“ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΟΡΗΤΗΣ ΜΗΧΑΝΗΣ ΧΑΡΑΞΗΣ CNC ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ARDUINO ΚΑΙ ΒΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Abstract

Στα πλαίσια της πτυχιακής εργασίας σκοπός μας είναι η κατασκευή μιας φορητής μηχανής χάραξης με την βοήθεια της πλατφόρμας ενός μικροελεγκτή Arduino, καθώς και βηματικών κινητήρων. Γενικά, πρόκειται για μια εργαλειομηχανή η οποία είναι κατάλληλη για κοπή και χάραξη διάφορων υλικών. Ένας υπολογιστής μετατρέπει σε αριθμούς το σχεδιασμό που παράγεται από λογισμικό σχεδίασης (CAD). Οι αριθμοί μπορούν να θεωρηθούν ότι είναι οι συντεταγμένες ενός γραφήματος και ελέγχουν την κίνηση του κοπτικού μηχανήματος (στην δική μας περίπτωση ενός dremel). Με αυτόν τον τρόπο ο υπολογιστής ελέγχει την κοπή και τη διαμόρφωση του υλικού. Με τις CNC μηχανές δηλαδή, χρησιμοποιώντας κωδικοποιημένες οδηγίες που στέλνονται σε έναν εσωτερικό υπολογιστή δίνεται η δυνατότητα δημιουργίας βιομηχανικών εξαρτημάτων, χωρίς άμεση ανθρώπινη βοήθεια με ακρίβεια και ταχύτητα. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι των μηχανών NC, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια ευρεία ποικιλία υλικών. Τέτοιες εργαλειομηχανές χρησιμοποιούνται κυρίως από την βιομηχανία για την υλοποίηση εξαρτημάτων ακριβείας όπου το ανθρώπινο δυναμικό δεν θα μπορούσε να δημιουργήσει. Σημαντικό επίσης είναι ότι ο χρόνος που απαιτείται για την επίτευξη ενός εξαρτήματος είναι πολύ λιγότερος σε σχέση με τον χρόνο που θα έκανε ένας απλός εργάτης για να το κατασκευάσει. Το πιο σημαντικό στοιχείο μιας τέτοιας εργαλειομηχανής είναι η ακρίβεια του να αποτυπώνει πλήρως και χωρίς σφάλμα το ζητούμενο εξάρτημα. Γι αυτόν τον λόγο θα πρέπει να τοποθετηθούν όλα τα στοιχεία προσεκτικά ώστε να μην υπάρχει πιθανότητα σφάλματος. Πιο συγκεκριμένα θα αναλυθούν τα επιμέρους στοιχειά όπου με την βοήθεια τους θα γίνει εφικτή η υλοποίηση του μηχανήματος, αυτά τα στοιχεία είναι τα εξής: οι βηματικοί κινητήρες, οι οδηγητές των βηματικών κινητήρων, ο μικροελεγκτής Arduino, οι τερματικοί διακόπτες που θα βοηθήσουν στην ασφαλή και εντός ορίων λειτουργία των αξόνων, το DC τάσης τροφοδοτικό καθώς και το κοπτικό μηχάνημα. Τέλος, η επικοινωνία του μηχανήματος με τον υπολογιστή είναι απαραίτητη για την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος. Έτσι, η εργασία θα ξεκινά υλοποιώντας ένα σχέδιο με την βοήθεια ενός σχεδιαστικού προγράμματος και στη συνέχεια θα αποθηκεύεται σε μορφή gcode, μια γλώσσα με την οποία δίνουμε στο μηχάνημα να καταλάβει τα βήματα που πρέπει να κάνει ώστε να υλοποιηθεί το σχέδιο. Έπειτα το αρχείο g-code θα ανεβάζεται στο UGS platform το οποίο είναι ένα πρόγραμμα που συνδέει το Η/Υ με τον μικροελεγκτή και μας δίνει την δυνατότητα να αλλάξουμε τις ρυθμίσεις του μηχανήματος π.χ. την ταχύτητα των βηματικών κινητήρων, τον ορισμό των βημάτων που επιθυμούμε να δώσουμε στους κινητήρες κ.π.α..