Desenvolvimento de controlador CNC didático baseado em LinuxCNC e sistema embarcado

Abstract

No ambiente industrial, máquinas operatrizes operadas por comando numérico computadorizado (CNC) por vezes são a diferença entre a economia de tempo produtivo e, consequentemente, dinheiro. Conforme os processos produtivos avançam, são exigidas pela indústria máquinas mais robustas e soluções mais integradas, porém, para o ambiente educacional, onde uma mesma máquina pode operar por décadas já que não são tão exigidas quanto em uma fábrica, o objetivo é ensinar aos alunos através de métodos teóricos e práticos, o funcionamento de tais sistemas, bem como a sua integração com outros sistemas independentes e até mesmo o desenvolvimento de um sistema próprio. Visando tal panorama, o projeto tem por objetivo desenvolver uma plataforma que permita o controle de movimentação de equipamentos robustos e/ou didáticos de forma compacta, e para atingir tal objetivo é proposta a utilização de sistemas embarcados como principal elemento deste controlador, substituindo o tradicional computador desktop. Ao longo deste trabalho são realizados breves apontamentos de tecnologias disponíveis para realizar esta tarefa e, após a avaliação de cada possibilidade, a solução proposta foi a utilização da placa de desenvolvimento Raspberry PI em conjunto com a placa controladora BigTreeTech Octopus v1.1. A solução escolhida foi desenvolvida e analisada com testes em bancada analisando a geração de pulsos, tanto a sua quantidade quanto a sua frequência, e em uma guia de movimentação linear para analisar o comportamento de tais pulsos, apresentando resultados satisfatórios para o controle de máquinas que possuam até 8 eixos, o que representa uma grande parte se não todos os equipamentos desejados.

In the industrial environment, machine tools operated by computer numerical control (CNC) are often the difference between saving productive time and, consequently, money. As production processes advance, the industry demands more robust machines and more integrated solutions. However, in the educational environment, where a single machine can operate for decades since they are not as heavily used as in a factory, the goal is to teach students, through theoretical and practical methods, the operation of such systems, as well as their integration with other independent systems, and even the development of their own system. With this scenario in mind, the project aims to develop a platform that allows for the compact control of robust and/or educational equipment. To achieve this goal, it proposes the use of embedded systems as the main element of this controller, replacing the traditional desktop computer. Throughout this work, brief references are made to available technologies for this task, and after evaluating each possibility, the proposed solution was the use of the Raspberry PI development board in conjunction with the BigTreeTech Octopus v1.1 controller board. The chosen solution was developed and analyzed through bench tests, evaluating the pulse generation, both in terms of quantity and frequency, as well as in a linear motion guide to analyze the behavior of these pulses, presenting satisfactory results for the control of machines with up to 8 axes, which represents a large portion, if not all, of the desired equipment.