Mobile HMI system for the micromachine tool

eng Article in English DOI:

Bogdan Broel-Plater , send Paweł Dworak , Marcin Mikołajczak Department of Control Engineering and Robotics, West Pomeranian University of Technology

Download Article

Abstract

In the paper a mobile visualization system of a numerical micromachine tool using mobile devices: tablet and smartphone is presented. The system is implemented and tested in the Department of Control Engineering and Robotics at the Faculty of Electrical Engineering, West Pomeranian University of Technology in Szczecin on the prototype of micromachine tool which has been built in the framework of the grant N R03 0050 06. Apart basic tasks of the human machine interface (HMI) e.g. monitoring of the main machining parameters, the system provides very advanced functionality comprising remote wireless control of the machine (remote pendant), sound, vibration and text messages (e-mail, SMS), a set of diagnostic functions. The system make it possible to detect and inform the operator about destruction of the device (milling cutter), possibility of exceeding the acceptable tool position errors and incorrect temperatures of the spindle. All These situations are detected by a mechanism that uses fuzzy logic inference. Acquisition of process data and all necessary calculations are carried out in the NI LabVIEW environment with the use of CompactRio and Aerotech controllers and its libraries. The paper presents a functionality and realization of some selected diagnostic functionality: remote communication with operator and the use of fuzzy logic to determine trend of temperature of the spindle.

Keywords

cnc, diagnostics, fuzzy logic, mobile HMI

Mobilny system wizualizacji mikroobrabiarki

Streszczenie

W artykule przedstawiono mobilny system wizualizacji mikroobrabiarki numerycznej wykorzystujący urządzenia mobilne: tablet i smartfon. System jest wdrażany i testowany w katedrze Automatyki Przemysłowej i Robotyki na Wydziale Elektrycznym Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie na prototypie mikroobrabiarki powstającej w ramach grantu N R03 0050 06. Oprócz podstawowych zadań interfejsu HMI (ang. Human Machine Interface), do których należą do nich między innymi monitorowanie głównych parametrów obróbki, projektowany system realizuje bardzo zaawansowane funkcje w tym: zdalna kontrola ruchów urządzenia w ręcznym trybie pracy (zdalna wędka), informacje dźwiękowe, tekstowe (SMS, e-mail), wibracje urządzenia, zestaw funkcji diagnostycznych. Ponadto przewidziano w systemie możliwość informowania operatora o zniszczeniu narzędzia (freza), możliwości przekroczenia akceptowalnych wartości błędów obróbki oraz niepoprawnej temperaturze wrzeciona. Wszystkie te nieprawidłowości wykrywane są przy użyciu algorytmów wykorzystujących logikę rozmytą. Akwizycja wartości zmiennych procesowych oraz wszystkie niezbędne obliczenia przeprowadzane są z wykorzystaniem oprogramowania NI LabVIEW oraz sterowników CompacRio, kontrolerów Aerotech i ich bibliotek. W artykule skupiliśmy się na dwóch wybranych elementach systemu: zdalnym informowaniu operatora urządzenia oraz wykorzystaniu logiki rozmytej do określenia trendu temperatury wrzeciona.

Słowa kluczowe

cnc, diagnostyka, logika rozmyta, mobilne HMI

Bibliography

  1. Chae J., Park S.S., Freiheit T., Investigation of microcutting operations, “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, vol. 46, no. 3-4, 2011, 313-332.
  2. Frank P.M., Fault diagnosis for linear systems, Control Systems, Robotics, and Automation, 16, 2011.
  3. Kang1 I.S., Jeong S.K., Yong W.S., Cutting force model considering tool edge geometry for micro end milling process, “Journal of Mechanical Science and Technology”, vol. 22, 2008, 293-299.
  4. Korbicz J., Kościelny J.M., Modeling, Diagnostics and Process Control: Implementation in the DiaSter System, Berlin, Springer, 2010.
  5. Korbicz J. et al. Fault Diagnosis: Models, Artificial Intelligence, Applications, Berlin, Springer, 2004.
  6. Malekian M., Park S.S., Jun Martin B.G., Tool wear monitoring of micro-milling operations, “Journal of Materials Processing Technology”, vol. 209, 2009, 4903-4914.
  7. Rutkowski L., Metody i techniki sztucznej inteligencji, PWN, 2005.
  8. Wang J., Gong Y., Abba G., Antoine J.F., Shi J., Chip formation analysis in micromilling operation, “International Journal of Advanced Manufacturing Technology”, vol. 45, no. 5-6, 2009, 430-447.
  9. [www.acer.com].
  10. [www.apple.com].
  11. [www.ni.com].