CNC mashina

[fromi]

Hosszú volt ez a tél, és egy rég dédelgetett álmot próbálok megvalósítani: egy 15mm vastag habot marni/vágni képes gépet szerettem volna már rég a garázsba, de valahogy mindig jött a "majd", na de most sikerült végre megálmodni és digitálisan formát öltött.

- 3 tengely, 4 motor és masszív. Munkatér 1300x700x150mm.
Az alap elképzelés még valamikor Mach3+TB6560 alapra épült volna, de azóta sok minden megváltozott, igy végeredményben egy LinuxCNC + MESA 7i96s vezérkártya lett a kiválasztott út.

[fromi]

Linux nyűgök, és azok orvoslása vagy másképpen szólva Miért nem elég a "gyári" rendszer a CNC-hez?
Sokan kérdezik: "Ha a Linux ennyire stabil és profi, miért kell órákat tölteni a kernel tuningolásával, mielőtt egyáltalán megmozdulna a gép?" A válasz egyetlen szóban rejlik: Valós idő (Real-Time).
A hétköznapi operációs rendszereket (legyen az Windows vagy egy alap Linux disztribúció) az udvarias kiszolgálásra tervezték. Ha a processzor éppen egy háttérben futó frissítéssel vagy egy weboldal betöltésével van elfoglalva, a egérmutató mozgása vagy egy fájl mentése várhat pár ezredmásodpercet – észre sem veszed. Egy CNC gépnél azonban ez a pici késés végzetes. Ha a vezérlő nem kapja meg a pontos instrukciót az ezredmásodperc tört része alatt, a motor megbotlik, a szerszám eltörik, a munkadarab pedig mehet a selejtbe. Lesz szó a Jitter-szörnyről, Preempt-RT-ről, hardveres gátakról és sok minden másról. Végeredményben egy determinisztikus működés a cél, amikor nem az a lényeg, hogy gyors legyen, hanem hogy mindig ugyanannyi idő alatt történjenek a dolgok.

• Linux telepítése és első beavatkozások - Kezem ügyébe került egy kicsi kompakt, energiatakarékos de megbízható gépezet, egy Lenovo M700 tiny. Erre kerül fel egy Debian Bookworm disztribúció már eleve könnyitett XFCE grafikus felülettel(keresünk egy üres pendrive-ot, letöltünk egy Rufus nevű programot, mely bootolható eszközt varázsol a pendrive-ból, na meg kell majd a debian-12.13.0-amd64-netinst.iso, hálózati kábel, pendrive bedug, és indulhat is a buli).
  • Adjunk a gépnek egyértelmű host-nevet, amig a HDD/SSD kisebb, mint 128GB, válasszuk a Guided - use entire disk opciót formázáskór.
  • Software Selection-nél válasszuk ki az Xfce GNOME helyett, és adjuk hozzá az SSH server funkciót is. Itt jön egy kis technikai szünet, amig az OS összeszedi magát. Ha GNOME megis felmászott a rendszerre, akkor a következő parancs sorozattal javítható

    Code: Egész kijelölése

    sudo apt update
    sudo apt install xfce4 xfce4-goodies lightdm
    sudo apt purge gnome-shell gnome-session gdm3
    sudo apt autoremove
    sudo reboot

  • Ha a felhasználó valamilyen oknál fogva nem kerüld bele a SUDO csoportba, ezzel lehet korrigálni a problémát:

    Code: Egész kijelölése

    usermod -aG sudo [b]USER[/b]

  • A /etc/apt/sources.list filet érdemes feltölteni a következő tartalommal:

    Code: Egész kijelölése

    deb http://deb.debian.org/debian bookworm main contrib non-free non-free-firmware
    deb http://deb.debian.org/debian bookworm-updates main contrib non-free non-free-firmware
    deb http://security.debian.org/debian-security bookworm-security main contrib non-free non-free-firmware

    és jöhet egy kis takarítás:

    Code: Egész kijelölése

    sudo apt clean
    sudo rm -rf /var/lib/apt/lists/*
    sudo apt update
    sudo apt install debian-archive-keyring -y
    sudo apt remove --purge libreoffice* firefox* thunderbird* 
    sudo apt install debian-archive-keyring
    sudo apt --fix-broken install
    

  • Én utálom, ha a NumLock nincs bekapcsolva, igy kicsit matatok rajta, nem szükséges

    Code: Egész kijelölése

    sudo apt install numlockx -y
    sudo nano /etc/lightdm/lightdm.conf
    	[Seat:*]
    	greeter-setup-script=/usr/bin/numlockx on
    

[fromi]

Egy kis pihenő és lehet folytatni a finomhangolást

• SSH server, mert távoli kapcsolat kell:

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt install openssh-server curl wget git
  sudo systemctl enable --now ssh
  sudo systemctl start ssh
  ssh-keygen -t ed25519 -f ~/.ssh/id_ed25519 -N ""

  ha további hangolást szeretnénk elvégezni az SSH serveren, ezt a következő file szerkesztésével elérhetjük:

  Code: Egész kijelölése

  sudo nano /etc/ssh/sshd_config
  	Port 2022
      	AllowTcpForwarding yes
  	X11Forwarding yes
  	PrintMotd no
  	ClientAliveInterval 60
  	ClientAliveCountMax 3
  	AcceptEnv LANG LC_*
  	Subsystem       sftp    /usr/lib/openssh/sftp-server

• Nézzük meg, hogy kell-e szív műtété végezni?

  Code: Egész kijelölése

  uname -a

  ha kimeneten valami olyasmi szerepel, hogy PREEMPT_DYNAMIC, és nem PREEMPT_RT, akkor bizony kernelt kell cserélni valós idejű jelfeldolgozáshoz.

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt install linux-image-rt-amd64 linux-headers-rt-amd64 -y
  sudo sudo update-grub
  sudo reboot
  

  Ezzel ellesz egy darabig

• Jöhet kicsit durvább takarítás - kinyírunk mindent, ami túl okos, vagy fölosleges.

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt install rfkill -y
  sudo rfkill block wifi
  sudo rfkill block bluetooth
  sudo systemctl disable bluetooth
  sudo systemctl disable avahi-daemon.socket
  sudo systemctl disable avahi-daemon
  sudo systemctl mask avahi-daemon.socket avahi-daemon.service
  sudo systemctl stop ModemManager cups cups-browsed packagekit packagekit.service udisks2 upower.service smartmontools accounts-daemon.service wpa_supplicant.service
  sudo systemctl disable ModemManager cups cups-browsed packagekit packagekit.service udisks2 upower.service smartmontools accounts-daemon.service wpa_supplicant.service

• íés végül, kinyirjuk a virtuális memüriát is :)

  Code: Egész kijelölése

  sudo swapoff -a
  sudo nano /etc/fstab
   # ...swap

[fromi]

Van még pár apróság, amit le lehetne tiltani, de egyenlőre maradjon, majd a Latency Test megmutatja, hogy állunk, inkább matassunk egy kicsit a CPU környékén.

• Az nproc 4 szálat mutat, vagyis kettőt elkerítünk a LinuxCNC számára.

  Code: Egész kijelölése

  sudo nano /etc/default/grub
  	GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet isolcpus=1,3 intel_pstate=disable"
  sudo update-grub
  sudo reboot
  

  Mivel az ingadozásmentes működés fontos, kiiktattuk a managgert és max frekvencian fog porogni a CPU, ezért kicsit lejjebb veszem a maximumnál.

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt install linux-cpupower -y
  sudo cpupower frequency-set -u 3000MHz
  sudo cpupower frequency-set -g performance
  cpupower frequency-info
  

• Telepítsünk még pár hasznos dolgot:

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt install tmux htop ethtool net-tools
  sudo ethtool --set-eee eno1 eee off
  sudo ethtool -G eno1 rx 4096 tx 4096
  sudo ethtool -C eno1 rx-usecs 0
  

  Mivel én szét akarom választani a managament és a MESA kommunikációt, kicsit bonyolítom a helyzetet - ez a modul segít meg címkézni a csomagokat igy az L3 switch szeparálva fogja kezelni azokat, nem lesz fölösleges zaj a MESA csatornában

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt install vlan
  sudo modprobe 8021q
  echo "8021q" | sudo tee -a /etc/modules

[fromi]

• Jöhet a LinuxCNC telepítése.

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt update
  sudo apt install linuxcnc-uspace linuxcnc-uspace-dev -y

  ha nyüglődik, akkor

  Code: Egész kijelölése

  sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key EF1B07FEE0EE6603
  sudo add-apt-repository "deb http://linuxcnc.org/ bookworm base 2.9-uspace"
  sudo apt update
  sudo apt install linuxcnc-uspace -y
  

  Ezután jöhet latency test GUIból, nem SSH.

  Code: Egész kijelölése

  latency-test

  És lás csodát - a Serov thread Max Jitter 16743ns ami még mindig 1ms alatt van. Jó lesz ez még valamire.

[fromi]

• Network Hardening - elveszem a NetworkManager munkáját is. Ezekkel óvatosan, hardware specifikusak

  Code: Egész kijelölése

  sudo nano /etc/modprobe.d/e1000e.conf
  	options e1000e InterruptThrottleRate=0,0,0,0 Copybreak=128 SmartPowerDownEnable=0

  InterruptThrottleRate=0: Kikapcsolja a korlátozást (azonnali válasz).
  Copybreak=128: Kisebb csomagoknál elkerüli a felesleges memóriamásolást.
  SmartPowerDownEnable=0: Tiltja a kártya elalvását.
  • Offload funkciók lelövése:

    Code: Egész kijelölése

    sudo ethtool -K eno1 gro off gso off tso off lro off

  • Ethernet kártya konfigurálása:

    Code: Egész kijelölése

    sudo nano /etc/network/interfaces
    	# Management interface
    	auto eno1
    	iface eno1 inet static
    	    address 192.168.4.50
    	    netmask 255.255.255.0
    	    gateway 192.168.4.1
    	    dns-nameservers 8.8.8.8 1.1.1.1
    
    	# MESA P2P interface (.120-.121)
    	auto eno1.20
    	iface eno1.20 inet static
    	    address 192.168.1.122
    	    netmask 255.255.255.252
    	
    sudo nano /etc/resolv.conf	   
    	 nameserver 1.1.1.1
    	 nameserver 8.8.8.8
    
    

  • Network Manager leállítása:

    Code: Egész kijelölése

    sudo nano /etc/NetworkManager/NetworkManager.conf
    	[ifupdown]
    	managed=false

• Sajnos a cpupower és az ethtool beállításai elszálnak, így egy indítási scriptbe égetem.

  Code: Egész kijelölése

  sudo nano /etc/rc.local
  	#CPU Tuning
  	/usr/sbin/cpupower frequency-set -g performance
  	/usr/sbin/cpupower frequency-set -u 3000MHz
  	#NEtwork Tuning
  	/usr/sbin/ethtool -s eno1 speed 1000 duplex full autoneg on
  	/usr/sbin/ethtool --set-eee eno1 eee off
  	/usr/sbin/ethtool -C eno1 rx-usecs 0
  	/usr/sbin/ethtool -K eno1 gro off gso off tso off lro off
  	/usr/sbin/ethtool -s eno1 wol d
  	# IPv6 tiltása
  	/usr/sbin/sysctl -w net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
  	exit 0
  sudo chmod +x /etc/rc.local
  sudo reboot
  

  Ezt követően a kártya bután teszi a dolgát, de azt nagyon gyorsan.

• Még pár teszt, hogyan állt össze a rendszer.

  Code: Egész kijelölése

  ip addr
  nmcli device status
  
  2: eno1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
      link/ether 00:23:24:bd:4e:fa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
      altname enp0s31f6
      inet 192.168.4.50/24 brd 192.168.4.255 scope global eno1
         valid_lft forever preferred_lft forever
  3: eno1.20@eno1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
      link/ether 00:23:24:bd:4e:fa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
      inet 192.168.1.122/30 brd 192.168.1.123 scope global eno1.20
         valid_lft forever preferred_lft forever
  [b]USER[/b]@CNCserver:~$ nmcli device status
  DEVICE   TYPE      STATE                   CONNECTION
  lo       loopback  connected (externally)  lo
  eno1     ethernet  unmanaged               --
  eno1.20  vlan      unmanaged               --
  

Ezt akartam látni, nézzük a taskset -c 1,3 latency-test eredményét ....... - 3860ns, - egy kis kiszuperált energiatakarékos jószágtól már túl jó :)

[fromi]

VNC telepítése, konfigurálása, mert miért ne lehetne távolról követni a munkafolyamatot.

Code: Egész kijelölése

sudo apt install x11vnc
sudo x11vnc -storepasswd
sudo nano /etc/systemd/system/x11vnc.service

   [Unit]
   Description=VNC Server for LinuxCNC
   After=display-manager.service

   [Service]
   Type=simple
   User=root
   Environment=DISPLAY=:0
   ExecStart=/usr/bin/x11vnc -auth guess -display :0 -rfbport 5900 -forever -shared -noxdamage -repeat -rfbauth /home/<USER>/.v>
   Restart=always
   RestartSec=5

   [Install]
   WantedBy=graphical.target
   

Már csak aktiválni kell

Code: Egész kijelölése

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable x11vnc.service
sudo systemctl start x11vnc.service

Ha meg valami baj lenne:
sudo systemctl restart x11vnc - Újraindítja a VNC-t a friss paraméterekkel.
sudo systemctl stop x11vnc - Leállítja a szervert.
journalctl -u x11vnc.service -f - Ez a legjobb barátod: valós időben "fűzi" a képernyőre a VNC logját (mint amit korábban másoltál nekem).


Debian cliensen:

Code: Egész kijelölése

sudo apt update
sudo install tigervnc-viewer
vncviewer -PreferredEncoding=Tight 192.168.4.50:5900

És ami a legfontosabb, hogy meg full color VNC session mellett is a Latency nem haladja meg a 25K nano-szekundumot, ami még teljesen biztonságos zóna.

[fromi]

BIOS
hogy ezek mit nem találnak ki, hogy megkeserítsék az életemet ;)
BIOSban keressük meg a CPU beállítással kapcsolatos dolgokat. Pl.: Advanced -> CPU Configuration CPU -> Power Management Control oszt kapcsoljuk ki a következőket:

• Enhanced C-states

• C1E Suppor

• Intel SpeedStep

• Intel Turbo Boost

Ha a BIOS-ban nem találsz minden opciót, a Debianban a kernel paramétereknél is kikényszerítheted: a /etc/default/grub fájlban a GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT sorhoz add hozzá az intel_idle.max_cstate=0 processor.max_cstate=0 idle=poll paramétereket, majd futtasd a sudo update-grub parancsot.
És végül, de nem utolsó sorban

Code: Egész kijelölése

systemctl status irqbalance
sudo systemctl stop irqbalance
sudo systemctl disable irqbalance
sudo apt-get purge irqbalance

[fromi]

Ahogy haladok előre a projekttel, úgy egyre nagyobb kéne legyen a rend, de nálam csak nő a káosz, és lassan az alkatrészek ellepik az asztalfelületet.
Még pár alkatrész, és nekiállok a tápegység összerakásának. Saját "fejlesztés", meglátjuk, hogy mennyi füstöt sikerül megmenteni.

[fromi]

elkészült a lágy indító, és lassan szállingóznak az alkatrészek a helyükre.
Eközben kiderült hogy elő kell vegyem a nyákkészítő tudásom is. Az is kiderült, hogy a jó régi Eagle tervező szoft be lett olvasztva a Fusion 360-ba. De van helyette egy másik KiKAD - teljesen jó kis nyáktervező program. Viszonylag könnyen el lehet sajátítani, mondjuk kell hozzé pár órányi oktató videó, de szépen legyártja a GRB és DRL fájlokat. Ennek örömére, úgy döntöttem, elkészítem én a nyáklapot kis 3018. gravírozóval. Ez a része mér kalandosabb volt, mert licenszért nem akartam fizetni de kicsit értelmesebb CAM programot kereste (Fusion-hez még nem értek, kicsit más világ az). Így futottam bele a FlatCAM programba, amely Béta, jó ideje nem fejlesztik, régi könyvtárakra épült, de FREE és tetszett, amit tud. Megszenvedtem vele, mert vannak benne bug-ok is, de végül használható lett. Zanzásítva leirom a általam választott best practice-t :

Code: Egész kijelölése

wget https://bitbucket.org/marius_stanciu/flatcam_beta/get/Beta_8.995.zip
unzip Beta_8.995.zip
mv marius_stanciu-flatcam_beta-* FlatCAM
rm Beta_8.995.zip

sudo apt update && sudo apt install -y \
    python3-pip \
    python3-venv \
    libxcb-cursor0 \
    libcairo2-dev \
    libgeos-dev \
    libgdal-dev \
    gdal-bin \
    git \

cd FlatCAM

Ezzel megvan a Python3 + FlatCAM kódja, jöhet a futtatási környezet kialakítása:

# Virtuális környezet létrehozása 'fc_env' néven a mappaon belül

Code: Egész kijelölése

python3 -m venv fc_env

# A környezet aktiválása (ezt minden indítás előtt meg kell tenni)

Code: Egész kijelölése

source fc_env/bin/activate

(fc_env)

• #Belső Python függőségek telepítése és teszt futtatás
  

  Code: Egész kijelölése

  pip install --upgrade pip
  pip install gdal==3.6.2
  pip install -r requirements.txt
  python3 FlatCAM.py

És ha már indul, jöhet a kényelmi funkció - Indító ikon

Code: Egész kijelölése

mkdir -p ~/.local/bin
nano ~/.local/bin/flatcam_launcher.sh
---------------------------------------------------------
            #!/bin/bash
            cd /home/[b]USER[/b]/FlatCAM
            source /home/[b]USER[/b]/FlatCAM/fc_env/bin/activate
            python3 FlatCAM.py
----------------------------------------------------------
chmod +x ~/.local/bin/flatcam_launcher.sh

és még

Code: Egész kijelölése

nano ~/.local/share/applications/flatcam.desktop
----------------------------------------------------------
             [Desktop Entry]
             Version=1.0
             Type=Application
             Name=FlatCAM
             Comment=PCB CNC Routing Software
             Exec=/home/[b]USER[/b]/.local/bin/flatcam_launcher.sh
             Icon=/home/[b]USER[/b]/FlatCAM/assets/resources/flatcam_icon16.png
             Terminal=false
             Categories=Engineering;CNC;Electronics;
             Path=/home/[b]USER[/b]/FlatCAM
             StartupNotify=true
----------------------------------------------------------
chmod +x ~/.local/share/applications/flatcam.desktop
update-desktop-database ~/.local/share/applications