Sistemas de Teleoperação e de Manufatura Remota via Internet

Os sistemas de teleoperação remota via Internet desenvolvidos até hoje estão em grande parte associa- dos a atividades de telemanufatura e telerrobótica, e nesses sistemas o monitoramento é parte do controle do dispositivo na forma de realimentação do resultado de comandos efetuados remotamente.

Há um grupo de projetos que foram desenvolvido no âmbito da Telemanufatura que envolve todo o ciclo de desenvolvimento de produto, indo da concepção até a fabricação do produto final. Projetos como esses são parte de empresas altamente especializadas que oferecem a seus clientes serviços em ambientes voltados para telemanufatura. Essas empresas utilizam de forma ampla a integração entre sistemas de pro- jeto, planejamento de processo, fabricação e gestão (sistemas CAE/CAD/CAPP/CAM/ERP, entre outros), que fornecem informações específicas de cada sistema a fim de auxiliar os clientes no desenvolvimento de novos processos e produtos (AHN; C.; P., 1999; MALEK; WOLF; GUYOT, 2008). Dentre os projetos desenvolvidos no campo da telemanufatura é possível destacar os seguintes:

Cybercut (http://cybercut.berkeley.edu)

Foi desenvolvido na Universidade de Berkeley, é um sistema CAD/CAPP/CAM baseado na Internet que possibilita a modelagem de peças prismáticas para usinagem (BROWN; WRIGHT, 1998). É consti- tuído pelos seguintes componentes:

a) Sistema CAD escrito em linguagem de programação Java utilizando applets via Web. Este módulo do sistema baseia-se no conceito de Destructive Solid Geometry (DSG), em que são removidos de uma peça em formato de paralelepípedo entidades geométricos (features) através do fresamento da peça bruta. Baseado nesse conceito, o processo de manufatura é formado a medida de o processo de projeto avança.

b) Um sistema de Planejamento de Processo Auxiliado por Computador (CAPP), que tem acesso a uma base de conhecimento com informações sobre ferramentas e dispositivos de fixação.

c) Fresadora CNC de arquitetura aberta (modelo HAAS/VF-1) que recebe informações dos sistemas de projeto e planejamento em linguagem de alto nível e executa a usinagem.

Dessa forma, um projetista com um navegador Web com acesso a interface CAD do sistema a partir da Internet pode utilizar essa ferramenta para prototipagem rápida online. O projeto desenvolvido pode ser carregado em um formato específico no servidor Cybercut, o qual produzirá o planejamento de processo e a geração do código G adequado para a fresadora.

No Cybercut a modelagem por features de usinagem possibilita uma rica interoperabilidade entre o pro- jeto e manufatura, o que é adequado para sistemas de projeto e manufatura de peças prismáticas. Durante a criação das features, um verificador de regras de manufatura garante a manufaturabilidade do projeto (BENAVENTE, 2007).

Sistema WebOxiCorte

Este sistema foi desenvolvido por Álvares et al. (ALVARES et al., 2002) e permite a teleoperação de uma máquina de oxi-corte CNC através da Internet, além de gerar o programa NC da peça a ser produzida através de um ambiente de modelagem CAD/CAM desenvolvido em linguagem Java.

O sistema é formado por uma interface gráfica GUI (Graphical User Interface) (Figura 3.23) para te- leoperação de uma máquina de oxi-corte da White Martins (AutoCut 2.5L) com CNC da MCS Engenharia (MCS-520). A GUI disponibiliza ao usuário remoto funções para o controle da máquina, bem como de um ambiente CAD/CAM para geração do código G baseado no padrão RS-274. É baseado na arquitetura cliente/servidor, em que é um navegador de Internet, e o servidor um computador pessoal com sistema operacional Linux. A interface de usuário de foi desenvolvida em HTML e Java, e o servidor é composto por um conjunto de programas escritos em linguagem C para controle da máquina (ALVARES et al., 2002). Nesse sistema a comunicação entre servidor e máquina é realizada por meio do protocolo DNC do CNC. A GUI de teleoperação é provida com applets Java com funções de controle da máquina, e imagens capturadas por Webcam. Com esses recursos o usuário é capaz de enviar e executar programas, bem como operações básicas na máquina.

No ambiente CAD/CAM o projeto é baseado em features, que nesse caso consiste basicamente em linhas e arcos (peças em 2D). O applet dessa aplicação permite a modelagem peça usando coordenadas cartesianas, além de efetuar a geração do código G. Na mesma interface é possível inserir dados referentes ao planejamento do processo. Com isso, é possível ter simultaneamente as perspectivas de projeto e da manufatura durante a fase de desenvolvimento do produto.

A Figura 3.24 apresenta a arquitetura detalhada do sistema de teleoperação WebOxiCorte. O servidor WebOxiCorte é constituído de servidor de vídeo e servidores de teleoperação da máquina. Este disponi- bilizam serviços de comando, download, upload e execução de programas, tratamento de erros e outras funções associadas ao protocolo DNC do controlador da máquina.

O servidor de vídeo captura as imagens da máquina e as distribui através do protocolo TCP/IP. Os servidores de controle da máquina trabalham de modo bidirecional, recebendo comandos e enviando infor-

Figura 3.23: Interface gráfica com o usuário (ALVARES et al., 2002)

Figura 3.24: Arquitetura detalhada do sistema WebOxiCorte (ALVARES et al., 2002)

mações de status da máquina através da Internet. Sistema Webmachining

O Webmachining (ALVARES, 2005) é um sistema parte de uma proposta metodológica voltada para a integração CAD/CAPP/CAM para a manufatura de peças rotacionais utilizando a Internet. Essa metodo- logia também emprega a modelagem baseada na síntese da peça por features de projeto (para operações de furação e subtração para operações de fresamento e furação), e através disso é possível atividades projeto (CAD), planejamento de processo (CAPP) e fabricação(CAM).

O sistema Webmachining foi concebido em um ambiente distribuído de agentes de software interope- ráveis formando uma "Comunidade de Agentes de Manufatura". Segundo Wooldridge (WOOLDRIDGE, 2007), um Agente é uma entidade de computador que é capaz de realizar ações autônomas em nome de seu

proprietário. Isto é conseguido através da incorporação de comportamentos, crenças, desejos e intenções que irão guiar o agente para tomar decisões.

A arquitetura do sistema é dividida em três camadas: Projeto, Planejamento de Processo e Fabricação. Na camada de fabricação reside o agente de fabricação, chamado Webturning. Este permite teleoperação de um centro de torneamento CNC via Internet e a monitoração do processo de torneamento.

O Webturning é baseado em uma arquitetura cliente-servidor utilizando a metodologia descrita em Alvares e Romariz (ALVARES; ROMARIZ, 2002). É constituído de quatro módulos básicos, sendo três servidores e um cliente. Entre os módulos servidores estão:

• Servidores de streaming de vídeo e áudio (WebCam);

• Servidor Focas 1 (Fanuc Open CNC API Specification), sendo representado pelo CNC Fanuc 18i-ta do centro de torneamento;

• Servidor de teleoperação WebDNC que atua entre o CNC e o cliente usando mecanismos acesso através da Web, como CGI e inetd.

O cliente é a uma interface gráfica desenvolvido em HTML e Java que é acessível através de um navegador de Internet.

Por meio da WebDNC, servidor e também interface gráfica de usuário do Webturning (Figura 3.25), é possível a execução de comandos no CNC do centro de torneamento Galaxy 15M, da marca Romi. Esses comandos são possíveis graças a API e driver FOCAS 1/Ethernet que permite a comunicação com controlador através funções de DNC (Comando Numérico Distribuído). Essas funções incluem execução, downloade upload de programas, tratamento de erros, entre outras funções disponibilizadas pelo fabricante na especificação da API.

O servidor WebDNC trabalha de modo bidirecional, recebendo comandos através da Internet e envi- ando dados sobre a operação e funcionamento do centro de torneamento via protocolo FOCAS1/DNC1. Esse servidor atua entre os clientes (Web) e servidor FOCAS1, localizado no centro de torneamento. Nessa arquitetura o servidor de vídeo e áudio WebCam é responsável pela captura de imagens e som da célula de manufatura onde está a máquina-ferramenta, e a realização da sua distribuição através do protocolo TCP/IP.

O Webturning foi uma das principais referências no desenvolvimento da arquitetura do sistema imple- mentado neste trabalho. O modelo de operação cliente/servidor, bem como os serviços de teleoperação (WebCNC) e de streaming de vídeo/áudio (WebCam) foram incorporados ao framework implementado.

A teleoperação voltada para controle de sistemas robóticos, ou Telerrobótica, tendo a Internet como canal de comunicação, é objeto de trabalho de vários grupos de pesquisa em todo o mundo. Esses grupos produziram um significativo número de aplicações relevantes, dentre as quais, algumas foram relacionadas.

Figura 3.25: WebDNC: Interface gráfica de teleoperação e monitoramento remoto do sistema Webturning (ALVARES, 2005)