L’électronique intègre :
– Le processeur qui exécute le Gcode
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’)

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas
– le stockage des fichiers G-Code
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrés ont été conçu initialement pour les imprimante 3D et des adaptations pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basés sur microcontrôleur arduino

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield

 

 

 

 

 

 

 

 

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shiel de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos à développer un autre firmware appellé TinyG

Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement  de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilotr une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

 

II ) Les cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

 

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280×1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le  pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphone.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateur Beaglebone cela s’appelle des Capes   http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

Pour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lance pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise  Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise à eu des difficultés financières et a fermée au bout de 3 ans.         http://www.fastbot3d.com/

 

Exemple de CAPES dont les infos sont disponibles et chacun doit se débrouiller pour les fabriquer

Les CAPES MachineKit de Jean-Luc Soumard, il partage également la fabrication d’un pupitre de commande complet Linux CNC avec BeagleBone http://jean-luc.soumard.pagesperso-orange.fr/pupitre-cnc-02.htm

 

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte  la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivée de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

 

 

 

L’électronique intègre :
– Le processeur qui exécute le Gcode
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’)

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas
– le stockage des fichiers G-Code
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrés ont été conçu initialement pour les imprimante 3D et des adaptations pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basés sur microcontrôleur arduino

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield

 

 

 

 

 

 

 

 

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shiel de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos à développer un autre firmware appellé TinyG

Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilotr une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

 

II ) Les cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

 

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280×1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphone.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateur Beaglebone cela s’appelle des Capes http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

Pour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lance pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise à eu des difficultés financières et a fermée au bout de 3 ans. http://www.fastbot3d.com/

 

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivée de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

 

 

 

L’électronique intègre :
– Le microcontrôleur qui exécute le Gcode ( Interpolateur Gcode )
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’) partie de la carte électronique qui permet d’envoyer les signaux électroniques vers un bornier.

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas ( drivers internes )
– le stockage des fichiers G-Code ( souvent dans une carte SD )
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrées sont apparues d’abord pour les imprimantes 3D puis des versions pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basées sur microcontrôleur arduino 8 bits

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.
Le nombre d’entrées sorties des cartes arduino Uno est limité et il est difficile de piloter une machine possédant de nombreux accessoires

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

a ) soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shield de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos a développé un autre firmware appelé TinyG

b ) Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement  de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilote une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

 

II ) Les cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est néanmoins possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

 

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280×1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le  pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphones.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateurs Beaglebone cela s’appelle des Capes   http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

Pour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lancent pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise  Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise a eu des difficultés financières et a fermé au bout de 3 ans.

 

 

Exemple de CAPES dont les infos sont disponibles et chacun doit se débrouiller pour les fabriquer

Les CAPES MachineKit de Jean-Luc Soumard, il partage également la fabrication d’un pupitre de commande complet Linux CNC avec BeagleBone http://jean-luc.soumard.pagesperso-orange.fr/pupitre-cnc-02.htm

 

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte  la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivées de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

a ) La carte smoothieboard originale ( Opensource )

Le leader du projet est Arthur Wolf un Français situé à Brest mais la communauté est internationale et la quasi totalité des ressources et du support sont en Anglais.

Je laisse Arthur présenter la carte smoothieboard dans une vidéo réalisée par les fabriques du Ponant

Site officiel des cartes smoothieboard http://smoothieware.org/smoothieboard

b ) Quelques cartes dérivées utilisant le firmware smoothieware

• SimpleCncMillBoard   Cette carte est parfaitement adaptée pour le pilotage des machines outils CNC (fraiseuse, tour … ) ou découpeuses (Laser, plasma … ), toute l’électronique qui était utilisé uniquement par les imprimantes 3D a été enlevé, le résultat est une carte électronique compatible smoothieware plus petite et moins cher.
  Cette carte conçu en France est le résultat d’une collaboration entre :
  Christophe Courche de CNC Fraises https://www.cncfraises.fr/ ( design, prototype, production, co-financement ) et
  Xavier Hinault http://www.mon-fablab.fr/ (idée, conseils techniques, tests, site web, co-financement)
  
• Cohesion 3D mini et Cohesion 3D remix  http://cohesion3d.com/  (Opensource)
  La Cohesion 3D mini est bien adaptée pour équiper les petites découpeuse laser K40 (40W) qu’on trouve sur ebay ou les sites Chinois entre 300 et 400€
  La Cohesion 3D remix peut être utilisé pour des imprimantes 3D avec des drivers stepsticks ou des drivers externes pour des CNC
• Carte AzteEG x5 de l’entreprise Panucatt   http://www.panucatt.com/ (Opensource)
  Cette carte est peu encombrante mais utilise des stepsticks, elle n’a pas de connecteur RJ45
• Carte Re-ARM Controller for RAMPS aussi de l’entreprise Panucatt (Opensource)
  Celle ci permet de remplacer les cartes arduino MEGA 2560 et d’avoir des shields RAMPS fonctionnant avec smoothieware
• Carte Emotronic de l’entreprise EmotionTech de Toulouse (Opensource) https://www.reprap-france.com/produit/1234568620-carte-electronique-emotronic
• Carte MKS SBASE (Non Opensource)