Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9411
Title: Ανάπτυξη διδιάστατου μηχανικού καμπυλογράφου ταχείας απόκρισης
Other Titles: Development of fast-response 2D curve drawing manipulator
Authors: Κατσίλα, Αθανασία
Keywords: Καμπυλογράφοι
PID έλεγχος
Σχεδίαση αυτοματισμού με LABView και NI DAQ-mx
Σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών
Keywords (translated): Curve-drawing manipulators
PID control
LABView and NI DAQ-mx automation design
Geographic infomation system
Abstract: Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχηματισμό διαφόρων ειδών καμπύλων που μπορούν προσεγγιστικά να αναπαραστήσουν πραγματικά αντικείμενα ή επιφάνειες εν γένει. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια μιας μεταλλικής κατασκευής που αποτελείται από σαράντα ένα μηχανικά ωστήρια, τοποθετημένα σε ευθεία γραμμή, τα οποία μπορούν, ολισθαίνοντας, να σχηματίζουν διάφορες επιθυμητές καμπύλες (μηχανικός καμπυλογράφος). Για την κίνηση-τοποθέτηση των μηχανικών ωστηρίων χρησιμοποιήθηκαν δύο γραμμικοί κινητήρες της εταιρίας FESTO. Ο ένας κινητήρας είναι υπεύθυνος για την κίνηση ενός γραμμικού άξονα (διάσταση Χ) πάνω στον οποίο είναι τοποθετημένη μία μεταλλική πλατφόρμα επί της οποίας είναι τοποθετημένος ο δεύτερος γραμμικός κινητήρας. Ο γραμμικός κινητήρας επί της πλατφόρμας δημιουργεί την κίνηση κατά την διάσταση Υ και είναι αυτός που μεταβάλλει τη θέση των ωστηρίων. Οι δύο γραμμικοί κινητήρες, που είναι διαφορετικοί στην κατασκευή τους, ελέγχονται από δύο αντίστοιχους προγραμματιζόμενους ελεγκτές. Οι δύο ελεγκτές είναι επίσης προϊόντα της εταιρίας FΕSTO. Το έμβολο του γραμμικού κινητήρα Υ, καθώς εκτείνεται σπρώχνει τα ωστήρια, τα οποία βρίσκονται στην αρχική θέση Υ=0, έτσι ώστε το κάθε ένα από αυτά να μετακινείται τόσο, όσο προβλέπεται για το σχηματισμό μιας δεδομένης καμπύλης. Ο αλγόριθμος, ο οποίος αναπτύχθηκε για το σκοπό αυτό, προγραμματίστηκε σε περιβάλλον ΜΑΤLAB με τέτοιο τρόπο ώστε να καλύπτει ένα ευρύ φάσμα επιθυμητών καμπυλών με το ταχύτερο δυνατό τρόπο. Ο κεντρικός έλεγχος της διάταξης υλοποιείται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή σε περιβάλλον προγραμματισμού National Instruments (ΝΙ) LabView 2009. Εκεί πραγματοποιείται o έλεγχος για την αυτόματη “χάραξη” μιας δεδομένης καμπύλης βάσει του αλγορίθμου εξαγωγής των επιμέρους συντεταγμένων αυτής καθώς και της επιθυμητής ταχύτητας. Οι αριθμητικές τιμές των θέσεων της πλατφόρμας και του άκρου του εμβόλου, όπως και η ταχύτητα αυτών, λαμβάνονται από τους ελεγκτές των αντίστοιχων κινητήρων, εισάγονται στον υπολογιστή μέσω ειδικής κάρτας Εισόδων/Εξόδων της εταιρίας NΙ και στη συνέχεια επεξεργάζονται από το LabView. Οι έξοδοι οδήγησης των κινητήρων από το LabView προς τους ελεγκτές εκφράζονται με μία τιμή από -10V έως +10V, και οδηγούνται πάλι μέσω της ειδικής κάρτας Εισόδων/Εξόδων στους ελεγκτές οι οποίοι εφαρμόζουν τα κατάλληλα ρεύματα τυλιγμάτων στους κινητήρες προκειμένου οι τελευταίοι να λειτουργήσουν με την επιθυμητή ταχύτητα και να επιτύχουν τις επιθυμητές θέσεις των ωστηρίων.
Abstract (translated): This Thesis deals with the automated formation (drawing) of curves which are used to represent in approximation realistic objects, or -more broadly- surfaces. This process is achieved with the aid of a linear array of sliding steel-pins, which can be separately manipulated via pushing, and slide into positions that form the desired curves (curve drawing manipulator). For the placement of the sliding pins at the desired positions two FESTO linear actuators were employed. One is responsible to conduct linear motion along the x-axis, and carries along a platform onto which the second linear actuator is attached. This latter actuator is used to achieve manipulation of the pins along the y-axis, by pushing them into position. The two different (in size and design) linear actuators are controlled by two specialized FESTO Programmable Logic Controllers respectively. An end-effector is attached onto the shaft of the y-axis actuator, coming into contact with the pins and pushing them at the desired position to form a pre-specified curve. The algorithm which derives the required sequence of motions for the system was developed under MATLAB, and can handle generalized function-curves while also ensuring that the derived path is the fastest possible. The manipulation system control is deployed onto a personal computer and was developed under the National Instruments (ΝΙ) LabView 2009. It is the system responsible to actually "draw" the desired curve by driving the velocity-setpoint commands of the two linear actuators in such a way that the end-effector follows the path (position-setpoints sequence) as derived at the previous step. The system uses position feedback data of the two actuators which are provided in the form of analog voltage outputs by the respective PLC subsystems, and read as analog inputs on the computer side by a NI Data Acquisition card. Based on the developed position-feedback control scheme, the same card is used to generate -10V to +10V analog voltage outputs which are used to command the velocity setpoint inputs of the PLC devices.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Katsila(ele).pdf3.76 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons