Controle de movimento para máquina de corte a laser com acionamento por correias

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle de movimento para a utilizac¸ #ao em m´aquinas de corte a LASER. Dados os requisitos atuais de custo e desempenho deste tipo de m´aquina, um acionamento freq¨uentemente utilizado ´e o acionamento por correias sincronizadoras. A presenc¸a da correia na convers#ao do movimento angular em linear introduz um elemento din#amico na cadeia de transmiss#ao, n#ao sendo mais v´alido assumir que a carga ´e r´ýgida como tradicionalmente ´e feito. Al´em disto este sistema apresenta atrito, que ´e uma n#ao-linearidade importante e que usualmente n#ao ´e tratada de forma adequada quando do projeto do controlador. O objetivo deste trabalho ´e desenvolver um sistema de controle de movimento de um manipulador cartesiano de dois eixos, com estrutura em ponte, acionado por correias, tratando a elasticidade da correia e o atrito presente no sistema de forma adequada. Uma restric¸ #ao importante no projeto do controlador proposto ´e a aus#encia de medic¸ #ao direta de posic¸ #ao do efetuador final, neste caso, a lente focalizadora. A introduc¸ #ao de um transdutor de posic¸ #ao ao final da cadeia de acionamento acarretaria em custos de produc¸ #ao e manutenc¸ #ao indesejados. Este problema ´e considerado no contexto deste trabalho. O controle proposto neste trabalho ´e comparado com o controle cl´assico, encontrado em diversos produtos no mercado para controle de movimento. Resultados simulados e experimentais, obtidos sobre uma maquina de optica movel, permitem avaliar o desempenho do sistema de controle proposto. This work presents the development of a motion control system applied to LASER cutting machines. With today#s requisites in cost and performance on this kind of machines, it#s usual to have them driven by timing belt drives. The presence of a belt in the transformation of angular in linear motion includes a dynamic element in the drive chain, therefore, the assumption usually made that the drive system is rigid is no longer valid. The friction is an important nonlinearity that is frequently not considered properly in the project of the controller. The objective of this work is to develop a motion control system, with adequate coverage of friction and belt elasticity, for a timing belt driven two axis cartesian manipulator with a gantry structure. An important restriction imposed to the project of the controller is the absence of direct position measurement of the end effector, in this case, the focusing lens. The use a a position transducer at the end of the drive chain would add undesirable costs to both production and maintance. This problem is taken into account in the context of this work. The controller proposed in this work is compared to the traditional one, found in many motion control products available in the market. Results are shown both for the simulation model and for experiments conducted in a flying optics machine. These results allow an evaluation of the proposed system#s performance.