Descrição de Programas implementados em LabVIEW TM

Os parâmetros e os retornos dos blocos dos diagramas em LabVIEWTM podem ter comunicação com o que se denomina nesse ambiente de “painel”, que nada mais é do que uma interface com o usuário, enquanto que o diagrama representa o código fonte, numa analogia com as linguagens de representação textual. A figura 4.13 mostra o diagrama principal do projeto em estudo.

Figura 4.13 Leitura de dados e o cálculo das distensões dos atuadores (Diagrama Principal)

A linguagem é puramente interpretada, ou seja, não há compilação, o programa executa interpretando diretamente o diagrama de blocos que descreve seu funcionamento, assim como as funções em MATLABTM, que são interpretadas através de sua linguagem textual. As figuras 4.13, 4.14 e 4.15 apresentam alguns dos diagramas de blocos criados em linguagem LabVIEWTM.

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4.2.7 Resultados

O LabVIEW mostrou-se uma ferramenta muito versátil para implementação do hardware de supervisão e controle da plataforma implementada no LAIR-UNICAMP, e a simplicidade do modelo matemático implementado para manipuladores paralelos, facilita a utilização de hardware reconfiguravel.

Considerando a utilização de sensores de posicionamento, baseados em potenciômetros de precisão, verificamos que o programa de cálculo de posicionamento da plataforma de Stewart-Gough implementado é muito dependente das condições de calibração e inicialização, embora a plataforma implementada apresentou a capacidade de movimentação requerida pelo projeto (precisão e capacidade de carga).

Em termos de precisão e sistema de controle, a parte operativa poderia ser melhorada, mesmo acarretando num custo significativo do dispositivo, utilizando-se réguas potenciométricas para a medida precisa do deslocamento dos atuadores, a partir da obtenção direta dos parâmetros de movimentação conhecendo-se com precisão o deslocamento dos atuadores, otimizando inclusive, o procedimento de inicialização proposto neste trabalho.

Na fase de implementação, conseguimos uma noção exata de todas as nuances da modelagem geométrica com a necessidade de realizá-la em dois ambientes diferentes. Foram observadas as diferenças e semelhanças entre linguagens visuais e textuais na forma como se apresentam a um uso em engenharia.

Como possível etapa futura neste projeto de pesquisa pode-se contemplar a implementação de um controlador local para cada junta baseado em arquitetura reprogramável FPGA e de um sistema de comunicação entre software e hardware.

4.3 - Dispositivo de Controle de PPP (Robô Cartesiano)

Neste tópico será implementado a arquitetura de Supervisão e Controle num dispositivo robótico cartesiano com 3 GL (juntas prismáticas) disponível no LAIR- UNICAMP. Este dispositivo é muito utilizado industrialmente como uma maquina- ferramenta de controle numérico (CNC), ou fresadora automatizado, podendo ser integrado numa célula robotizada.

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Assim, foi proposto no Laboratório de Automação Integrada e Robótica da UNICAMP o desenvolvimento o retrofitting da Parte Operativa e Parte Comando deste dispositivo direcionando para ser utilizado numa aplicação de prototipagem de placas de circuito impresso – Printed Circuit Board (PCB), a partir da remoção mecânica de uma fina camada de cobre ao longo do contorno de cada trilha individual a fim de isolá-la eletricamente do restante do cobre da placa. Trata-se de um sistema mecânico de grande precisão, constituída de guias de rolamentos de fuso esférico e acionamento através de motores elétricos, (Souza, 1998). A figura 4.16 mostra este dispositivo, e o seus movimentos, e a figura 4.17, apresenta um fluxograma funcional da Parte Comando proposta para o desenvolvimento desta aplicação.

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Figura 4.17: Fluxograma da Parte Comando proposta.

Assim, serão gerados de forma automática, as instruções de usinagem da máquina- ferramenta a partir dos dados gráficos fornecidos por um programa de CAD ou sistema de Visão Industrial, a partir de instruções geradas automaticamente pelo pós-processador implementado para geração de comandos utilizando o código G, linguagem padronizada de operação de máquinas CNC (Souza, 1998).

passo 3 passo 1 passo 2 passo 4 passo 5 Dados vetoriais Tratamento Dados Vetoriais Elementos de Contorno Técnicas de Processamento de Imagens Código G

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4.3.1 - Descrição do dispositivo

Dispositivos máquinas-ferramenta (CNC) permitem executar movimentos automáticos, precisos e consistentes, de acordo com as instruções contidas no programa de usinagem previamente elaborado, sem necessidade de intervenções por parte do operador. No entanto, estes dispositivos possuem uma arquitetura de controle pouco flexível e aberta, e com o passar dos anos podem se tornar obsoletas, necessitando de um retrofitting do seu sistema de acionamento e controle.

Nesta aplicação serão utilizadas nesse dispositivo, técnicas de prototipagem rápida descritas nos capítulos anteriores desta tese, para implementação de controle embarcado em arquitetura aberta, visando rapidez, flexibilidade e precisão. Para a concepção da Parte Comando, proposta neste trabalho, utilizaremos a solução da o Control Motion da NI, associado ao ambiente de programação visual LabVIEWTM, tornando um elemento facilitador, para que esse dispositivo cartesiano opere, a partir de imagens geradas através de arquivos, ou de uma câmera digital. A figura 4.18 apresenta uma tela típica deste aplicativo e seus elementos operativos.

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4.3.2 Arquitetura Operativa

O NI Control Motion permite a integração de diferentes dispositivos constituintes do sistema de controle de uma aplicação (supervisor, driver de acionamento e controle, atuadores diversos, e sensores), constituindo-se assim um elemento facilitador de integração de dispositivos mecatrônicos (figura 4.19).

Figura 4.19: Elementos integradores do Control Motion da NI

Esta plataforma de desenvolvimento é direcionada a aplicação de controle, possuindo os principais elementos para a implementação de uma arquitetura de controle, sendo integrados através de etapas de configuração, protótipo e ambiente de aplicação e desenvolvimento. A figura 4.20 mostra a aplicação de implementação de uma malha de controle utilizando o NI Control Motion dentro de uma malha, e etapas necessárias para a sua configuração, e a figura 4.21 apresenta uma aplicação de prototipagem de uma peça complexa, utilizando imagem digitalizada e tela de controle em LabVIEW.

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a) Elementos Básicos de um Sistema de Controle

b) Etapas de Prototipagem a partir do software Control Motion.

Figura 4.20: Sistema de Controle e Etapas de implementação do Control Motion da NI

Figura 4.21 : Control Motion da NI – assistente do software de prototipagem.

Esta plataforma pode funcionar utilizando os sistemas operacionais Windows ou Linux, apresentando as seguintes características:

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a) Sistema Operacional Windows e LabVIEW Real-Time Systems  VIs e funções para LabVIEW, Visual Basic e C

 Measurement and Automation Explorer: permite a configuração do Control Motion e components e o ajuste de parâmetros de controle dos motores. b) Outros Sistemas Operacionais

 Hardware de controle Motion DDK

 Linux e drivers VxWorks para sistemas (www.sensingsystems.com)