Yüksek Hızda Islemede Kontrol Sistemi Yapısı

'Mühendislik' forumunda semyav5mitq tarafından 22 Ekim 2008 tarihinde açılan konu

  1. Sponsorlu Bağlantılar
    Yüksek Hızda Islemede Kontrol Sistemi Yapısı konusu Yüksek Hizda Islemede Kontrol Sistemi Yapisi

    Makalemizde öncelikli olarak yüksek hizda islemenin faydalarindan bahsedecegiz. Yüksek hizda isleme tekniginin kullanildigi; kalip, model v.b. isleme operasyonlari temel bakis noktamiz olacaktir. Ana basliklarimiz; Look Ahead-Önüne Bak Kontrol, frezeleme öncesi islenecek olan geometrinin analiz edilebilme kabiliyeti sayesinde bindirme ve takimin programlanan takim yolundan sapmasinin engellenmesi 10 000 mm/dk ve üstü ilerleme degerlerinde hassas kontrol DCN (Direct CNC Networking) ve/veya DNC (Direct Numerical Control), veya yüksek hiz performansi için kontrol sistemine takim yolu verilerinin aktarilmasi (Digital Signal Processing-Dijital Sinyal Islemciler), yüksek performansli dijital elektronigini daha da minyatür hale getiren islemci teknolojisi Open-system(açik sistem) mimarileri ve kontrol elemanlarinin rahatca seçilebilme kabiliyeti CNC kontrolu sadece basit bir makina kontrolu olmaktan çikaran Multi-Processor (Çoklu-Islemci) mimarisi Faydalari En basit ifade ile, yüksek hiz herhangi bir isleme operasyonunu daha hizli bitirmemizi ve bir sonraki operasyona daha erken zamanda geçmemizi saglar. Neticede delik delme ve kilavuz çekme islemlerinde delikler arasinda geçis isleminin daha hizli olmasini; kilavuz islemlerinde is milinin tersine döndürme isleminin daha hizli olmasini; ek olarak yüksek güç ve yeni sistem takim tutucu ve takim teknolojileri ile isleme olayinin daha hizli yapilmasidir. Yüksek Hizda islemenin faydalarinin en dramatik avantaji 3D kontur(Kalip ve model isleme) islemlerindedir. Eger herhangi bir delik delme veya kilavuz çekme isleminden olusan bir operasyon bir milyon üzerinde delik ve kilavuz açma islemi gerektiriyorsa, iste o zaman delik delme islemlerinde de yüksek hizin faydasi rahatlikla görülür. Kalip, takim, model ve prototiplerde, milyon veya daha fazla sayida dogru-line(G01 kodlu takim yollari) parçaciklarindan olusan isleme kodlari yaygin olarak görülür. Her bir hareketin tamamlanmasi için gerkli olan zaman dilimini ne kadar azaltirsak, isleme zamanini da bu çalinan miktar kadar kisa zaman diliminde tamamlayabilecegimiz anlamina gelir. Bu sekilde islenmesi gerekli olan parçaya ait bir örnek Sekil 1 de gösterilmektedir.

    Sekil 1: Erkek ve Disi Stadyum Oturagi Modeli

    Yüksek hizda islemenin isleme hizinin daha hizli yapilmasina ek olarak; daha hassas parça isleme, takim ömrünün daha uzun olmasi, daha iyi yüzey kalitesi de artilaridir. Daha iyi yüzey kalitesi neticesinde kalip parlatma isleminin bazi durumlarda daha az isçilik ile yapilmasi avantaj saglamaktadir. Yüzey kalitesinin yüksek olmasi için Stepover(Yan adim) ve isleme töleransinin (CHORDAL DEVIATION) ve ayni zamanda Yüzey Pürüzlügü (Scallop-Height) degerlerinin azaltilmasi gereklidir. Bu degerlerin azaltilmasi ile takimin isleme sirasinda yükü azaldigindan dolayi ömrü de artmis olmaktadir. Einstain’in relativite üzerinde yazmis oldugu iki ana makaleden birinde, “tüm hareket relatiftir-izafi” seklinde belirtir. Hiz herhangi bir objenin ne kadar hizli hareket ettigini ölçmemize yarar. Tüm hareketler relatif olduklarindan dolayi; hiz hareketin bir parçasidir ve böylece relatiftir, “yüksek hiz” terimi de ayni zamanda relatiftir. Dolayisiyla yüksek hizda isleme kisiden kisiye farklilik arzeder. Ön sertlestirme yapilmis takim çeliginde kaba talas kaldirma için 254 mm/dk ilerleme degerinden 3400...4000 mm/dak degerine çikilmasi kalip isinde yüksek hiz demektir. Alüminyum veya otomotiv tamponuna ait kaliplarin islenmesi sirasinda 381 mm/dak'dan 7000 mm/dak ilerleme degerlerine çikilmasi gerçekten de yüksek hiz anlamini ifade eder. Model ve mum model isleme gibi isleme operasyonlarinda 20 000 mm/dak ilerleme degeri ile isleme operasyonunun yapilmasi gerçekten yüksek hizda isleme anlamina gelmektedir. Gözlemlendigi gibi yüksek hizda isleme izafi bir kavramdir ve malzemeden malzemeye ve gereksinimlere göre degismektedir.

    CAD--->CAM, CAM--->CNC Yüzeyden-Takim Yollarina, Takim Yollarindan Yüzeylere

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller CAD ortaminda modellenen bir parça islenmek amaciyla CAM programina aktarildiktan sonra; CAM programi aldigi bu yüzey verilerini (bazi programlar MESH olarak da alabilmektedir Örnegin PowerMill STL verileri okuyabilmekte) isleme operasyonunda kullanilacak olan takima uygun olacak sekilde MESH (izgara) tipinde noktasal takim yollarina dönüstürür. Takim yollari CNC de islenmek üzere aktarildiginda CNC tezgah bu noktasal takim yolu verilerini kullanarak isleme operasyonunu gerçeklestirir. Takim yollarinin nasil olacagi; CAM programinda tanimlanan yüzey isleme operasyonu ile tanimlanir. Point-to-point(G01 kodu ile isleme) isleme olarak adlandirilan isleme teknigi bir noktanin islendikten sonra takimin bir sonraki noktaya islenmesi sayesinde yüzey olusturma olarak adlandirilir. Point-to-point isleme teknigini yüksek hizda isleme operasyonlarina tatbik ettigimizde, bir noktadan bir sonraki noktaya geçis isleminin idealde çok hizli ve hassas olmasi gereklidir. Kiris Sapmasi (Chordal Deviation) Her ne kadar noktalarin üniform bir sekilde oldugu söylense de, CAM bu noktalari verilen bir tölerans degerinde(Chordal Deviation-Kiris Sapmasi) orijinal modelden sapma yapmayacak sekilde ard-arda noktasal takim yolu hareketleri olusturarak takim yolunu üretir. Kiris sapmasina göre siralanmis takim yoluna ait noktalarin nasil olacagina iliskin bir örnek Sekil 2 de gösterilmektedir.

    Sekil 2: Parça dilimi, noktalarin kiris sapmasina göre siralandigi

    Görülüyorki noktalarin yüzeye göre konumlari degisken durumdadir. Sadece tek nokta hareketleri ile bir yayin islemesini yapmak istersek, gerçekte yay elemaninin dogru segmentlerinden olustugunu görürüz. Bu dogru segmenleri gerçek yay degerinden kiris sapmasi diye tabir edilen bir deger kadar sapar. Bu deger CAM programinda tipik olarak belirtilir ve genel olarak “yüzey töleransi” diye tabir edilir. Bu sapma degeri yapilmak istenilen isleme operasyonuna göre ayarlanabilir. Dogal olan islenecek yüzeyin mümkün oldugu kadar hassas bir sekilde islenmesidir ki; böyle bir istek kiris sapmasi degerinin çok küçük verilmesi anlamina gelir. Bu da isleme programinin son derece büyük dosya boyutlarina ulasmasina yol açar. Bu büyük dosya boyutlarinin CNC tezgahin hafizasina direkt olarak yüklenememesi gibi bir sonuç da dogurabilir. Kiris sapmasi degerinin istenilen is hassasiyetine ve isleme operasyonu tipine göre uygun sekilde ayarlanmasi gereklidir.

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller Ileriki bölümlerde, yüksek hizda frezelemin çok küçük kiris sapmalarinda isleme operasyonu yapabilme kabiliyetini sagladigini ve böylece daha yüksek parça hassasiyeti degerlerine ulasilabildigini kesfedecegiz.

    Sekil 3: Dogrusal Segmentler seklinde islenen yay profili

    Look-Ahead (Önüne Bak) Look-Ahead sadece bir kaç yeni kontrol sisteminde bulunan oldukca yeni bir unsurdur. Look-Ahead, point-to-point (nokta-nokta) hareketlerin yüksek hizda yapilmasi sirasinda bindirme olayindan korunmak amaciyla gelistirilmis bir kontrol fonksiyonudur. NC ve CNC tezgahlar ilk gelistirildiklerinde, veriler herhangi bir zaman diliminde sadece tek bir blok icra edilecek sekilde islenmekte idi. Bu tip CNC tezgahlarin tipik kullanim alanlari delik delme, kilavuz çekme ve dogrusal frezeleme hareketlerinden olusan isleme operasyonlaridir. Sonralari dairesel frezeleme islemi kesfedildi(G02 ve G0 dairesel interpolasyon). CNC ve NC tezgahin sagladigi büyük avantaj, tüm hareketlerin önceden planlanmasi ve normal bir tezgah operatörünün ulasamayacagi isleme hizlarinda parçalarin islenmesidir.

    Sekil 4. Look Ahead Kontrol ve Avantajlari Page 4

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller CAD/CAM entegrasyonu ile birlikte, CNC tezgahlar 3D yüzeylerin islenmesinde daha fazla kullanilmaya baslandi. CAD/CAM--->CNC uygulamalarinda, takimin eski CNC ve NC tezgahlarda görülen bekleme olmaksizin noktalar arasinda akici bir sekilde kesme islemini yapabilmesi gerekir. Eski tip CNC tezgahlarda 2540 mm/dak ilerleme degerinde isleme yaparken, aniden durma komutu verildiginde, tezgah verilen pozisyon degerinden 2.540...5.080 mm kadar ek bir hareketi yapmasi gerekiyordu. Eger bir CNC kontrol ve makinada çok küçük artim birimleri ile (0.1..1) nokta-nokta harekeleri yapacak sekilde yüksek hizda isleme yaptirilmak istenirse; ani kontur degisimlerinin oldugu bölgelerde CNC tezgahin konturdan sapmasi ve parçaya dalmasi Yüksek Hizli Kontrol'^le donatilmis makinalar haricinde kaçinilmazdir. Sekil 2 de gösterilen kontura tekrar bakalim. Konturun alt kisminda çok sayida birbirine yakin veri segmenleri vardir. Bu alan dalma tehlikesinin en fazla oldugu alandir. Soldan saga dogru olan daha uzun dogru kisimlarinda, yüksek ilerleme degerlerine imkan ulasilabilir. Sekil 7’de görüldügü gibi Look-Ahead olmaksizin, 0.254 mm bir hareket araligi sonrasi CNC tezgah ani bir dogrultu degisimini yapmasi için bir sonraki kodu icra etmek ister. Eger verilen ilerleme degeri verilen bu mesafe degerinde tezgahin durmasini engelleyecek sekilde çok yüksek ise, neticede tezgah istenilen hareket hareket degerinin istünde bir hareket yapar(Overshoot-asma). Takim merkezi takim yolundan sapar, ve neticede parçaya dalar. Look-Ahead fonksiyonunun, isleme sirasinda takim yolunu programlanan kontruda takip etmesi için bir sonraki isleme bloklarina ait çok sayida blogu (noktasal hareketler) görebilmesi ve bu bloklardaki kontur degisimlerine göre degerlendirme yapmasi gereklidir. Çogu uygulamalarda bir, iki, on veya yirmi blok look-ahead yeterli olmaz. Gerekli olan look-ahead miktari konturlara, ilerlemelere ve makina performansina göre degisir. Genel olarak, look-ahead herhangi bir keyfi deger ile kisitlanamaz, çünkü sartlar sabit olarak degismektedir. Idealde look-ahead, parça profiline ve istenen ilerleme degerine göre degisecek sekilde dinamik (Dynamic Look Ahead) olmalidir,. Yüksek Ilerlemeler Yüksek ilerlemelerde herhangi bir CNC ne kadar hassastir? Buna, CAD/CAM sisteminden baslanilip makina gövdesine kadar komple makina sisteminin incelenmesi suretiyle cevap verebiliriz. Bu makalede öncelikli olarak kontrol sistemleri ile ilgilendigimizden dolayi, diger her seyin yolunda oldugunu kabul edelim ve sadece kontrol sistemi üzerinde duralim. Servo cycle time( servo çevrim zamani), CNC kontrolun her bir ölçme islemini alip ve komut olarak vermesi için gerekli zaman olarak tanimlanir. Baska bir deyisle, eger kontrol sistemi servo-çevrim zamani 20 ms(mili saniye –saniyenin 1/1 000) ise, neticede eksen pozisyonlarinin ölçülmesi ve yeni yön komutlarinin verilmesi saniyede 50 kez yapilir. On yil önce 20 ms servo çevrim zamani yeterliydi, oysa simdilerde 4 msn servo çevrim zamanlari bir yetersiz olmaktadir. Oldukca yaygin olarak kullanilan 3 msn servo çevrim zamaninda, pozisyon ölçüm ve dogrultma

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller islemleri saniyede 333 kez yapilir. 2540 mm/dak ilerleme degeri ile isleme operasyonu yapan bir makina saniyede 42.164 mm hareket eder, neticede eksenlerde her bir ölçüm islemi neticesinde makina 0.127 mm hareket etmelidir. Eger bu yüksek ilerleme degeri ile isleme operasyonu yapilmak istenip, 0.0025 mm töleranslarinda (isleme aralklarinda) parça alinmak istenirse bu imkansizdir. Çünkü makina 0.127 mm artim degerleri araliginda kontrol disi kalir.

    Tablo 1 Servo Çevrim Zamanlari/Ilerleme Degerleri/Kontrol Araliklari

    Hassasiyet problemi 10 160 mm/dak ilerleme degerleri frezeleme islemi yapildiginda daha da kötü hale gelir, burada 3 msn servo çevrimi ölçüm ve komut arasinda 5.080 mm hareket eder! Son zamanlarda rastladigim ticari brosürlerde, yüksek hizli köprü tipi frezelerin 3 msn servo çevrim zamanli kontrolleri kullanarak 30 480 mm/dak ilerleme degerlerinde “hassas” bir sekilde isleme yaptigini iddia etmeleri gerçekten de komik oluyor. Her bir servo çevrimi 1.524 mm hareketi kontrol eder. 1.524 mm artim hareketlerinden olusan bir sistemin istenilen konturu hassas olarak isledigi nasil düsünülebilir? Tablo 1 de bir kaç tane örnek servo çevrim zamani gösterilmektedir, isleme esnasinda kullanilan ilerleme degeri ve her bir çevrim biriminde makinanin yapacagi hareket miktari gösterilmektedir. Makina verilen bu ilerleme degerlerinde isleme operasyonu yapmakta iken, tabloda belirtilen hareket miktari altindaki hassasiyet degerlerinde islem yapamaz. 2540 mm/dak ilerleme degeri ile yapilan isleme operasyonundaki isleme hassasiyetinin 30 480 mm/dak ilerleme degeri ile isleme oparasyonu yapan bir makinada alinabilmesi için kontrol sisteminin gerçekten de çok çok hizli olmasi gereklidir. Hizli servo çevrim zamanlarinin önemi tabloda belirtilen degerlere bakildiginda gerçekten de apaçik ortaya çikmaktadir. Istenen isleme hizi (ilerleme) ne kadar yüksek olursa, o kadar daha fazla servo çevrim zamanina gereksinim duyulmaktadir. Ilerleme degerleri hala artmaya devam etmektedir. Ve daha hizli servo çevrim zamani gereksinimleri daha da artmaktadir. Kesici takim teknolojileri simdilerde hayret edilecek mertebeden kesme hizlari ve ilerleme degerlerini desteklemektedir. Diger destek teknolojileri, is mili devirleri, parmak freze tutuculari v.b. tamami hayret edilecek mertebeden hiz ve ilerleme degerlerine çikilabilmesine olanak

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller tanimaktadir. Lineer motorlu makinalar simdilerde 76 200 mm/dak hizli hareket (G00) degerlerinde pozisyonlama (isleme ilerlemesi ile karistirilmamali) operasyonu yapacak sekilde imal edilebilmektedir. Yüksek hizda hassas bir sekilde islemenin temel anahtari hizli servo çevrim zamanlaridir. Blok/Saniye Kontrol sisteminin 1 saniyelik zaman dilimi içinde icra edebilecegi isleme blogu sayisi veya blok transfer zamani servo çevrim zamani ile çatismamalidir. Servo çevrim zamaninin gerekli kildigi blok adedinden daha fazla blogu 1 saniyelik zaman dilimi için icra ettigini belirten kontroller varsa da, bu gibi durumlarda saniyede icra edilen blok sayisi bizleri aldatir. Söyle ki böyle bir makina yapisi normalde kontrol sisteminin isleyebilecegi bloktan daha fazla sayida blogu icra edebilecegini iddia eder ki bu gerçekte hiç bir anlam ifade etmez. Daha önceki bölümde belirttigimiz gibi, yüksek hizdaki en temel faktör servo çevrim zamanidir ve blok islem zamanininin hassasiyet üzerinde etkisi yoktur. Buna mukabil yüksek hizli bir makinada blok islem zamaninin, servo çevrim zamanina oranla biraz daha kisa olmasi ve saniyedeki islenen blok sayisinin, saniyedeki pozisyon ölçüm sayisina oranla daha fazla olmasi gereklidir. DNC Darbogazi Simdiye kadar yüksek hizlarda hassas bir sekilde frezeleme operasyonu yapmak için gerekli olan ögelere kontrol sistemi kabiliyeti açisindan baktik. Simdi yeni bir ikilemimiz var, takim yoluna ait program bilgileri, CNC kontrolun yüksek hiz performansindan ödün vermeden, CNC kontrol sistemine ne kadar hizda aktarilacaktir. Asagi yukari 3D kontur hareketlerinden olusan bir takim yolu bilgisinin CNC kontrole aktarimi sirasinda, kontrol sisteminin isleme operasyonu sirasinda durdugunu ve tampon bellegi program icrasina devam edebilmek için yeni veriler ile takrar doldurduguna sahit olmusuzdur. Programin kontrol sistemi bellegine direkt olarak yüklenmesi veri aktarim problemini çözer; buna mukabil 32 Kb (64 Metre) gibi küçük bellek kapasitelerinden olusan bir kontrol sistemine 5 Mb (5 x1024=5120 kB) gibi büyük bir kalip isleme operasyonuna ait finis programini nasil sigdiracagiz. Imkansiz ama, böyle bir program da islenmek istenmekte. Iste o zaman CNC kontrol sistemi ile dis ortamda bulunan bir personel bilgisayar arasinda bir ag baglantisinin kurulmasi gereklidir. CNC kontrol sisteminde programin bu sekilde dis ortamdaki bir bilgisayardan yüklenecek sekilde isleme operasyonu yaptirilmasi DNC (Direct Numeriacal Control) olarak adlandirilir. Genel olarak CNC kontrol sistemlerinin hemen hemen tamaminda seri port vasitasiyla dis ortamla haberlesmeyi saglayan bir RS-232C seri port arabirimi bulunur.

    Sekil 5 Bir DNC Aktarim Sistemi

    DNC tipik olarak 110 … 38 400 baud veya bits /sn hizlarinda seri haberlesme vasitasiyla yerine getirilir. Haberlesme hizi olarak en yaygin sekilde kullanilan hiz 9600 baud (960 karakter/sn- 9600/8=1200 Byte/sn) dir. CNC için program bilgileri bloklar seklindedir ve ortalama olarak her bir satirda(blok) yaklasik 20 karakter bulunur. Örnegin G1 X123.456 Z234.567 Her ne kadar bosluk (space) ve Carriage Return ve Linefeed gibi “kontrol” karakterleri görünmese de bunlar da iletim sirasinda zaman alir. 3, 4 veya 5 eksen isleme operasyonlari için ek adres ve sayisal degerlerin, satir numaralarinin ve ilerleme v.s. gibi degerlerin eklenmesi suretiyle, tek bir bloktaki gönderilecek karakter sayisi daha da artar. 960 karakter/sn haberlesme hizinda, CNC gerçekte isleme kapasitesi açisindan 960 /20 = 48 blok/sn gibi çok kisitli sayida blogu icra edebilecektir. Gerçekte DNC daha düsük performanlar ile haberlesme saglar, genel olarak yaklasik teorik potansiyelin yarisi kadar. 24 blok/san haberlesme hizinda 0.254 mm nokta kalkislari ile, neticede CNC kontrolde elde edilen isleme hizi 365.760 mm/dak olacaktir!!!!! Bu hiz da yüksek hizda isleme için son derece düsüktür! DNC’nin yandaslari DNC performansini artirmak için çok sayida teknik önermektedirler: Nokta koordinatlarinin belirtilmesi sirasinda; program kodlarinin mutlak koordinat sisteminde daha önceden tanimlanan bir referans noktasina göre koordinatlarin verilmesi yerine, CNC tezgah mevcut pozisyondan sonraki hareketin artimsal verilerin kullanilmasi suretiyle belirtilmesi. Boyut degerlerinin belirtilmesi sirasinda gerçel degerler yerine, tamsayi degerlerin kullanilmasi suretiyle desimal noktanin elimine edilmesi; Örnegin .012 yerine 120 seklinde belirtilmesi. Matematiksel algoritmalarin kullanilmasi suretiyle verilerin daha az yer kaplayacak sekilde sikistirilmasi (Dairesel Interpolasyonla isleme ve Filtreleme)

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller Ön-operasyon sayesinde, veri töleranslarinin azaltilmasi ve gereksiz verilerin elimine edilmesi Kesici takim veya fikstür telafilerinin, ayna görüntüsü veya ölçeklendirme gibi fonksiyonlarin kullanilmamasi DNC bilgisayarinin network ortamina baglanmasi is akisina yardimci olur; buna mukabil veri akisi problemini çözemez. Çogu DNC bilgisayarlari CAD/CAM sisteminden program verilerini transfer etmek için ag baglantisi ile CAD/CAM bilgisayarina baglanilirlar. Buna mukabil CAD/CAM bilgisayari ile DNC bilgisayari arasindaki veri alisverisi hizli olmasina ragmen, verilerin DNC bilgisayarindan CNC kontrol sistemine transferi sirasinda RS-232 haberlesmesinin kisitli veri gönderme hizlari dolayisiyla sikisma meydana gelir ve bu da CNC tezgahin isleme hizini yavaslatir.

    Sekil 6: Ag baglantisi yapilmis olan DNC bilgisayari

    Direct CNC Networking ( Direkt CNC Ag Baglantisi); Haberlesme Çözümleri Direkt Ag Baglantisi veya DCN veri yüksek hizda islemedeki akis problemine daha iyi çözüm sunarlar. DCN basit olarak, DNC sistemini komple elimine etmek suretiyle CAD/CAM bilgisayarindan CNC kontrol sistemine direkt ag baglantisi saglayan mevcut ag mimarilerini kullanir. DCN normal olarak DNC sisteminden 1 000 kat daha hizlidir. Bu en iyi bir sekilde 9600 baud’da haberlesen bir DNC sisteminde 10 Mega Byte’lik dosyanin 3 saat içinde transfer edilmesine mukabil, ayni dosya DCN ile bir dakikadan az bir zamanda transfer edilmesi örnek olarak gösterilebilir! Günümüzde kullanilan en yaygin ag baglantisi Ethernet olmasina ragmen, Arcnet, Token Ring ve Fast Ethernet günümüzde kullanilan yaygin ag baglantilarindan bazilaridir. Yazilim protokolleri olarak Novell’in IPX/SPX spefisikasyonu, Unix sistemlerinde kullanilan TCP/IP ve NFS, ve Microsoft LAN Manager’de kullanilan Netbeui ve digerleri gösterilebilir. Bu noktada Ethernet’in veri trasnfer hizlarina bakildiginda standard Ethernet baglantisi ile saniyede 1 milyon karakter (10 Megabit ) veri transferi yapilabildigi düsünüldügünde, DNC haberlesme hizindan 1 000 kata daha hizli oldugu görülür. Günümüzün ag baglantilari 100 Megabits/sn hizlarinda haberlesme yaptigi düsünüldügünde, standart ethernet haberlesme hizinin 10 kati ve DNC hizinin 10 000 kati, veri haberlesmesi dar bogazi tamamiyla elimine edilmis olmaktadir.

    Yüksek Hizda Frezeleme Için Gelismis Kontroller

    Sekil 7 : DCN plani

    DSP (Digital Signal Processing) – Dijital Sinyal Islemciler Siradan PC’lerin yüksek performansli CNC’ler olarak kullanilabilmesini saglayan teknoloji DSP olarak adlandirilir. Dijital sinyal islemciler sinyalleri çok yüksek hizlarda dönüstürmek ve yorumlamak için özel yapim islemciler kullanilar. DSP kullanilmak suretiyle, Sekil 11’de gösterilen tek bir kart daha önceden bahsedilen çok yüksek hizda servo çevrim zamanlarinda ayni anda 8 eksene kadar kontrol imkani saglarlar! Daha bir kaç yil evvel, bundan daha büyük bir kart, tek bir eksen kontrolu için gerekli olmaktaydi, ve ayni kart bu yeni kartlardan 200 kez daha yavas çalismaktaydi! Sekil 8: Delta-Tau firmasina ait Dijital Sinyal Islemcilerle Donatilmis Eksen Kontrol Karti Özel görevler için DSP islemcilerin inanilmaz gücü MAC (multiply-accumulate – çarp-biriktir) komutlarini tek bir saat çevriminde yapmasindan kaynaklanmaktadir. Ayni operasyon Pentium mikroislemci ile donatilmis bir sistemde 11 saat çevriminde yapilmaktadir! Açik olarak 120 MHz bir Pentium sistem, CNC yazilimlarinin temeli olan bu MAC komutlarini, 40 Mhz DSP islemciye oranla 4 kat daha yavas çalistirir!

    Sekil 9: Dogrusal Interpolasyon Komutu

    Sekil 10: DSP ile optimize edilmis ivmelendirme komutu (Bell Shaped Acceleration-Çan Sekilli Ivmelenme)

    DSP’lerin en büyük faydalarindan bir tanesi islem hizlaridir. Önceki bölümlerde, kontrol sisteminin hassasiyetini servo çevrim zamaninin nasil dramatik bir sekilde etkiledigini görmüstük. Hizli servo çevrim zamanlarinin temel anahtari DSP’dir. DSP ayni zamanda CNC kontrolun ivmelenme ve yavaslama rampalarini da etkiler. Ticari CNC kontrollerin tamamina yakini ivmelenme hareketleri için sadece bir rampa fonksiyonu koyarlar(Linear Acceleration). Makina dinamigi ve sürücü sisteminden dolayi, makina istenilen takim yolu üzerinden bir miktar saparak, “following error-takip hatasi” diye tabir edilir, komutlari icra eder. DSP’lerin sahip oldugu son derece yüksek aritmetik islem yapim gücü sayesinde, spesifik makina karakteristiklerine ve gerçek sartlara göre DSP sistemleri ayarlama islemine olanak tanir. Bu sayede ivmelenme sadece düz bir dogru boyunca rampa hareketi yerine “bell-shape (çan sekilli) ivmelenme olarak adlandirilan bir profil boyunca ivmelenme yaptirilabilir. Bu sayede makinada ivmelenmeden kaynaklanan sarsmalar ve takip hatalari en asgari düzeye indirilmis olur. DSP’ler de kendi aralarinda çok farklilik gösterir ve bu seçimler kontrol sistemi imalatcilarina kontrol fonksiyonlarindaki önceliklerin tanimlanmasinda faydali olur. DSP’lerdeki çesitlilik sayesinde, kullanici özel gereksinimlerine göre farkli kontrol performanslari, fonksiyonlari ve kabiliyetleri arasindan kendine uygun olani seçebilir. DSP çok farkli servoamplifikatör ve ölçüm senaryolarini düzenleme kabiliyetine sahiptir. Çogu ticari CNC kontroller sadece tek bir spesifik sürücü sistemi ile arabirim olanagi sunmasina karsin, çogu DSP kartlari çok sayida veya en yaygin olarak kullanilan sürücü arabirimleri ile problemsiz olarak çalismasina olanak tanir. DSP lerin büyük faydalarindan bir tanesi de PC deki ana islemcinin diger görevleri yapmak için rahat birakilmasidir. Gerçekte, makina kontrolu olarak DSP ile akuple edilmis çoklu islemcilerin kullanildigi bir PC, büyük performans artisi saglamaktadir. DSP eksen pozisyonlarinin ölçümünde ve eksenlere yeni komut degerlerinin verilmesinde kullanilirken; ana bilgisayar da Netwotk ortamindan takim yolu verilerinin alinmasini ve bu takim yolu verilerine göre uygun ilerleme degerinin verilmesini saglayabilir. Açik Mimari Sistemler CNC sisteminde Intelx86 serisi islemcilerin kullanilmasi bunun bir açik mimari sistem oldugu anlamina gelmez. Hatta PC-Bazli tasarim yapisina sahip bir CNC kontrolun da açik mimari yapisinda oldugu söylenemez. Ticari olarak CNC sistem imalatcilari imal ettikleri yeni kontrollerin fiyatlarini eski kontrollerin yedek parça fiyatlarina kadar indirmislerdir. Benzer sekilde CNC kontrol imalatcilari yeni kontrol sistemi imal etmenin eski bir kontrol sistemini gelistirmeye göre daha hizli ve verimli oldugu konusunda hemfikirdirler. Endüstride PC-Bazli kontrollere yönelik genel bir meyilim vardir. Bu ise sistemlerin update edilebilme özelliginden ve daha kolay yedek parça bulunabilmesinden kaynaklanmaktadir. Çünkü personel bilgisayarlar artik heryerdedir ve kolaylikla ulasilabilecek yedek parça bilesenlerine sahiptir. . Özet Bu makalede yüksek hizda isleme için gerekli olan yüksek hizli kontroller üzerinde durulmustur. Görüldügü gibi kontrol sistemi yüksek hizda isleme için en hayati rolü oynamaktadir. Yüksek hizda isleme yapan bir kontrol sisteminin; Yüksek Servo Çevrim Zamanlari Look Ahead (Önüne Bak) Kontrol Network Baglantisi Dijital Sinyal Islemciler temel kriterleri karsilayacak sekilde tasarlandigi görülmüstür.


    Şekil 2 :

    [​IMG]

    Şekil 4 :

    [​IMG]

    Şekil 7 :

    [​IMG]

    Şekil 8 :

    [​IMG]

    Şekil 9 :

    [​IMG]

    Şekil 10 :

    [​IMG]
     
  2. avatar

    avatar Üye

    paylaşım için teşekkürler...
     

Bu Sayfayı Paylaş