Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Глава I. Сущность построения программно аппаратных комплексов с числовым программным управлением
Оборудование с числовым программным управлением. Назначения, функции, существующие решения и модели
Для введения в курс дела, определимся с основными терминами и значениями.
Числовое программное управление или ЧПУ — означает компьютеризованную систему управления, считывающую инструкции в G-code (технический формат данных для систем ЧПУ, описан далее) и управляющую станочной оснасткой и приводами металлообрабатывающих станков. ЧПУ производит интерполяцию движения обрабатывающего инструмента в соответствии с управляющей программой.
Это одно из многих определений числового программного управления, взятое из материалов википедии [24], в дальнейшем ЧПУ.
То есть основной отличительной функциональностью ЧПУ является компьютеризированная система управления, которая подразумевает наличие управляемого оборудования и управляющего терминала. В нашем случае, управляемым оборудованием будет многофункциональный станок на основе управления с ЧПУ и управляющим терминалом – ЭВМ со специальным программным комплексом.
Для решения поставленной задачи, необходимы методы с их алгоритмами управления систем с ЧПУ. Для решения конкретной задачи необходимо организовать взаимодействие следующих элементов комплекса:
- шаговый двигатель, далее ШД;
- механическая часть комплекса;
- силовые ключи управления ШД;
- автономный терминал управления силовыми ключами, контроллер с возможностью автономной работы без участия ЭВМ и вмешательства оператора;
- модуль формирования команд, отправляемых на контроллер для управления аппаратным комплексом;
- интерфейс обмена данными между модулем управления и управляемым контроллером;
- линии приема-передачи информации между управляющим модулем и аппаратным комплексом.
Существуют промышленные комплексы, позволяющие выполнять множество задач, требующих большую точность и большое количество операций с соблюдением строгих стандартов. В таких случаях, подобные системы намного упрощают и ускоряют работу в той или иной сфере. Большинство подобных систем ориентированы на обработку всевозможных материалов, начиная от гипса и заканчивая высокопрочными стальными изделиями. Также ЧПУ применяют в астрономической, авиационной, космической индустрии. Это сферы деятельности, в которых точность и оперативность играет главную роль.
Глава II. Реализация необходимых модулей управления станком ЧПУ
Формирование файла сверления для отправки на микроконтроллер
Для ведения диалога ПКßàМК был организован алгоритм «общения» станка ЧПУ с ПК через интерфейс RS232 [1], [6]. Для этого организован диалог между МК и ПК, используя некоторый набор управляющих и информационных команд. Также, было учтено, что на МК размер буфера составляет 256 байт. То есть, при отправке большей информации, происходят потери данных и, вследствие этого, возникает ошибка работы, как станка ЧПУ, так и всей системы в целом. Для этого было решено отправлять данные на МК пакетами, размер которых не будет превышать 256 байт.
Но также нам необходимо знать, что отправлять. Был составлен список команд, которые будут использоваться для обеспечения диалога ПКßàМК. Например, отправленная на МК, команда G 05 означает, что начинается операция сверления, G 22 – операция выжигание.
Операция сверления
Для сверлений отверстий необходимо знать координаты отверстия на плате и глубину опускания сверла. Для экономии времени и ресурсов, введем еще понятие начальной позиции сверла, то есть если рабочий ход сверла 100 мм, а толщина платы всего 3 мм, то нет необходимости полностью поднимать и опускать сверло над отверстием. Функция перемещения по координатам на МК организована таким образом, что при выполнении в первую очередь перемещается ось Z, а затем ось X и Y. Поэтому алгоритм сверления отверстия на МК будет следующим:
1. Получили команду G05 на сверление в основном цикле программы;
2. Передаем управление процедуре сверления;
3. Ожидаем строку с данными о начальной позиции сверла (ZN{значение}) и заносим его в переменную zn;
4. Ожидаем строку с данными о максимальной позиции сверла (глубина опускания сверла - ZH{значение}) и заносим его в переменную zh;
5. Ожидаем строку с командой DRL1 (старт сверления) и передаем управление в цикл сверления;
6. Ожидаем строку с командой DRL0 (конец сверления) и передаем управление в основной цикл программы, предварительно инициализировав станок ЧПУ, если нет такой строки, то выполняем далее;
7. Ожидаем строку с координатами в формате “{значение_X},{значение_Y}” и заносим их в соответствующие переменные. Переводим сверло в указанную позицию, ось Z в позиции zn, затем включаем электродвигатель сверла, опускаем сверло до позиции zh, и снова пункт 6;
При тестировании данного алгоритма не удалось добиться таких же результатов как в симуляторе на контроллере. После многих попыток изменения кода программы удалось добиться правильной работы на «реальном» устройстве, но пришлось пожертвовать правильными результатами в симуляторе. Это обусловлено несоответствием анализа конца строки симулятора и рабочего приложения с контроллером. В конечном результате удалось добиться успеха и произвести сверление пробных отверстий. При тестировании операции сверления было обнаружено, что точность станка не соответствует требуемой. После проведения серии тестирований, было установлено, что за один шаг шагового двигателя шпиндель станка ЧПУ проходит расстояние в 1,6 мм. Это значит, что невозможно будет сверлить отверстия для промышленных микросхем, так как не позволит существующая точность. Было решено увеличить точность позиционирования шпинделя станка. Для этого нужно увеличить передаточное число от ШД к кареткам. Для этого, были заменены существующие шестерни на соответствующие большего диаметра. Заменив шестерни быстрым монтажом сверху существующих и при помощи клея, а также удаления ШД от шестерни, как показано на рис. 2.5.1, были проведены еще несколько операций сверления.
Рис. 2.5.1. – увеличение передаточного числа от ШД к кареткам.
После модернизации станка вновь не удалось добиться желаемой точности. Теперь за один шаг ШД шпиндель станка ЧПУ перемещается на расстояние 0.8 мм. Это не то чего хотелось, но было решено оставить все так, как есть.
В программе рисования плат добавили объекты микросхем и некоторых компонентов, затем это все было импортировано через приложение и отправлено на станок для сверления отверстий на гетенаксе для приближения к поставленной задаче. Существующая погрешность станка частично компенсировалась программно, используя алгоритмы округления и учета коэффициента. После сверления отверстий, микросхема без усилий вошла в положенные отверстия. Этот факт еще раз убедил в необходимости увеличения точности станка.
При длительном тестировании было обнаружено, что иногда возникают ошибки сверления. Это обуславливается различными факторами, такими как помехозащищенность, отказ программных средств и различные неблагоприятные факторы. Для избегания данной проблемы было решено организовать систему контроля сверлимых отверстий и возможность контроля ошибочных операций с последующим исправлением ошибок. Была написана процедура, организующая все необходимые функции контроля целостности операций, а также все необходимые доработки. Главные параметры для анализа целостности берутся из контроллера из данных, которые поступают на ПК после каждой завершенной операции перемещения каретки. В этих данных содержится информация о текущей позиции шпинделя станка ЧПУ. То есть в ответ мы должны получить ту же строку, которую отправили, и если строки различны, значит «ошибка», и добавляем данную строку в список ошибок для последующего исправления. Этим нам удалось добиться безошибочного сверления отверстий. Далее задумано развитие данного пункта. Но пока оставим это на будущее развитие.
Ручной режим
Далее был создан модуль, который обеспечивает управление станком ЧПУ в режиме реального времени с набором различных команд. Команды управляют различными функциями станка ЧПУ. Среди них такие, как установка скорости, установка режима шага-полушага, включение-выключение двигателя сверла, перемещение каретки в трехмерном пространстве и другие. Все это было организовано использованием списка команд, взаимно понимаемых как контроллером, так и приложением, а также использованием уже имеющихся функций процедур на уровне, как микроконтроллера, так и на уровне ПК.
Описание используемых команд приведено ниже.
| Команда | Описание |
| G02 | Команда на вызов процедуры ручного управления |
| DRL1 | Старт процедуры |
| X10 | Позиция каретки по оси X |
| Y15 | Позиция каретки по оси Y |
| Z32 | Позиция каретки по оси Z |
| SLEEP5 | Время задержки между импульсами фаз (глобальная скорость) |
| RM1 | Выбор режима половинного шага – полного шагового |
| DRL0 | Конец процедуры |
| DR1 | Включение (1) выключение (0) двигателя сверла |
Данные команды распознаются контроллером и выполняются необходимые операции в соответствии с командами. На уровне приложения отправки данных команд, решение задачи ручного управление было достигнуто следующим образом. Созданы необходимые визуальные элементы управления позицией шпинделя станка, включением выключением электродвигателей, смены режимов и т.д. При изменении значений любого из элементов, по включению обработчика данного события отправляется существующая команда на МК. В ответ ожидается информация о текущем состоянии станка. Только после успешного получения ответа, вновь возможна отправка пакета данных на МК.
После тестирования данного режима на реальном устройстве, было обнаружено, позиционирование станка не всегда выполняется в соответствии с управлением в приложении. Так как обработчик событий изменения параметров отправляет данные только при изменении данных на форме приложения. А отправка пакета данных происходит только после получения подтверждения предыдущей операции. На выполнение операции, например перемещение каретки на определенное количество шагов, необходимо определенное время, и из-за этого пропускаются определенные пакеты данных. Для исправления данной ошибки было решено использовать либо очередь, что не совсем эффективно, либо организовать в C++ Builder таймер, в котором будет проводиться проверка соответствия данных на ПК и текущей позицией станка ЧПУ.
Выжигание
После выполнения ряда тестирований в режиме сверления и ручном режиме, существующий станок ЧПУ был оборудован, вернее, его шпиндель, головкой для выжигания на материале. Используя возможности созданного станка, можно выполнить выжигание, используя как точечный метод, так и метод «рисования».
Под точечным методом понимается выполнение операции выжигания путем точечного опускания головки шпинделя с термическим инструментом в заданной точке, задержка его в точке соприкосновения с материалом на котором производится выжигание, затем поднимание головки шпинделя и перемещение в другую точку плоскости и повторение операции.
Под методом «рисование» понимается выполнение операции выжигания путем перемещения термического инструмента на поверхности материала по заданной траектории кривыми линиями, прямыми и т.д.
В качестве термического инструмента была сконструирована головка, состоящая из крепления и контактных разъемов для силовых проводов с одной стороны, куска нихромовой проволоки с другой стороны, изготовленной в виде острого угла. Для питания «выжигателя» используется дополнительный адаптер питания от ручного «выжигателя» соединяющийся дополнительным проводом только во время выполнения операции выжигания.
Для выполнения данной операции был выбран точечный метод. Выбор зависит не только от собственного желания, но и как от технических причин, так и от программных.
Техническая причина обусловлена тем, что при движении выжигающего инструмента на поверхности материала из-за неровной поверхности и недостаточной жесткости инструмента, происходит сгибание инструмента и искаженность линий. Эта причина может быть устранена путем изготовления более точной и усовершенствованной механической части станка.
Программных причин, не позволяющих выполнять выжигание методом «рисования» на текущий момент всего две, которые могут быть решены путем изменения программного кода, как на микроконтроллере, так и в программном продукте управления станком.
На уровне микроконтроллера решение данной проблемы заключается в усовершенствовании программного кода и добавления модуля, в котором необходимо реализовать метод рисования кривых линий и прямых.
В программном продукте управления станком ЧПУ необходимо реализовать модуль конвертирования векторных файлов (например *.dxf – стандартный формат данных, используемый во многих программных продуктах для создания векторных изображений в формате Gerber) в блок данных для отправки на микроконтроллер. Второй вариант – создание модуля непосредственного рисования кривых линий, прямых, окружностей и т.д. и подготовка блока данных для отправки на микроконтроллер.
Программные причины небыли решены на текущий момент в основном из-за нехватки времени для реализации необходимых методом и создания модулей.
Для реализации точечного метода имеется почти готовый модуль сверления, который был немного изменен для выполнения операции выжигания по точкам. Будем полагать, что координаты отверстий – это координаты точек, только вместо сверла, необходимо установить инструмент «выжигатель», и сверло включать нет необходимости, а питание на «выжигатель» подается постоянно от отдельного источника питания. Опишем алгоритм выжигания по точкам.
I – На микроконтроллере:
1. Ожидание команды на выжигание;
2. Получение необходимых параметров для выполнения операции;
3. Ожидание команды на начало получения блока данных о точках;
4. Получение данных о координатах точки для выжигания;
5. Перемещение «выжигателя» в указанную точку;
6. Опускание выжигателя на указанную высоту для выжигания;
7. Временная задержка на поверхности материала на выжигание;
8. Поднимание выжигателя на начальную (указанную) высоту;
9. Если не пришла команда конца блока данных, выполнение с 4 шага;
10. Конец операции, инициализация станка.
Модернизация комплекса ЧПУ
Ранее описывалась модернизация станка, заключающаяся в увеличении передаточного числа от ШД к лентам перемещения кареток в координатах X и Y. Теперь, проанализировав еще раз модуль управления ШД на микроконтроллере, было решено увеличить точность программно. В первую очередь был проанализирован предполагаемый результат данного мероприятия. Теоретически, была поставлена задача: сократить минимальное расстояние перемещения каретки станка с 0.8 мм до 0.2 мм, что удовлетворило бы большинство потребностей при выполнении различных операций. То есть точность станка предполагается увеличить в 4 раза.
Разберем имеющийся алгоритм управления шаговым двигателем для перемещения на определенный имеющийся на данный момент минимальный угол.
| for(i=1;i<=ar;i++) //импульсы шаг Ось X вперед { PORTD.4 = 0; PORTD.7 = 1; //0001 delay_ms(sleep); PORTD.5 = 0; PORTD.4 = 1; //0010 delay_ms(sleep); PORTD.6 = 0; PORTD.5 = 1; //0100 delay_ms(sleep); PORTD.7 = 0; PORTD.6 = 1; //1000 delay_ms(sleep); } |
Данная подпрограмма вызывается при необходимости вращения шагового двигателя для перемещения каретки оси Х вперед на один шаг. Из цикла видно, что для этого необходимо отправить 4 импульса, как и описывалось в теории управления шаговым двигателем. Если подавать за один вызов управления ШД только один импульс, то в 4 раза сократится угол, на который провернется ШД, следовательно, и расстояние, проходимое шпинделем станка в координатной плоскости.
Остается только изменить данный модуль управления ШД. Для этого необходимо при подаче импульса запомнить позицию, чтобы при последующем вызове, подать «правильны» импульс во избежание нарушения схемы управления вращением ШД. Что и было сделано:
| for(i=1;i<=ar;i++) { //импульсы шаг Ось X вперед switch (bx) { case 0 : PORTD.4 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.4 = 1; bx++; break; // 0001 case 1 : PORTD.5 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.5 = 1; bx++; break; // 0010 case 2 : PORTD.6 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.6 = 1; bx++; break; // 0100 case 3 : PORTD.7 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.7 = 1; bx=0; break; // 1000 default :; } } |
В подпрограмме была введена новая переменная bx которая и выполняет функцию сохранения позиции. 4 импульса – 4 возможных значений в дополнительной переменной. При Подаче одного импульса – увеличивается значение bx на 1 и при следующем вызове подпрограммы будет подан «нужный» импульс. При достижении 4 импульса, переменная обнуляется, и цикл подачи импульсов будет продолжаться в соответствии с таблицей импульсов для управления ШД. Также была изменена подпрограмма перемещения каретки в противоположную сторону. Были изменены только подпрограммы управления ШД в режиме полного шага. В случае успешного тестирования будут изменены и подпрограммы управления ШД в режиме половинного шага.
Повторно был «прошит» микроконтроллер обновленной версией программного кода. При подаче питания успешно произошла инициализация станка. Загружено изображение для операции выжигания, просканировано, установлены параметры, нажата кнопка старт. После нескольких десятков строк обнаружено сильное искажение изображение на переносимом материале. Повторно проверены все параметры, изменено изображение, новь кнопка старт и вновь неправильная работа станка…
После нескольких тестирований, проанализировав ситуацию, было обнаружено, что причина в неправильном управлении ШД. Это обусловлено несоответствием подачи «нужных» импульсов при смене направления с прямого на противоположное. Это обусловлено неправильной организацией цикла управления ШД в обратном направлении. Теоретически был разработан алгоритм управления ШД в обратном направлении с любого момента управления в прямом направлении каретки. Соответственно были изменены необходимые участки подпрограммы. Вот пример перемещения каретки по оси Х в обратном направлении:
| for(i=1;i<=ar;i++) { //импульсы шаг Ось X switch (bx) { case 0 : PORTD.7 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.7 = 1; bx=3; break; // 1000 case 1 : PORTD.4 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.4 = 1; bx--; break; // 0001 case 2 : PORTD.5 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.5 = 1; bx--; break; // 0010 case 3 : PORTD.6 = 0; delay_ms(sleep); PORTD.6 = 1; bx--; break; // 0100 default : ; } } |
Сравнив с предыдущим фрагментов, видно, что переменная bx не увеличивается, а уменьшается, и порядок фаз подобран в соответствии с теоретическими расчетами.
Вновь был «прошит» микроконтроллер, инициализация, тестирование, и успешный результат. Цель была достигнута, теперь точность позиционирования в 4 раза выше, а от первоначального результата в 8 раз, и за один шаг, шпиндель проходит расстояние 0.2 мм.
После еще нескольких тестирований станка, было вновь доказано что для некоторых операции, необходимо управление в режиме половинного шага, так как нужна большая мощность перемещения станка, в основном в оси Х, так как это наиболее нагруженная часть станка.
Теоретически, используя управление в режиме половинного шага, таким же путем можно увеличить точность еще в 2 раза, но тогда появляется необходимость постоянного удержания импульса на определенных фазах как указано в таблице управления ШД в режиме половинного шага, что приводит к перегреву, как обмоток двигателя, так и силовых драйверов управления им. Поэтому было решено управлять ШД в режиме половинного шага двойными импульсами, тем самым, освобождая фазы от нагрузок. При этом точность позиционирования сохраняется.
| for(i=1;i<=ar;i++) { //импульсы полушаг Ось X Вперед switch (bx) { case 0 : PORTD.7 = 0; PORTD.4 = 0; delay_ms(sleep); //1001 PORTD.7 = 1; delay_ms(sleep); //0001 PORTD.4 = 1; bx++; break; case 1 : PORTD.4 = 0; PORTD.5 = 0; delay_ms(sleep); //0011 PORTD.4 = 1; delay_ms(sleep); //0010 PORTD.5 = 1; bx++; break; case 2 : PORTD.5 = 0; PORTD.6 = 0; delay_ms(sleep); //0110 PORTD.5 = 1; delay_ms(sleep); //0100 PORTD.6 = 1; bx++; break; case 3 : PORTD.6 = 0; PORTD.7 = 0; delay_ms(sleep); //1100 PORTD.6 = 1; delay_ms(sleep); //1000 PORTD.7 = 1; bx=0; break; default : ; } } |
Таким образом, была достигнута достаточная точность, которая также очень расширит возможность модуля сверления отверстий в отношении точности. Практически рассчитав новый коэффициент количества «шагов» ШД от пройденного расстояния, были внесены изменения в константы программного продукта управления ШД с ПК.
Ручное управление
Модуль ручного управления разработан для тестирования максимально возможных функций в ручном режиме, управляя отдельно каждой частью станка. При разработке остальных модулей, модуль ручного управления помог тестировать те или иные функции станка, для их применения в других модулях. Например, изменение временных задержек помогло установить оптимальное значение параметров, обеспечивающее быстрое и бесшумное перемещение частей аппаратного комплекса с минимальными вибрациями.
Передача управляющих команд активируется при нажатии кнопки «Старт». При управлении станком в модуле ручного управления выявлены некоторые недостатки. Это многократная отправка команд при медленном передвижении ползунков. Подобные недостатки решаемы программно. Благодаря данному модулю, были рассчитаны коэффициенты для остальных модулей управления, так как управление выполняется пошагово. Также рассчитано использование модуля ручного управления для установки начальных параметров при выполнении других операций – рис. 3.3.1.
Рис. 3.3.1. – Внешний вид модуля ручного управления
Выжигание
Модуль выжигания выполнен на базе модуля сверления, то есть алгоритм управления схож. Отличием является функциональность операции и исходные данные. В отличие от сверления, для выжигания необходимо выполнить намного больше операций, чем при сверлении.
Как известно, модуль сканирует изображение попиксельно. Например, для сканирования изображения разрешением 300*300 пикселей необходимо проанализировать 90 000 пикселей. Это занимает намного больше времени, чем при сверлении. И неудобство доставляет процесс сканирования большого изображения, когда возникает ощущение зависания приложения.
Загружаем изображение по нажатию кнопки, выпираем, открываем, оно появляется в соответствующем окне модуля. Сразу отображается размер в соответствующих полях, в нашем случае 87*202, и подсчитывается автоматически общее количество точек – 17574. Кнопка «Анализ» становится активной. Нажимаем, примерно 7 секунд, в соответствии с параметрами, отобранные пиксели закрашиваются синим цветом – рис. 3.4.1.
Рис. 3.4.1 – анализ изображения в модуле выжигания
В соответствующем поле видим, что выбрано 2214 точек. Это значительно больше чем при сверлении. Указав параметры, практически такие же, как и при сверлении, в отличие от времени задержки «выжигателя» на поверхности выжигания, нажимаем кнопку пуск. Для выжигания, предварительно, на станке необходимо установить выжигатель и подключить к нему питание (рис. 3.4.2.).
Рис. 3.4.2. – перенесение изображения на дерево выжиганием.
При перенесении текущего изображения в виде очертания девушки на лист фанеры, ушло примерно 22 минуты. Это время зависит как от начальных параметров, так и от размера переносимого изображения. При тестировании был перенесен рисунок размером 297 X 400, общее число точек – 118800, при анализе со средней интенсивностью – 22 589 точек. А перенос изображения «выжигателем» на материал заняло около 6 часов – рис. 3.4.2.
Рис. 3.4.2 – тестирование с большим количеством точек
Но при выжигании возник сбой компьютера, и произошла остановка процесса с отключением питания на аппаратной части комплекса. А при включении питания происходит перезагрузка микроконтроллера и инициализация с установкой в начальную точку координат. Хорошо, что операция практически закончилась. Поэтому стоит вопрос о ведении журнала и использования ранее описанного модуля ручного управления для установки начальной позиции. А также усовершенствовать аппаратную часть комплекса для «запоминания» последней позиции с реализацией спящего режима.
По сравнению с тестированием модуля выжигания при предыдущей дискретности перемещения шпинделя в 1 мм настоящая дискретность, большая в 4 раза, показала отличное качество выжигания. Также, было бы неплохо, контролировать интенсивность каждого пикселя, указывая при каждой команде время задержки. Это позволило бы отобразить изображение с широким спектром оттенков, что значительно украсило бы выжигаемое изображение.
Также при тестировании других изображений, обнаружилось, что при перенесении изображения на материал, происходит инверсия картинки. То есть необходимо программно компенсировать горизонтальную инверсию при переносе изображения. Но в целом, результат операции выжигания радует полученными результатами (рис. 3.4.4).
Рис. 3.4.4. – тестирование комплекса на протяжении 24 часов в сутки.
Во время выжигания, на изображении в модуле выжигания отмечаются выполненные точки. Также не хватает информации о том, какого размера фактически в миллиметрах будет перенесенное изображение, так как один пиксель изображения соответствует 0.2 мм на перенесенном рисунке, что также решаемо программно.
Дополнительно к приложению была разработана инструкция по пользованию, которая может быть вызвана из контекстного меню «Справка». В данном руководстве отражены основные моменты управления станком и работы программы. Практически любой пользователь сможет найти ответ на тот или иной вопрос, возникший при работе с комплексом, прочитав руководство. Однако интерфейс программы разработан таким образом, что все интуитивно понятно и просто, исключая незначительные настройки и параметры.
Заключение
При конструировании комплекса ЧПУ было решено немало задач, причем, некоторые из них так и остались не полностью разрешенными. Главное, удалось продемонстрировать применение числовых программных методов для реализации больших комплексов с применением ЧПУ.
Была разработана аппаратная часть, которая обеспечивает взаимодействие всех ШД, выключателей конечных положений кареток, платы управления и ПК через интерфейс RS232. Программная часть реализована таким образом, что есть возможность управлять всеми узлами станка, а также, благодаря открытому коду с комментариями, расширить функциональные возможности и модернизировать существующие модули управления.
Тестирование комплекса позволило объективно дать оценку результату работы над данным проектом. Как уже говорилось, есть плюсы и минусы. К плюсам можно отнести:
- функционирование комплекса как единой системы с ЧПУ;
- реализация нескольких функций на базе станка ЧПУ;
- подробный открытый код любого модуля, обеспечивающего работу комплекса:
- возможность совершенствования и расширения функциональных операций комплекса;
- гибкость комплекса и стандартизация интерфейсов обмена между устройствами;
К минусам были отнесены следующие моменты:
- неправильный расчет необходимого времени для реализации изначально поставленных задач;
- отсутствие автономного питания контролера для предотвращения сбоев на уровне контролера;
- отсутствие программных решений ускорения обработки исходных данных.
А также еще некоторые небольшие недостатки, которые связаны с удобством пользования комплексом, но которые не так просто решаемы в связи с непростым техническим уровнем комплекса.
Проанализировав все положительные и отрицательные моменты, можно сказать, что, в общем, работа достойна дальнейшего рассмотрения и расширения функциональных возможностей комплекса ЧПУ.
Возможно, данный комплекс будет взят за основу для реализации комплекса объемной 3-D обработки поверхностей и деталей, а также реализации различных алгоритмов построения фигур и кривых линий. Это позволить создать приближенный к CAM системе программно-аппаратный комплекс. 3-D обработка поверхностей может быть применена во фрезеровании на гипсе для создания трехмерных скульптур, а также в изготовлении неплоских деталей, на первом этапе, обрабатываемым материалом может быть пенопласт. В перспективе может быть рассмотрено применение лазера на шпинделе станка. Это позволит осуществлять сложные операции, такие как выделывание объемных деталей, путем выжигания точки в месте пересечения 2-х лазеров или на определенной глубине.
Дополнительно возможна реализация гравировального комплекса, как для стекла, так и для гранита, мрамора, дерева, неплотных металлов. Возможностей у подобных комплексов множество, это обусловлено гибкостью программных средств на ЭВМ и ограничено лишь творчеством и вложениями в развитие комплексов с ЧПУ.
Используемая литература
1. Ан П., «Сопряжение ПК с внешними устройствами», Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, 2001. – 320 с.: ил.
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х томах. Москва. «Машиностроение». 2001.
3. Дейтел Х., Дейтел П., Как программировать на C++ – 1001 с.
4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин, М. Высшая школа, 1985.
5. Коровин Б.Г., Прокофьев Г.И., Рассудов Л.Н. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами.
6. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232. Связь между компьютером и микроконтроллером. – М.: Радио и связь, 2004. – 168 с.: ил.
7. Левин И.Я. Справочник конструктора точных приборов. Москва. ОБОРОНГИЗ. 1962.
8. Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов. Ленинград. «Машиностроение». 1973.
9. Мортон Джон, Микроконтроллеры AVR. Вводный курс, пер. с англ. – М.: Издательский дом «Додэка - XXI», 2006. – 272 с.: ил. (Серия «Мировая электроника»).
10. Орлов П.И. Основы конструирования. В 3-х томах. Москва. «Машиностроение». 1977.
11. Под редакцией академика Емельянова С.В. Управление гибкими производственными системами. Модели и алгоритмы.
12. Под редакцией Макарова И.М. и Чиганова В.А. Управляющие системы промышленных роботов.
13. Под редакцией профессора Сазонова А.А. Микропроцессорное управление технологическим оборудованием микроэлектроники.
14. Справочник. Приборные шариковые подшипники. Москва. «Машиностроение». 1981.
15. Справочник металлиста. В 5 томах. Под ред. Богуславского Б.Л. Москва. «Машиностроение». 1978.
16. Фадюшин Л., Музыкант Я.А., Мещеряков А.И. и др. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков. М.: Машиностроение, 1990.
17. Шпак Ю.А. Программирование на языке C для AVR и PIC микроконтроллеров – К.: “МК Пресс”, 2006 – 400 с., ил.
18. http://avr123.nm.ru/ - микроконтроллеры AVR, описание, инструкции.
19. http://cec-mc.ru/ - устройство ШД, управление, применение.
20. http://cnc-stanky.narod.ru/ - ЧПУ станки, виды, устройство.
21. http://hobbycnc.hu - Комплексы с ЧПУ за рубежом.
22. http://imafania.boom.ru – Самодельные комплексы с ЧПУ.
23. http://proteus123.narod.ru/ - краткий курс - самоучитель PROTEUS.
24. http://ru.wikipedia.org/wiki/ - справочная википедия.
25. http://sapr2000.ru/ - САМ-системы, описание, методы.
Глава I. Сущность построения программно аппаратных комплексов с числовым программным управлением
Дата: 2019-12-22, просмотров: 213.