CNC mašine i programiranje

CNC (Computer Numerical Control) tehnologija se svake godine razvija i pri tome se  javljaju nova unapređenja.Ovo važi kako za softverski tako i za hardverski deo. Ova tehnologija je nekad bila dostupna velikim kompanijama, ali danas je dostupna skoro svima, jer se hiljade mašina zasniva na CNC tehnologiji. CNC u prevodu znači kompjutersko numeričko upravljanje mašinama, tj programiranje mašina kao sto su glodalice, strugivi, obradni centri pomoću računara.Na sledećoj slici je prikazana CNC mašina:

Slika 1. CNC stona glodalica

Da biste se bavili CNC mašinama potrebno je znati sledeće:

• dizajn-planirati šta mašina treba da proizvede
• sledeća tačka je prevod dizajna u računar
• kontrola-usmeravanje pokreta masine
• prevod dizajna u jezik mašine
• mašinstvo-pravljenje željenog proizvoda po merama i specifikaciji.

Svaka CNC mašina sadrži u sebi softver uz pomoć koga se vrši programiranje kretanje alata. Programiranje kretanja alata je dat kao primer softver Match3.

Na sledećoj slici je prikazan izgled tog softvera:

Slika 2 Prikaz prozora za programiranje glodalice

U ovom softveru se unose kordinate duz x, y, z ose kretanja alata, kao i definisanje brzine kretanja vretena koji nosi alat. Jedna od karakteristika CNC mašina je broj upravljanih osa.Svaka osa prestavlja jedno nezavisno pomoćno kretanje, translatorno u pravcu koordinatnih osa ili obrtno oko njih. Za definisanje uzajamnog položaja alata i predmeta obrade najčešće se primenjuje Dekartov koordinatni sistem X, Y, Z. Smerovi kretanja alata određuje se na osnovu pravila tri prsta desne ruke.Osim definisanja alata vrši se i definisanje radne tačke radnog stola na kojem se nalazi obradak. Postoji nekoliko tačaka rada koje su karakteristične za CNC mašine.Pre svega to su: referentna tačka R, nulta tačka mašine M, nulta tačka radnog predmeta W i startna tačka alata B.

Obradak se postavlja na radni sto i pri tome radni sto ima definisanu svoju nultu tačku.Radni sto se može kretati ili mirovati. Softverski se definišu i koji se alat koristi.Alati su definisani pomoću sifri T00, T01, T02...Programiranje rada CNC mašina se vrši pomoću g koda,tj ručno unošenje naredbi pomoću računara u mašinu.

Evo jednog dela programiranja CNC glodalice u G kodu:

G-kod je jezik pomoću kojeg se komunicira sa mašinom.

G-kod je u stvari jedan tekstualni fajl u kome se nalazi skup naredbi kojima se vrši upravlјanje.

U nastavku je dat primer jednog takvog koda sa objašnjenjima (dat je primer za struganje):

N1 %

( N1 označava redni broj bloka u kome je data naredba; % označava početak i kraj svakog programa)

N2 G18 G40 G90 G80 G28

(G18--označava izbor XZ radne ravni, što odgovara struganju;

G40-služi za gašenje svih korekcija alata po poluprečniku;

G90--ovo je naredba za uklјučivanje unosa apsolutnih koordinata;

G80-gašenje ciklusa obrade, preporučlјivo je pošto ne znamo da li se vršila neka obrada ranije;

G28-naredba za povratak u HOME poziciju (tj referentnu tačku odakle alat kreće da obrađuje.)

N3 M06 T0101

(M06--naredba za pozivanje alata gde prvo 01 označava broj alata, a drugo 01 njegovu korekciju)

N4 M04 S2000

(M04-naredba za uklјučivanje vretena u smeru kazalјke na satu gledano iz vrha Z-ose a

S2000 broj obrtaja vretena)

N5 G00 X22 Z2

(G00 je naredba za linearnu interpolaciju maksimalnom brzinom kretanja gde su X i Z koordinate gde će alat da se pomeri)

N6 G01 X22 Z-46 F150

(G01 označava linearnu interpolaciju radnim hodom i njegova brzina se definiše sa F gde brojevi označavaju brzinu kretanja alata; X i Z su koordinate)

N7 G01 X32 Z-46

N8 G00 X32 Z2

N9 G00 X16 Z2

N10 G01 X16 Z-25 F150

(F funkcija mora da se ponovo unese zato što je poništena brzim hodom-u bloku)

N11 G01 X32 Z-25

N12 G00 X32 Z2

N13 G00 X12 Z2

N14 G01 X12 Z-25 F150

N15 G01 X32 Z-25

N16 G00 X32 Z2

N17 G00 X8 Z2

N18 G01 X8 Z0 F150

N19 G01 X12 Z-13 F150

N20 G01 X32 Z-13

N21 G00 X32 Z2

N22 M01

(M01 označava programsku pauzu)

N23 M04 S2400

(Sada smo povećali brzinu obrtanja glavnog vretena sa 2000 na 2400 obrtaja)

N24 G00 X6 Z2

N25 G01 X6 Z0 F200

N26 G01 X10 Z-13

N27 G01 X10 Z-25

N28 G01 X15 Z-25

N29 G03 X18 Z-28 R3 F150

G03 je naredba za kružnu interpolaciju u smeru suprotnom od smera kretanja kazalјke na satu gledano iz vrha Z-ose; X i Z su koordinate krajnje tačke; R je predviđeno za unos veličine radijusa kružnog luka; F je obavezno navesti i u ovom bloku)

N30 G01 X18 Z-46 F200

N31 G02 X26 Z-50 R4 F150

(G02 je naredba za kružnu interpolaciju u smeru kazalјke na satu gledano iz vrha ose upravne na radnu ravan - ostalo je sve isto kao u bloku sa G03 )

N32 G01 X32 Z-50 F200

N33 G00 X32 Z2

N34 M30

(označava kraj programa i premotavanje na početak)

%

Osnove za rad sa Cnc mašinama dat je na sledecim linkovima:

http://www.iim.ftn.uns.ac.rs/mehatronika/attachments/article/149/cnc_programiranje.pdf

http://drugasansa.rs/wp-content/uploads/2011/05/Obuka-za-rukovaoca-CNC-masinama.pdf

DODATAK:

Na sledecem snimku je dat prikaz rada CNC mašine kao i određena vrsta softvera koji se koristi za crtanje i realizaciju izrade komada koji treba da se pretvori u gotov proizvod. 

Video zapis 1 

Ovaj video snimak pokazuje da se radi o EMCO Concept Mill 55 obradnom centru sa sistemom upravljanja SINUMERIK 840D. Za rad su korisceni Solid Works 2010 trial verzija kao i Solid Cam 2010 trial verzija. Uz pomoc Solid Worksa se vrši crtanje komada koji treba da se obradi, a uz pomoc Slid Cam-a se vrši izbor alata koji se koristi za obradu komada, kao i operacije koje se trebaju izvrsiti da bi komad postao gotov proizvod.

Post je urađen uz pomoc linkova koji su datu na strani zanimljivi sajtovi.

ASIMO humanoidni robot

U ovom postu ću govoriti šta su humanoidini roboti.Kod nas je to tabu tema da ne kažem da malo ljudi zna sta je to.Tehnologija je počela da se razvija u korist čoveka. Hoću reći da je čovek tehnologiju okrenuo u svoju korist. Mnogi će se zapitati sta je to ASIMO humanoidni robot? Pa da počnemo.

ASIMO potiče od engleske reči Advanced Step in Innovative MObility što u prevodu znači "napredni korak u inovativnoj mobilnosti". Ova vrsta robota je nastala u kompaniji Honda kao plod dugotrajnog istraživanja programa za razvoj humanoidnih robota.

Ova vrsta robota je zamisljena tako da pomažu ljudima u svakodnevnom životu. Njegova visina je 130 cm (širine je 450mm) i jednake je visine čoveka kada sedi.

Najsavršeniji ASIMO robot je prve korake napravio u Evropi 2007 godine.Na sledećoj slici je prikazana hronologija razvoja ove vrste robota:

Slika 1. Hronologija razvoja ASIMO robota

ASIMO je lagan i kompaktan, ima sposobnost da komunicira i radi u harmoniji sa ljudima, prijatnog je dizajna, može da prima i dodaje predmete, odlikuje ga i napredna tehnologija pri hodu i trčanju. ASIMO robot prepoznaje objekte tako što poseduje posebnu vrstu tehnike. Može samostalno da mapira okolinu koristeći kamere koje mu služe kao oči i na taj način registruje prepreke. Sposoban je da prepozna ljude koji mu dolaze u susret i zaustavi se dok mu oni ne oslobode prolaz.

Slika 2. Prikaz kamera uz pomoć kojih se robot snalazi u prostoru

Pri hodanju ASIMO može da koristi stepenice.Uz tehnologiju koja je ugrađena u njemu može lako da komunicira sa ljudima. ASIMO hoda na osnovu „kontrole predviđanja kretanja“, tj. predviđajući sledeći potez i prebacujući težište shodno tome. Veoma je stabilan, čak i kada se iznenada pokrene. Kombinuje memorisane obrasce za start, brzinu, usporavanje, zaustavljanje, okretanje, kako bi se kretao bez problema.

Kao čovek, ASIMO robot dok trči, ne dodiruje uvek tlo sa obe noge. To je postignuto putem proaktivne kontrole njegovog držanja koje mu omogućava da trči brzinom od 6 km/h. Trčanje u kružnici (5 km/h) zahteva da se robot uravnoteži nasuprot centrifugalnoj sili, koja deluje na njega dok trči ukrug. To je postignuto pomeranjem težišta robota od njega ka centru kruga.

ASIMO robot u sebi ima sistem za ravnotežu tako da prilikom hodanja ili trčanja ne može da padne.Pad može da uzrokuje samo kvar na sistemu za ravnotežu.Ovaj robot je opremljen sistemom za napajanje koji se sastoji od 51,8 litijum-jonskom baterijom, koja može da radi oko 40 minuta u kontinuitetu. 

Osnovni koncept je da se postigne više mobilnosti koja će omogućiti robotima da pomažu ljudima i žive sa njima u harmoniji. Iako još nije spreman za ovakve namene, razvoj ASIMO robota vodi u pozitivnom pravcu.

Na sledećoj slici je prikazan izgled ASIMO robota u punoj veličini:

Slika 3. ASIMO robot

Galerija slika ASIMO robota:

Ovaj post je urađen uz pomoć sajta za robote Honda.

Da li je veštačka ruka uskoro dostupna?

Nauka i tehnologija su počeli naglo da se razvijaju.U skorijoj budućnosti čoveka će da zamene roboti.Pri konstuisanju raznih vrste senzora i elektronike robot je doveden do savrsenstva.U nekim svojim funkcijama u potpunosti mogu da zamene čoveka. Najveća primena robota je u industriji gde mogu zameniti čoveka na opasnim radnim mestima. Međutim  počeli su da se koriste u domaćinstvu gde mogu pomagati čoveku.Kasnije su naucnici izumeli kako zameniti i neke delove čovekovog tela.

U ovom postu ću vam govoriti o izumu veštačke ruke koja u potpunosti mogu zameniti čovekovu ruku.Ta ruka se sastoji od velikog broja čipova i senzora koja se može povezati sa čovekovim mozgom. Na sledećoj slici je prikazan izgled te ruke:

Slika 1 .Mehanička ruka

Ovu vrstu mehaničke ruke je izumela američka organizacija DAPRA koja se bavi vojnom industrijom.Ova ruka ima visok stepen preciznosti pri radu.Na vrhovima prstiju i na dlanovima ove vrste ruke nalazi se veliki broj programiranih čipova i senzora uz pomoč kojih se može kontrolisati i programirati kretanje ruke.Uz pomoć specijalnih čipova ova ruka se povezuje s mozgom i može zameniti pravu ruku.Vestačka ruka se sastoji od nadlaktice,podlaktice, zgloba koji povezuje nadlakticu i podlakticu, šake i još jednog zgloba koji povezuje šaku sa podlakticom. Istraživanje koje je trajalo 5 godina i vredno 100 miliona američkih dolara, bi omogućilo ljudima sa urođenim nedostatkom da osete draži normalnog, potpunog života.

Kada se sve sabere i oduzme, pojava DARPA prostatičke ruke može, na neki način, uvesti dvostruku revoluciju: prva je u domenu kvaliteta života ljudi sa fizičkim nedostatkom ili nedostacima, a druga bi ubrzala proces iskorišćenja naučnih dostignuća, a samim tim, i kvalitet života svih nas.

Evo jedan zanimljiv video o robotu:

Snimak 1. Neo robot

Primena termovizije u Srbiji

Svako telo emituje toplotu, tj.infracrveno zrači.Termovizijsko snimanje se izvodi termovizijskim uređajem i prestavlja beskontaktnu metodu snimanja tela koje se nalazi na nekoj udaljenosti.Ova vrsta uređaja nastala pre svega zbog potrebe povećanja efikasnosti pri osmatranju noću i u uslovima manje vidljivosti.Važnu ulogu u izgradnji termovizijskih uređaja imaju IR (InfraRed) senzori.
Termovizijska snimanja se koriste da bi se osigurao proizvodni proces u pogonu bez zastoja i izbegli kvarovi.Da bi se osigurao proizvodni pogon, mnoge industrijske grane su se odlučile za izradu preventivnog programa održavanje predviđanjem.Ovim snimanjem se mogu detektovati kvarovi, tj. preventivno se može uvideti mesto na kojima će kvar nastati. Termovizija ima ulogu pregledanja naponskih transformatora kao i opreme visokog, srednjeg i niskog napona. Pri detekciji zagrevanja u mnogim slučajevima ukazuje na stanje kvara.

Velika prednost termovizijskog snimanja je u tome što se može obavljati kontrola elektricnih sistema koji su pod opterećenjem.

Nove tehnologije omogućavaju razvoj novih infracrvenih uređaja koji koriste dvodimenzionalne nizove bolometarskih senzora.Jedan od takvih uređaja je infracrvena kamera.

Na sledećoj slici je prikazana jedna vrsta IR kamere:

Slika 1 Kamera IR FlexCam

Svaka termovizijska kamera prilikom kupovine ima softver uz pomoć koga se vrši analiza termovizijskog snimka koji je nastao uz pomoć termovizijske kamere.

Najveća primena IR kamera kod nas je u sledećim oblastima:

• mašinstvo
• energetika
• elektronika
• medicina
• arhitektura
• građevinarstvo itd.

Neki od praktičnih primera primene su lociranje instalacija i nepravilnosti na njima (voda, podno grijanje, gasovodi…) kontrola ispravnosti transformatora, električnih vodova, sklopki, ležajeva, osovina, pumpi, provera kotlova, ventila…

Na sledecoj slici je prikazan termovizijski snimak motora i na njemu se vidi tačno gde se pregrejava motor, tj kvar na njemu.

Slika 2. Termovizijski snimak elektrototora sa leve strane i obican snimak s desne

Kod hidro sistema se upotrebljava za detektovanje kvara kod sistema centralnog grejanja, kanalizacionih sistema,toplovodnih sistema.

Praktična primena kod ove vrste sistema prikazana je na sledecoj slici:

Slika 3 Termovizijski snimci

Na slici 3 se tačno detektuje gde izolacija nije dobra i to uz pomoć temperaturske skale koja se nalazi u softveru kamere.

Kao sto termovizijska kamere ima velike prednosti tako i ima i svojih mana, a to su:

• ne može se koristiti u atmosferi sa mnogo vodene pare
• kada se posmatra objekat čija je temperatura veca od kalibracione temperature kamere
• kada posmatramo objekat koji je poluprovidan za infracrveno zračenje i td.

Kod nas ova tehnika nije bas mnogo ozivela, kao u razvijenijim zemljama zbog toga sto je oprema veoma skupa.Cene ovih kamera se kreću u različitim opsezima.Vrednost te opreme se kreće oko 5000e i skuplje.

Dodatak

U sledećem primeru je dat transformator kao i analiza termovizijskog snimka.Transformator je izrađen od boje čija je emisivnost na 0 stepeni Celzusa iznosi 0.94.

Slika 1 Transformator

Slika 2 Termovizijski snimak transformatora

Slika 3 Prikaz histograma analize transformatora

Robot Studio

Softverski paket Robot Studio

Robot Studio je program uz pomoć koga se može izvrsiti programiranje putanje rada robota.Ovaj program je konstruisan za ABB vrstu robota.Uz pomoc ovog softvera se moze projektovati graficko i simulaciono kretanje robota.Robot Studio je savrsen alat koji se koristi tokom faze planiranja za izradu robotskog sistema.Ovo se vrši pomoću razlicite vrste robota kao sto su transportni roboti, pozicioneri koji se nalaze u bogatoj biblioteci Robot Studia.

Prilikom startovanja ovog softvera prikazuje se sledeci prozor:

Pritiskom na New station vršimo odabir radne jedinice tj.robota:

Na sledecoj slici je prikazan proces zavarivanja pomocu robota IRB 2400 L

U ovom video zapisu je prikazan robot koji vrsi zavarivanje viljuske za bager.Na vrhu robota tj.na robotskoj ruci nalazi se alat za zavarivanje.Crvena putanja u ovom zapisu prestavlja kretanje alata u procesu zavarivanja.

Osim zavarivanja roboti se mogu koristiti u procesu paletiranja, transporta, farbanja, montaže, bušenje, brušenje i td.

Kontrolna jedinica ove vrste robota prikazana je na sledecoj slici:

http://www.youtube.com/watch?v=rZ4_iewT6PA&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=WkiTUwQFixo&feature=related

http://www05.abb.com/global/scot/scot352.nsf/veritydisplay/bc41fbd44d27517ac12579e2005502f1/$file/3hac032104-en.pdf

http://www.processonline.com.au/articles/31377-With-a-human-touch-how-robots-have-learned-to-polish

http://www.youtube.com/user/AbbRoboticsIrb4600

http://www.youtube.com/watch?v=tZ_t7xjCaJ4&feature=plcp

Upravljanje robotom pomoću IPhona

Sa razvojem tehnike dolazi i do razvoja softveta.Neki naučnici su u Nemačkoj programirali robota marke RX160 sa 6 osa kretanja sa smart telefonom.Staubli Robot Cotrol je androidna aplikacija Uz pomo. te aplikacije istaliranog na mobilnom telefonu uz pomoć bežične veze vrši se programiranje kretanjja robota.

Robot se može kretati duž x,y i z ose pri tome vršeći rotaciono i translatorno kretanje.ored samog odabira tačaka, možemo upravljati osama svakog zgloba. Jednostavnim naginjanjem iPhona uz obeleženu osu, takođe, možemo upravljati ovim industrijskim robotom.

 Pogledajte kako iPhone upravlja industrijskim robotom:

CAD/CAM tehnologija

Prva generacija CAD (Computer-aided design-kompjuterski podrzano konstruisanje) koja je nastala pedesetih godina prošlog veka nije podržala mogućnost interaktivnog rada sa korisnicima.CAD sistemi su prvobitno nasli primenu u avio i auto industriji. Može se slobodno reči da je CAD tehnologija zamenila papir i olovku, tj racunarom se vrši crtanje i projektovanje. 

Slika 1 CAD sistem

CAD sistem se sastoji od sledećih elemenata:

• Konstruktor,korisnik-inzenjer-potrebno je da inzenjer poznaje rad na softveru
• Hardver čini računar i prateća oprema
• Softver-njega čini proram CAD sa kojim rukuje konstruktor, a pored toga i programe MS offica
• Problem i konstrukcioni zadatak predstavlja ulaz u proces konstruisanja i razvoja proizvoda. 

Prilikom razvoja hardvera računara dolazi i do razvoja i odgovarajućih softvera. Dolazi do pojave CAM (Computer-aided manufacturing)koje sluze za modeliranje mašinskih delova.Ova tehnologija prikazuje proces obrade nekog mašinskog elementa.U programima koji se koriste pri projektovanju postoje 2D i 3D alati i uz pomoć njih se mogu virtuelno videti pravljenje i izrada nekog dela.

Slika 2. CAM sistem

Elementi CAM sistema su:

• ulaz za CAM sistem predstavlja CAD model
• hardver u CAM sistemu čini pre svega numerički kontrolisna mašina (CNC), obradni centri, fleksibilni
• zbog prethodnog aktivnosti korisnika u CAM sistemu (posebno kreativne) su znatno manje od aktivnosti korisnika CAD sistema
• sistem itd., kao i računar

Danas ozbiljna proizvodnja nije zamisliva bez CAD/CAM tehnologije, zbog toga je praćenje najnovijih trendova u ovom područiju je od velike važnosti.U recesijskom vremenu jedan od najsigurnijih nacina za povećanje konkuretnosti je ulaganje u nove programe i obuku CAD-CAM tehničara,

Dobijanjem Cad crteža od kupca smanjuju se prazni hodovi CNC mašine ioptimizira se izrada, a samim tim i cena proizvoda.

Proizvodnja uz CAD nacrte ima još jednu prednost, a to je bespotrebna komunikacija oko tehničkih pitanja i eventualnih nejasnoća. 

Na sledecoj slici je dato kako se elemet sa papira preneo na racunar:

Najrasprostranjeniji CAD softveri su: 

– Applicon Bravo  

– Autodesk Surface Studio (ranije Alias/Wavefront) 

– Autodesk AutoCAD                                                                www.autodesk.com 

– Autodesk Mechanical Desktop 

– Autodesk Inventor 

– Baystate Technologies Cadkey 

– Bentley Systems MicroStation                                              www.bentley.com 

– CoCreate SolidDesigner 

– CoCreate ME10 

– Dassault Systemes CATIA                                                    www.3ds.com 

– IBM CATIA 

– Matra Datavision Euclid3 – MCS Anvil Express 

– MicroCADAM Helix 

– PTC Pro/DESKTOP                                                                www.ptc.com 

– PTC Pro/ENGINEER 

– SDRC Artisan Series 

– SDRC I-DEAS Master Series 

– SDRC Imageware Surfacer 

– SofTech (Adra) CADRA 

– SolidWorks SolidWorks 

– Think3 (CAD.LAB) Eureka Gold 

– Unigraphics Solutions Solid Edge                                           www.ugs.com 

– Unigraphics Solutions Unigraphics 

– Varimetrix VX Modeling 

– Visio IntelliCAD 

– Visionary Design IronCAD 

– … 

Najrasprostranjeniji CAM softveri su: 

– DelCAM PowerMILL                                                                www.delcam.com 

– MasterCAM Mill, Lathe...                                                         www.mastercam.com 

– EdgeCAM EdgeCAM                                                              www.edgecam.com 

– FeatureCAM                                                                             www.featurecam.com 

– Espirit