Zentraler Steuerungsalgorithmus für ein 3-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum mit Matlab/GUIDE

Zurück zum übergeordneten Projekt: 3-D-Bearbeitungsmaschine (Projekt des Schwerpunkts GPE im Studiengang MTR)

Kategorie: 2019/ 2020_WS_MTR7_Praktikum_GPE

Autoren: Yannik Schäfer, Philipp Heer

Einleitung

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Das Praktikum Produktionstechnik ist Teil des Studienschwerpunktes Globale Production Enginieering im Studiengang Mechatronik an der Hochschule Hamm-Lippstadt. Diese Veranstaltung wird im siebten Semester durchgeführt und steht unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Mirek Göbel. In diesem Modul sollen die Studierenden durch einzelne Projekte das Ziel verfolgen, eine Ansteuerung für eine 3D- Bearbeitungsmaschine zu entwickeln. Die Thematik des hier vorliegenden Artikels befasst sich mit der Erstellung eines zentralen Steuerungsalgorithmus mithilfe von [[Mat als Grundlage unterschiedlicher Ansteuerungsvarianten. Das Projekt des Steuerungsalgorithmus wurde von Yannik Schäfer und Philipp Heer(WS 19/20) bearbeitet und baut auf die Inhalte des Projektes „Zentraler Steuerungsalgorithmus für ein 3-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum" der Studierenden Domenik Greune (WS16/17) und Robin Lehmann (WS16/17) auf.

Aufgabenstellung

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Die Aufgabe des Steuerungsalgorithmus soll es sein, aus dem G-Code einer CAM-Textdatei die benötigten Informationen zu lesen, um damit die Sollbahnen des Fräsers zu generieren. Die erhaltenen Daten sollen in einen String eingetragen und über die RS232-Schnittstelle übergeben werden. Zur besseren Übersicht der Funktionen wurde die Aufgabenstellung in drei konkrete Projektanforderungen eingeteilt.

1) Einlesen der Cam-Textdatei

In der Aufgabe des Einlesens soll zunächst die txt. Datei in MatLab eingelesen werden. Danach wird der G-Code in die einzelnen Bestandteile (G;X;Y;Z) unterteilt und in eine Matrix geschrieben.

2) Umwandeln der Daten in Koordinaten

Diese Aufgabe beschäftigt sich damit, dass die in der Matrix eingetragenen Daten und Befehle ausgelesen und die Verfahrenskoordinaten berechnet werden. Aus diesen soll danach ein String generiert werden.

3) Koordinaten über Schnittstelle ausgeben

Die letzte Teilaufgabe befasst sich mit der Ausgabe der Strings über die zuvor initialisierte RS232 Schnittstelle.

MATLAB

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MatLab ist ein Softwareprogramm des Unternehmens MathWorks um numerische Lösungen für wissenschaftliche Problemstellungen zu finden. Mithilfe dieser Software können unterschiedliche Anwendungen wie Programmierungen oder numerischer Berechnung durchgeführt werden. Im Weiteren dient MatLab zur Simulierung, Modellierung und auch Visualisierung. Durch das Einbinden zugehöriger Toolboxen ist der Funktionsumfang schnell erweiterbar und es besteht ein Zugriff auf eine große Anzahl an Programmbibliotheken.

Grafischen Benutzeroberfläche mithilfe MATLAB-Guide

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Um die Steuerungssoftware übersichtlich und einfach bedienbar zu machen, wurde eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) in MatLab verwendet. Um die GUI zu öffnen, muss die entsprechende MatLab- Funktion unter der die GUI ausgeführt wird mit dem Befehl „run Dateiname“ im Command window von Matlab oder mit dem Runbutton direkt aus dem Editor von Matlab aufgerufen werden. Abbildung 2 zeigt die GUI nach dem Öffnen. Nach dem Aufruf der Datei öffnet sich die GUI. Die GUI ist in drei Bereiche unterteilt. • Im oberen Bereich (Kommunikation und Schnittstelle) befinden sich zwei Pushbutton zum Starten und Stoppen der seriellen Kommunikation.