Μελέτη και Κατασκευή Συστήματος Κίνησης, Μετρήσεων και Ελέγχου σε Τρισδιάστατο Καρτεσιανό Ρομποτικό Μηχανισμό

Abstract

Η ταχύτατη εξέλιξη των βιομηχανικών αυτοματισμών, των ηλεκτρονικών ισχύος και των συστημάτων μετάδοσης κίνησης γενικότερα, τις τελευταίες τρεις δεκαετίες, έχει οδηγήσει σε ραγδαία μετάλλαξη της εγχώριας βιομηχανίας, καθώς εισέρχονται πλέον συστηματικά και με όλο και μικρότερο κόστος, οι ρομποτικοί μηχανισμοί και τα συστήματα NC (Numerical Control) στα μέσα παραγωγής, αυξάνοντας έτσι την ταχύτητα παραγωγής, την ακρίβειά της και μειώνοντας σημαντικά το κόστος της. Σε πολλές περιπτώσεις αυτό που προτιμάται είναι η αναβάθμιση παλαιότερων μοντέλων καρτεσιανών ρομποτικών συστημάτων, λόγω του σημαντικά μικρότερου κόστους σε σχέση με την αγορά νέου εξοπλισμού αλλά επειδή και τα μηχανολογικά μέρη των ρομπότ είναι σε καλή κατάσταση. Τα παλαιά μοντέλα που λειτουργούσαν με υδραυλικά συστήματα κίνησης και είχαν αναλογικές μεθόδους οδήγησης αντικαθίστανται πλέον με σερβοκινήτηρες και η οδήγησή τους γίνεται μέσω δικτύου χωρίς παρεμβολές από τυχόν ηλεκτρικούς θορύβους και με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια. Ο στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η αναβάθμιση του υδραυλικού καρτεσιανού CNC ρομπότ, που είναι τοποθετημένο στο Εργαστήριο των Δυναμικής & Κατασκευών της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Ε.Μ.Π., από υδραυλικό σύστημα κίνησης οδηγούμενο με αναλογικά σήματα σε σύστημα με ηλεκτρικούς σερβοκινήτηρες οδηγούμενο από έναν κεντρικό ελεγκτή (Motion Controller) όπου θα προστεθεί παράλληλα και μία εκτυπωτική κεφαλή κονιάματος (μπετόν). Σκοπός είναι στο τέλος της διπλωματικής εργασίας να μπορεί το καρτεσιανό ρομπότ να εκτυπώνει τρισδιάστατα σχέδια από κονίαμα, τα οποία θα έχουν φορτωθεί στον κεντρικό ελεγκτή από έναν υπολογιστή. Ο κεντρικός ελεγκτής θα δέχεται το σχέδιο που θα πρέπει να αποτυπώσει το ρομπότ σε μορφή G-Code. Θα προγραμματιστεί κατάλληλα ώστε να μπορεί να μεταφράζει τον G-Code σε καρτεσιανές κινήσεις μηχανής για να φέρει εις πέρας τη διαδικασία του χτισίματος-εκτύπωσης. Παράλληλα ο χρήστης θα μπορεί να επιβλέπει την λειτουργία του ρομπότ μέσω ενός Η/Υ και ενός συστήματος HMI (Human Machine Interface) το οποίο θα υλοποιηθεί και προγραμματιστεί παράλληλα. Η υλοποίηση/αναβάθμιση ενός τέτοιου συστήματος κίνησης προϋποθέτει τη σωστή μελέτη των απαιτούμενων δυνάμεων του ρομπότ, των συστημάτων μετάδοσης κίνησης που θα χρησιμοποιηθούν αλλά και κατάλληλο προγραμματισμό του κεντρικού ελεγκτή. Όλα τα παραπάνω θα αναλυθούν, θα επεξηγηθούν και θα υλοποιηθούν εντός των επόμενων κεφαλαίων.