PostHeaderIcon Οπτικός προγραμματισμός και έλεγχος εργαλειομηχανής CNC τριών αξόνων

Ευρετήριο Άρθρου
Οπτικός προγραμματισμός και έλεγχος εργαλειομηχανής CNC τριών αξόνων
Λογισμικό
Όλες οι Σελίδες

VeNC flyier

Εισαγωγή

Στην παρακάτω εργασία θα μιλήσουμε και θα αναδείξουμε τον τρόπο και τα βήματα που απαιτούνται για την κατασκευή ενός ελεγκτή αριθμητικού ελέγχου τριών αξόνων υποβοηθούμενου από υπολογιστή. Επίσης θα αναφερθούν πιθανά προβλήματα που δημιουργούνται καθώς και οι λύσεις που ο χρηστής μπορεί να χρησιμοποιήσει για να τα αντιμετωπίσει.

.

 

Μια δεύτερη πτυχή της εργασίας, εκτός των προβλημάτων που πρέπει να επιλυθούν για την αξιοπιστία της κατασκευής, είναι και ο εύκολος χειρισμός του από τον χρήστη. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκε το πρόγραμμα VeNC (Visual Enhanced (C)NC ) το οποίο εισάγει τον οπτικό χειρισμό και προγραμματισμό της εργαλειομηχανής, κάνοντας έτσι την κατεργασία μια εύκολη διαδικασία (η αναφορά αφορά τον προγραμματισμό μόνο καθώς η κατεργασία ενός υλικού εξαρτάται από ποικίλους παράγοντες που αφορούν την μηχανική υλικών και απαιτεί αρκετή εξειδίκευση από το χειριστή).

Τέλος μέσα από τα κεφάλαια της εργασίας θα αναφερθούμε σε ένα-ένα αναλυτικά, τα βήματα υλικού και λογισμικού που απαιτούνται για την κατασκευή, τον έλεγχο αλλά και την προστασία των μονάδων.

 

Σκοπός

•Ο σκοπός της εργασίας αυτής είναι η κατασκευή ενός ελεγκτή αριθμητικού ελέγχου (CNC) 3 αξόνων.
•Η σχεδίαση περιλαμβάνει την επιλογή των υλικών (Hardware)
•Καθώς και τον προγραμματισμό για τον έλεγχο της κίνησης

Στόχοι

•Στόχος της εργασίας εκτός από την σωστή λειτουργία του ελεγκτή, είναι αυτός να είναι ιδιαίτερα φιλικός προς τον χρήστη.
•Για το σκοπό αυτό έχει δοθεί ιδιαίτερη έμφαση σε δυνατότητες όπως στον οπτικό προγραμματισμό, στην κίνηση σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας συσκευές κατάδειξης (ποντίκι, πληκτρολόγιο, κτλ..) οι οποίες μπορούν να καταγραφούν και να αποθηκευτούν κ.α.
•Το καθιστούν έτσι ιδανικό ακόμη και για κάποιον που δεν έχει δουλέψει ποτέ με CNC και δεν γνωρίζει τον προγραμματισμό τους.

 

Απαιτήσεις

Το υλικό (Hardware):

Βηματικοί κινητήρες
Κύκλωμα οδήγησης (H-Bridge)
Τερματικοί διακόπτες
Παράλληλη θύρα
Επεξεργαστική μονάδα (PC, ελεγκτής)

 

Το Λογισμικό (Software):

Αναλυτής κώδικα εργαλειομηχανών (G-parser)
Επιφάνεια γραφικών και διασύνδεσης με τον χρήστη (interface)
Γραμμική και κυκλική παρεμβολή χρησιμοποιώντας μόνο ακέραιους αριθμούς
Ανάπτυξη πλατφόρμας πραγματικού χρόνου (για χρήση των ρουτινών παρεμβολής)

 

 

-HARDWARE-

Υλικά που χρησιμοποιήθηκαν

Φρέζα Proxxon MF70

Για την κατασκευή της μηχανής χρησιμοποιήθηκε μια μικρή  χειροκίνητη φρέζα της εταιρίας Proxxon. Πρόκειται για το μοντέλο MF70 το οποίο έχει χώρο  εργασίας Χ=130mm, Y=45mm, Z=80mm.

Το βήμα του κάθε άξονα είναι 1mm/περιστροφή, ενώ το μοτέρ της κεφαλής είναι έως 22000 rpm.

mf70

 

H-Bridge

Η H-bridge και το λογικό κύκλωμα που  μετατρέπει τους παλμούς στα pin, dir  και step του  controller, σε σημα οδηγησης των βηματηκών κινητήρων είναι της εταιρίας CNC-PLUS.DE και επιλέχτηκε με βάση τα χαρακτηριστικά των κινητήρων για κίνηση σε 3 άξονες.
(παρόλο που το κιτ ηταν παραγγελία αποδείχθηκε οτι ο μετασχηματιστής ήταν μικρός για την κατασκευή και αλλαχθηκε με μεγαλύτερο)

H-bridge

 

Διασύνδεση με PC η uC

Για τη διασύνδεση απευθείας με τον υπολογιστή μέσω της παράλληλης θύρας ή με uC η H-bridge χρησιμοποίει  το εξής PinOut:

LPT port

•Pin 2: DirX
•Pin 3: StepX
•Pin 4: DirY
•Pin 5: StepY
•Pin 6: DirZ
•Pin 7: StepZ
•Pin 10: EndZ
•Pin 12: EndY
•Pin 13: EndX

Περισσότερα για την λειτουργιά της παράλληλης θύρας των υπολογιστών. (link)

 

 

Βηματικοί κινητήρες

Οι βηματικοί κινητήρες είναι της εταιρίας Sanyo-Denki και έχουν τα εξής χαρακτηριστικά:

•Μέγεθος NEMA23
•Ροπή συγκράτησης 1,65Nm
•Ρεύμα 2,5A (bipolar)
•Τάση 65V (MAX)

Περισσότερα για τον τρόπο λειτουργίας των βηματικών κινητήρων. (link)

 

 

-FT232- Μετατροπή USB σε UART (σειριακή)

•Ακόμη χρησιμοποιήθηκε ένα module μετατροπής USB-UART για τη σύνδεση του uC με USB.
•Το FT232 εκτός της μετατροπής από USB σε UART έχει και 4 GPIO (General Purpose I/O) όπου χρησιμοποιούνται για το handshake με τον ελεγκτή.
•Για την χρήση του FT232 με αυτόν τον τρόπο απαιτείται η χρήση Driver και βιβλιοθηκών DLL που δίνονται από τον κατασκευαστή.

Μικροελεγκτής

•Ο επεξεργαστής που χρησιμοποιήθηκε είναι της οικογένειας 8051 και συγκεκριμένα ο 89C51AC2
•H γλώσσα προγραμματισμού είναι assembly.
•Ενώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση G-κώδικα και χωρίς τη χρήση υπολογιστή (είναι αυτόνομος)


 

Παρακαλώ κάντε πρώτα login για να μπορείτε να κανετε σχολια.