Desarrollos de perfiles polinominales 3D basado en FPGA para control de posición en máquina fresadora CNC

Los sistemas de control numérico computarizado (CNC) tienen un fuerte impacto en las aplicaciones industriales donde se requiere el control de máquinas herramienta. Los objetivos más importantes del sector industrial en la manufactura son la mejora en la calidad, la continua reducción de costos y ac...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Arturo Yosimar Jaen Cuellar
Tipo de recurso: tesis de maestría
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2011
País:México
Institución:Universidad Autónoma de Querétaro
Repositorio:Repositorio Institucional de la Universidad Autónoma de Querétaro
OAI Identifier:oai:ri-ng.uaq.mx:123456789/255
Acceso en línea:http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/255
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:CNC Control system
FPGA
Sistema de control CNC
VHDL
INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Descripción
Sumario:Los sistemas de control numérico computarizado (CNC) tienen un fuerte impacto en las aplicaciones industriales donde se requiere el control de máquinas herramienta. Los objetivos más importantes del sector industrial en la manufactura son la mejora en la calidad, la continua reducción de costos y acortar los tiempos en el desarrollo del producto y proceso. Sin embargo, los sistemas CNC comerciales existentes se caracterizan por ser de arquitectura cerrada y propietarios, es decir, no permiten la integración de sistemas u equipo ajeno al de su propia marca. Los algoritmos descritos en sus controladores no son transparentes y son completamente fijos. Por tanto, es imposible integrar módulos de diseño propio con funciones específicas para mejorar el desempeño del sistema, o incrementar su funcionalidad. Además, se trata de sistemas cuyos costos de adquisición son elevados. Debido a lo anterior, en este trabajo se propone el desarrollo de perfiles polinomiales en 3D basado en FPGA para el control de posición de una máquina fresadora. La plataforma de pruebas para la implementación de la propuesta consiste en una máquina fresadora vertical de tres ejes CNC reconvertida. Se desarrolla la arquitectura del sistema completo para para la implementación del método. El sistema se compone de tres módulos principales para su implementación: el generador de perfiles, el generador de trayectorias y un controlador PID (Proportional-Integral-Diferencial). Además se incluyen algunos módulos adicionales para la identificación de los parámetros de la planta, y una interfaz de comunicación USB (Universal Serial Bus). La descripción del sistema se realizó en código VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) y fue implementado en una tarjeta controladora de 4 ejes basada en un dispositivo de alto desempeño FPGA (Field Programmable Gate Array) de bajo costo, la MCUAQ4X de diseño propio por el grupo HSP digital. El sistema se sometió en dos tipos de pruebas principales: movimiento independiente de cada eje y movimiento coordinado, los tres ejes en ambos casos. Los resultados de las pruebas muestran que el sistema tiene un excelente desempeño, con un máximo de 4 cuentas de error. Esta es la primera vez que se implementa un sistema de control para el posicionamiento en una máquina de tres ejes (fresa).

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