个轴是否需要输出脉冲。

当非垂直的情况下。这个时候通过 dda来实现是不是就不对了？比如tinyg 有6轴非联动的但是最终都是一个dda定时器。这为啥可以了？这都用的同一个dda
最后导致的结果是啥了？他的数学书的关系怎么样解释这个呢?这个一直困扰我。

落叶知秋 · 发表于 2023-4-19 08:52:49

jaywen 发表于 2023-4-18 21:19
和我想的一块了。。那么最终还是需要通过dda算法来实现的吧？

(引用自128楼)

你对定时器和DDA算法的作用混淆了
定时器的作用是提供稳定的时基，DDA算法是一种通用的直线插补算法，前者主要是服务于速度规划模块，DDA算法在轨迹进行了速度规划后，划分坐标系分量，然后通过时基来判断是否输出脉冲
至于为什么DDA能够应用在非垂直坐标系中，可以想象一下你上面回帖的旋转轴和直线轴的螺旋插补，假如把旋转轴当作直线轴，旋转角度换算成直线距离，那么就可以套入到DDA算法里面了
虽然物理上不是垂直坐标系，但只要通过换算后能符合垂直坐标系的特性，使用DDA进行插补就没啥问题

jaywen · 发表于 2023-4-19 11:09:00

落叶知秋发表于 2023-4-19 08:52
你对定时器和DDA算法的作用混淆了
定时器的作用是提供稳定的时基，DDA算法是一种通用的直线插补算法，前 ...
(引用自129楼)

谢谢。明白了。其实就需要转换成垂直的那种坐标系。比如机械臂那么需要把轴映射到垂直坐标系下的关系然后进行dda

jaywen · 发表于 2023-4-23 15:36:22

落叶知秋发表于 2023-4-19 08:52
你对定时器和DDA算法的作用混淆了
定时器的作用是提供稳定的时基，DDA算法是一种通用的直线插补算法，前 ...
(引用自129楼)

还有一个问题想请教下：用tinyg的方式输出波形，与grbl的方式哪种效果更好呢？不考虑mcu的处理能力的情况下。不知道marlin的方式是不是和tinyg一样

落叶知秋 · 发表于 2023-4-23 16:28:37

jaywen 发表于 2023-4-23 15:36
还有一个问题想请教下：用tinyg的方式输出波形，与grbl的方式哪种效果更好呢？不考虑mcu的处理能力的情 ...
(引用自131楼)

如果你说的是输出的脉冲波形，其实都一样的，tinyg和marlin的脉冲机制都是跟grbl差不多
如果你觉得这种DDA方式不好，可以自己写一个stepper替换掉

jaywen · 发表于 2023-4-23 18:17:51

落叶知秋发表于 2023-4-23 16:28
如果你说的是输出的脉冲波形，其实都一样的，tinyg和marlin的脉冲机制都是跟grbl差不多
如果你觉得这种DD ...
(引用自132楼)

我指的是 tinyg 固定脉冲周期然后 grbl 是变速脉冲周期。这两种方式。
感觉tinyg的这种方式扩展性比较强可以扩展很多轴。grbl 这种方式好像不是很好扩展

落叶知秋 · 发表于 2023-4-23 19:09:17

jaywen 发表于 2023-4-23 18:17
我指的是 tinyg 固定脉冲周期然后 grbl 是变速脉冲周期。这两种方式。
感觉tinyg的这种方式扩展性比 ...
(引用自133楼)

如果你说的可以扩展到很多轴，是说的每个轴独立运动，而不是联动的话，tinyg的方式适合一些

jaywen · 发表于 2023-4-23 22:47:19

落叶知秋发表于 2023-4-23 19:09
如果你说的可以扩展到很多轴，是说的每个轴独立运动，而不是联动的话，tinyg的方式适合一些 ...
(引用自134楼)

是的哈

。非常感谢您的回答！！！！