RAUNALNIKO PODPRTA PROIZVODNJA PRI …pefprints.pef.uni-lj.si/1668/1/diplomsko_delo.pdf · preproste CNC (Computer Numerical Control) (računalniško numerično krmiljenje, op.a.)

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO

Študijski program: Fizika in tehnika

RAČUNALNIŠKO PODPRTA PROIZVODNJA PRI

POUČEVANJU TEHNIŠKIH VSEBIN

DIPLOMSKO DELO

Mentor: Kandidat:

dr. Slavko Kocijančič, izr. prof. Denis Rupnik

Somentor:

David Rihtaršič, asist.

Ljubljana, junij, 2013

Zahvala

Najprej bi se zahvalil mentorju, izrednemu profesorju dr. Slavku Kocijančiču, za

pomoč in sodelovanje pri nastajanju diplomskega dela. Asistentu Davidu

Rihtaršiču za vso pomoč pri programiranju. Zahvaljujem se svoji druţini za

spodbudo tekom šolanja in podporo pri izvedbi diplomskega dela.

V

POVZETEK

Razvoj računalnikov ima velik vpliv na vseh področjih delovanja ljudi. Če bi primerjali

industrijske obrti pred 50. leti in danes, bi hitro opazili razlike. Danes je najopaznejše

manjše število delavcev in večje število strojev, ki so večinoma krmiljeni z

računalnikom. S pomočjo računalniško krmiljenih strojev smo ljudje sposobni delati

natančneje in hitreje, kot je to mogoče s fizično močjo in spretnostjo delavcev. V takšne

namene je bil razvit sistem CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided

Manufacturing) (računalniško podprto načrtovanje/računalniško podprta proizvodnja,

op.a.), za katerega je potrebno računalniško znanje. Temu primerno je potrebno

prilagoditi izobraţevanje v smer računalniško podprte proizvodnje.

V osnovnih šolah so, v sklopu predmeta tehnika in tehnologija, zajete teme CAD/CAM

bolj na osnovni ravni, kar zadostuje za nadaljevanje te teme v srednjih šolah. Tu nastane

velik problem, saj v splošnih oddelkih srednjih šol (splošne gimnazije, …) noben

predmet, niti izbirni predmet, ne zajema tem s področja CAD/CAM. Temu sledi da, ko

se dijaki, po uspešno opravljeni maturi, vpisujejo naprej na tehniško usmerjene

fakultete, le te sprejmejo študente, ki nimajo ustreznega predznanja, zaradi česar

izgubljajo dragoceni čas predavanj z razlagami osnov.

Velika ovira poučevanja področja CAD/CAM so visoke cene strojne in programske

opreme, ki je za to potrebna. Rešitev problema visokih cen strojne opreme je v izdelavi

preproste CNC (Computer Numerical Control) (računalniško numerično krmiljenje,

op.a.) struţnice z dvema koračnima motorjema, ki sta krmiljena z računalniškim

krmilnikom eProDas-Rob1. Rešitev problema visokih cen programske opreme je v

brezplačni programski opremi, ki je prosto dostopna na spletu, s pomočjo katere

narišemo sliko in le to pretvorimo v zapis, ki ga »razume« CNC struţnica.

Glede na dejstvo, da veliko uporabnikov v izobraţevalnih ustanovah za risanje

uporablja brezplačno programsko opremo Google SketchUp, je z njim smotrno začeti.

Da pridemo do premika koračnih motorjev, je potrebno programirati računalniški

krmilnik eProDas-Rob1, kar, izmed mnogih ki so na voljo, omogoča tudi brezplačna

programska oprema Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition. Visual Basic je

najprimernejši, saj omogoča izdelavo uporabniškega vmesnika, ki je nepogrešljiv »stik«

med uporabnikom in strojem pri vseh NC (Numerical Control) (numerično krmiljenje,

op.a.) sistemih.

Pot od slike v Google SketchUp do Visual Basic-a je mogoča z izvozom slike v DXF

(Drawing eXchange Format) (izmenjevalni datotečni format za risbe, op.a.) datoteko,

kar omogoča vtičnik DXF Export SketchUp. Iz dobljene DXF datoteke, s pomočjo

programa LazyCam, generiramo t.i. G-kodo, ki je splošno poznana za NC stroje.

Dobljeno G-kodo je potrebno vnesti v uporabniški vmesnik programa, ki je bil

programiran v programu Visual Basic, kjer nato s pomočjo ukaznih gumbov krmilimo

preprosto CNC struţnico.

Opisani učni pripomoček je dober za poučevanje, saj zajema veliko učnih ciljev srednjih

tehničnih šol, namenjenih tako področju CAD/CAM, kot tudi splošni tehniško –

tehnološki izobrazbi. Nadaljeval bi z izpeljavo izdelave učnega pripomočka v srednjih

strojnih šolah, izdelal bi učne priprave, s katerimi bi zajel čim več ciljev učnih načrtov

srednjih tehniško usmerjenih šol, področja CAD/CAM.

KLJUČNE BESEDE:

Tehniško izobraţevanje, CAD, CAM, CNC, Google SketchUp, DXF, Visual Basic 2008

Express Edition, LazyCam, eProDas-Rob1, programska oprema, uporabniški vmesnik.

http://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Datote%C4%8Dni_zapis&action=edit&redlink=1

VII

COMPUTER-ASSISTED PRODUCTION IN

TEACHING TECHNOLOGY TOPICS

ABSTRACT . The development of computers has a significant impact on all areas of human activity.

If we compare the industrial craft between 50 years ago and today, we would quickly

notice differences. The most notable difference is that, today there is less employees and

much more machines controlled by a computers (robots). With the help of computer-

controlled machines, we are able to work accurately and faster than it is possible with

our own physical strengths and skills. This was the reason for the development of

CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing). Accordingly, it

is necessary to adjust the direction of education in computer-controlled machines.

In Slovenian elementary schools, CAD/CAM is covered in the context of object design

and technology in basic level, which is sufficient for the continuation of this topic in

secondary schools. Here comes the big problem, because in the general sections of

secondary schools (general high school ...), there is no object, either elective course,

which cover some topics of CAD/CAM. So when the students finish general high

school, and then enroll in technical-oriented faculty, they don’t have adequate

background knowledge, thus professors losing valuable time lectures by explaining the

basics.

A major obstacle of teaching the CAD/CAM is need of high priced hardware and

software. A simple hardware solution is to manufacture CNC lathe with two stepper

motors, which controlled by the computer interface eProDas-Rob1. Software solution is

the free software that is freely available online, which allows you to draw pictures, and

transfer it into “a reality”. Given the fact that many users in educational institutions

using Google SketchUp, it is reasonable to start with this program. To get to the moving

stepper motors, it is necessary to program the user interface, which allows us the

software Visual Basic. Like all NC machines, also a simple CNC lathe, must have user

interface, which allows us to "contact" with the machine. The path of the image from

Google SketchUp to Visual Basic is possible with exporting image to the DXF file,

which allows us plug-in DXF Export SketchUp. From the DXF file, you can use the

program LazyCam to generate G-code, which is generally known for NC machines. The

resulting G-code must be entered in the user interface stepper motor, which has been

programmed in Visual Basic.

Described learning tool is good for teaching, as it covers a lot of learning objectives of

secondary technical schools related to CAD/CAM, as well as general engineer -

technological education.

KEY WORDS:

Design and technology education, CAD, CAM, CNC, Google SketchUp, DXF, Visual

Basic 2008 Express Edition, LazyCam, eProDas-Rob1, software, user interface.

Rupnik Denis; diplomsko delo

IX

KAZALO VSEBINE

1 UVOD.................................................................................................................................................. 1

1.1 CAD/CAM V PROIZVODNJI .................................................................................................... 1 1.2 CAD/CAM V SLOVENSKEM IZOBRAŢEVANJU ........................................................................ 3

1.2.1 CAD/CAM na visokošolskih in univerzitetnih študijskih programih s področja tehnike ....... 4 1.2.2 CAD/CAM v srednješolskem izobraževanju .......................................................................... 5

2 POCENI REŠITEV POUČEVANJA CAD/CAM ........................................................................... 7

3 PROGRAMSKA OPREMA ........................................................................................................... 11

3.1 GOOGLE SKETCHUP 8 .......................................................................................................... 12 3.1.1 Risanje v Google SketchUp 8 .............................................................................................. 12 3.1.2 Vtičnik (plug-in) DXF Export SketchUp .............................................................................. 19 3.1.3 Izvoz DXF datoteke iz Google SketchUp ............................................................................. 20

3.2 LAZYCAM ............................................................................................................................ 24 3.2.1 Uporaba programa LazyCam in generiranje G-kode ......................................................... 24

3.3 MICROSOFT VISUAL BASIC 2008 EXPRESS EDITION ............................................................ 31 3.3.1 Pomen gumbov in oken v uporabniškem vmesniku.............................................................. 33

4 OD RISANJA DO CNC STRUŢNICE (PRIMER) ....................................................................... 37

4.1 RISANJE MODELA ................................................................................................................. 37 4.2 GENERIRANJE G-KODE ......................................................................................................... 38 4.3 UVOZ G-KODE IN UPORABA PROGRAMA KORAČNI MOTOR .................................................. 40

5 ZAKLJUČEK .................................................................................................................................. 43

6 VIRI IN LITERATURA.................................................................................................................. 44

7 PRILOGE ......................................................................................................................................... 46

7.1 NAMESTITEV PROGRAMA GOOGLE SKETCHUP 8 .................................................................. 46 7.1.1 Vtičnik (plugin) DXF Export SketchUp ............................................................................... 51

7.2 NAMESTITEV PROGRAMA LAZYCAM.................................................................................... 54 7.3 PROGRAMSKE KODE PROGRAMA KORAČNI MOTOR................................................................ 59

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta

KAZALO SLIK

Slika 1.1: Standardni postopki izdelave [1] ...................................................................... 2 Slika 2.1: Preprosta CNC struţnica [Leban, K., 2012] [9] ................................................ 7

Slika 3.1: Blokovna shema programske opreme CNC struţnice .................................... 11 Slika 3.2: Izbira predloge ................................................................................................ 13 Slika 3.3: Primer postavitve orodij. ................................................................................. 14 Slika 3.4: Nastavitev »pogleda kamere« ......................................................................... 15 Slika 3.5: 2D pogled delovne površine ........................................................................... 15

Slika 3.6: Risanje pravokotnika ...................................................................................... 16 Slika 3.7: Vnos natančnih dimenzij pravokotnika .......................................................... 17 Slika 3.8: Pravokotnik 200 mm x 100 mm, tlorisni pogled ............................................ 17 Slika 3.9: Končna slika koordinat struţnega noţa .......................................................... 18

Slika 3.10: 3D slika končnega izdelka ............................................................................ 19 Slika 3.11: Izbira vseh povezanih delov slike ................................................................. 20 Slika 3.12: Izbira vtičnika ............................................................................................... 21

Slika 3.13: Izbira enot ..................................................................................................... 21

Slika 3.14: Izbira objektov za izvoz ................................................................................ 22 Slika 3.15: Izbira poti in imena shranitve ....................................................................... 23 Slika 3.16: Opozorilo izvoza ........................................................................................... 23

Slika 3.17: Uporabniški vmesnik programske opreme LazyCam ................................... 25 Slika 3.18: Izbira DXF datoteke ...................................................................................... 25

Slika 3.19: Izbira tipa uvoţene datoteke ......................................................................... 26 Slika 3.20: Slika in podatki uvoţene DXF datoteke ....................................................... 26 Slika 3.21: Pred optimizacijo poti struţnega noţa .......................................................... 27

Slika 3.22: Po optimizaciji poti struţnega noţa .............................................................. 28 Slika 3.23: Označevanje slike ......................................................................................... 28

Slika 3.24: Slika označena rdeče ..................................................................................... 29 Slika 3.25: Dimenzije, podane v palcih ........................................................................... 29

Slika 3.26: Dimenzije v milimetrih ................................................................................. 30 Slika 3.27: Generiranje G-kode ....................................................................................... 30 Slika 3.28: Mesto shranitve G-kode ................................................................................ 31 Slika 3.29: Urejevalno okno VB [16].............................................................................. 32

Slika 3.30: Programiran uporabniški vmesnik CNC struţnice ....................................... 33 Slika 3.31: Vnos G-kode ................................................................................................. 34 Slika 3.32: Pretvorba G-kode .......................................................................................... 35 Slika 4.1: Ţelene koordinate struţnega noţa ................................................................... 37 Slika 4.2: 3D slika modela uteţi ...................................................................................... 38

Slika 4.3: Slika uvoţene DXF datoteke .......................................................................... 39 Slika 4.4: Optimizirane poti struţnega noţa ................................................................... 39 Slika 4.5: Preverjanje dimenzij slike ............................................................................... 40

Slika 4.6: Generiranje G-kode ......................................................................................... 40 Slika 4.7: Uporabniški vmesnik programa Koračni motor ............................................. 41 Slika 4.8: Kopiranje G-kode iz programa Beležnice in njen vnos v okno ...................... 42 Slika 4.9: Pretvorba G-kode v koordinate struţnega noţa .............................................. 42


XI

AKRONIMI IN OKRAJŠAVE

CAD Computer Aided Design (računalniško podprto

načrtovanje)

CAM Computer Aided Manufacturing (računalniško podprta

proizvodnja)

CNC Computer Numerical Control (računalniško numerično

krmiljenje)

NC Numerical Control (numerično krmiljenje)

DXF Drawing eXchange Format (izmenjevalni datotečni

format za risbe)

G-koda Splošno uporabni programski jezik NC strojev

VB Visual Basic




1

1 UVOD

Ljudje si ţe od nekdaj poskušamo poenostaviti proizvodnjo, obdelavo, predelavo,…

industrijskih surovin. Orodja so v uporabi ţe od kamene dobe dalje in od takrat se

dograjujejo in razvijajo. Razvoj računalniške tehnologije je pomenil začetek nove dobe

v industrijskih obratih.

1.1 CAD/CAM v proizvodnji

Računalnik je nepogrešljivo orodje pri snovanju novega marketinško obetavnega

izdelka, saj si je z njim moč pomagati pri vseh standardnih postopkih izdelave, kot so:

idejna skica, načrtovanje, dokumentacija, prototip, preizkušanje, popravljanje napak in

na koncu serijska proizvodnja izdelkov. Na primer, da bi hoteli izdelati serije kompletov

uteţi za branjevke na trgu. Izdelava načrtov in skic uteţi bi vsekakor izdelali s pomočjo

v ta namen napisanih računalniških programov, izdelava prototipa in nato končnih uteţi,

pa lahko poteka ročno ali s pomočjo računalniško podprtih strojev, kot je, za primer

uteţi, primerna CNC (computer numerical control) (računalniško numerično krmiljenje,

op.a.) struţnica. Hitrost in natančnost ročne izdelave ni primerljiva z računalniško

vodeno struţnico, ki je natančnejša in hitrejša. V takšne namene je bil razvit sistem

CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing), slika 1.1 [1].

CAD (računalniško podprto načrtovanje) je definiran kot integrirana uporaba

računalniških sistemov, kot pomoč pri kreiranju, modifikaciji, analiziranju ali

optimiziranju načrtovanja. To je tehnologija, ki se ukvarja z uporabo računalnikov za

upravljanje nekaterih nalog pri oblikovanju in proizvodnji. Je glavni element

računalniško podprtega načrtovanja [2].

CAM (računalniško podprta proizvodnja) je definiran kot uporaba računalniških

sistemov za upravljanje in nadzor proizvodnega obrata v posredni ali neposredni

povezavi računalniškega vmesnika s proizvodnjo. Z drugimi besedami, je to uporaba

računalniških sistemov za postopke, ki niso zajeti v sistemu CAD [2].


2

CAD

CAM

Slika 1.1: Standardni postopki izdelave [1]

V proizvodnih obratih so trendi, da se proizvede za trg zanimiv izdelek v čim krajšem

času, v čim večji količini. Zato je potrebno ali veliko število zaposlenih v proizvodnji

ali pa nakup računalniške opreme in računalniško vodenih strojev (robotov), ki

nadomestijo veliko število zaposlenih. Kitajska ima število delavcev v izobilju, temu

primerno je največja industrijska sila na svetu. V Evropi število delavcev ni v izobilju,

zato je potrebno izobraţevati in usmerjati ljudi v sodobne avtomatizirane proizvodnje.

Potreba po

novem

izdelku

Opredelitev,

specifikacije in

zahteve izdelka

Zbiranje ustreznih

informacij in študije

izvedljivosti izdelka

Optimizacija

Analiza

Izdelava

modela in

simulacija

načrtov

Načrtovanje

izdelka

Evalvacija

Komunikacija

in

dokumentiranje

Načrtovanje

procesa

Načrtovanje

proizvodnje

Pakiranje

Kontrola

kvalitete Proizvodnja

Dostava

Izdelava in nakup

novih orodij

Naročanje

materiala

NC, CNC, DNC

programiranje

Trţenje


3

1.2 CAD/CAM v slovenskem izobraţevanju

V Sloveniji vplivajo na tehniško izobraţevanje na vseh nivojih, od osnovne šole do

fakultet, oziroma univerz, kulturni, socialni, mednarodni, druţbeni in gospodarski

vplivi. Ti vplivi ţe najmanj 20 let vplivajo neugodno na razvoj tehniškega izobraţevanja

v Sloveniji. Ker Slovenija ni druţbeno izolirana, so nekateri druţbeni vplivi v Sloveniji

enaki kot v vsej Evropi in Zdruţenih drţavah Amerike. Naj naštejem nekatere

pomembne gospodarske in druţbene vplive, ki vplivajo na tehniško izobraţevanje v

Sloveniji:

stanje in razvitost gospodarstva, število in velikost gospodarskih druţb, način

delovanja podjetij in razvoj novih izdelkov v podjetjih,

zanemarjanje tehnološke pismenosti in pomanjkanje gospodarsko koristnih

invencij in inovacij,

potrebe v drugih panogah, npr. v zdravstvu, upravljanju, javnih sluţbah,

razmeroma nizek druţbeni status in vrednotenje tehniških poklicev,

potrošniška druţba in potrošniška miselnost in

generacijski upad – upad števila otrok v generaciji.

Aktualna gospodarska situacija kaţe, da v Sloveniji ni »kritične mase« za povečanje

konkurenčnosti gospodarstva in obrti, ki bi zajezila finančno krizo. Izgubljajo se

tehnološke, razvojne in poslovne prednosti. Še pred dvajsetimi leti so bili Slovenci

vodilni v vzhodni in srednji Evropi po obvladovanju in transferu sodobnih tehnologij.

Podjetja so imela razvojne oddelke, naši strokovnjaki so sodelovali pri oblikovanju

informacijske dobe z največjimi zahodnimi druţbami, bila so konkurenčna

visokotehnološka podjetja. Propadanje velikih gospodarskih sistemov in podjetij, ter

gospodarske teţave preostalih podjetij (niţje plače, slabše delovne razmere) je

negativno vplivalo na odločitev številnih mladih, in njihovih staršev, da bi svojo

ţivljenjsko pot in študij usmerili na področje tehnike. Slovenska podjetja redko iščejo

visoko izobraţene tehniške kadre, kot so doktorji znanosti, magistri ali po pred

bolonjskem sistemu diplomirane inţenirje, ker izostaja lasten razvoj in vlaganje v

človeške vire, oziroma so visoko izobraţeni kadri zanje predragi. Primerjava s tujino

pogosto tudi pokaţe, da opravljajo pri nas v podjetjih inţenirji delo, ki bi ga v tujini

opravljali tehniki, in zato posledično prejmejo ustrezno niţje plače od svojih kolegov v


4

tujini. Med vzroki za padanje Slovenije na pomembnih lestvicah konkurenčnosti drţav

najdemo tudi nizek deleţ univerzitetnih diplomantov iz inţenirstva, majhno število

zaposlenih v raziskavah in razvoju v gospodarstvu, itd [3].

1.2.1 CAD/CAM na visokošolskih in univerzitetnih študijskih programih s

področja tehnike

Na visokošolskih in univerzitetnih študijskih programih s področja tehnike je

izobraţevanje na področju CAD/CAM prisotno. Na primer na Univerzi v Ljubljani, na

Fakulteti za strojništvo, imajo v študiju prvega letnika, druge stopnje, obvezen predmet

CAM, kjer se študent seznani z umestitvijo le-tega v proces izdelave izdelka. Pri

določevanju faz postavitve proizvodnje, je poseben poudarek na načrtovanju in izbiri

ustrezne tehnologije izdelave izdelka in optimiziranju izdelovalnih parametrov ob

sočasnem upoštevanju zagotavljanja kakovosti izdelka. Kot nujen del izdelave izdelka

se predstavi faza, ki se imenuje NC (numerical control) (numerično krmiljenje, op.a.)

programiranje. Tu se študent seznani z vsemi sestavnimi deli CAM protokola (povezave

med CAD in CAM sistemi, detajlna osvojitev strategij za generacijo optimizirane NC

kode, prenos kode na izdelovalni stroj in izdelava izdelka na CNC obdelovalnem

stroju). Na koncu svoje znanje predstavi v obliki seminarja, kjer prikaţe znanje uporabe

CAM izdelka na določenem izdelku [4].

Na Univerzi v Mariboru, na Fakulteti za strojništvo se na področju CAD/CAM

izobraţujejo ţe v tretjem letniku, prve stopnje študija, pri predmetu računalniško

integrirana proizvodnja, kjer se študentje seznanijo z avtomatizacijo obdelovalnih

sistemov: razvoj, principi, uvajanje, vplivi in primeri; računalniško podprto

konstruiranje: vzroki in namen uvajanja, učinki, povezave s CAM; direktno numerično

programiranje NC strojev; računalniško spremljanje in analiziranje obdelovalnih

podatkov; CAD/CAM povezave; uvajanje CAD/CAM sistemov in CNC obdelovalnih

strojev in naprav; računalniško podprto zagotavljanje kakovosti – CAQ: CNC krmiljeni

merilni stroji, integrirani merilni sistemi na obdelovalnih strojih, lastnosti merjenja na

CNC obdelovalnih strojih, primeri; baze podatkov v RIP (računalniško integrirana

proizvodnja, op.a.): definicija, zgradba, upravljanje, baze podatkov za konstrukcijo in

tehnologijo; integracijske metode in standardi: standardi za industrijsko avtomatizacijo,


5

stopnje integracije in stopnje produkcije, ISO napotki za operativno izmenjavo

podatkov, standardi za sistemsko integracijo; industrijski roboti: glavni sestavni deli,

lastnosti, krmiljenje in programiranje, uporaba; računalniško integrirana proizvodnja –

RIP: podsistemi in njihove funkcije, pogoji za uspešno izgradnjo in delovanje sistema,

potencialne prednosti, RIP in podjetje [5]. S temo CAD/CAM se študentje seznanijo

tudi pri predmetu obdelovalni in preoblikovalni stroji, kjer se seznanijo z osnovami

gradnje obdelovalnih strojev, klasične konstrukcije in lahke konstrukcije, pogoni za

glavna gibanja na obdelovalnih strojih, pogoni pomoţnih gibanj, natančnost in

usklajenost pogonov pomoţnih gibanj, krmiljenje in avtomatizacija na obdelovalnih

strojih, kopirni sistemi, numerično kopiranje, numerično krmiljenje, povezave

računalniško krmiljenih obdelovalnih strojev s CAD/CAM sistemi, obdelovalnimi stroji

za visoko-hitrostne obdelave, CNC krmilniki, vodenje in uleţajenje za visoko-hitrostne

obdelave, preoblikovalni stroji, povezavami v sistem stroj, orodje, tehnološki proces [6].

1.2.2 CAD/CAM v srednješolskem izobraţevanju

Glavni problem srednješolskega izobraţevanja na področju CAD/CAM je majhno

število uspešnih dijakov vpisanih na srednje tehniške šole. Prioriteta uspešnih je

gimnazija, potem sledijo tehniške gimnazije, ostali se odločajo za srednje poklicno in

strokovno izobraţevanje, kamor se večinoma vpisujejo učenci z dobrim in zadostnim

uspehom v OŠ. Med njimi je vse manj takih, ki bi bili tehniško nadarjeni, motivirani in

spretni [3].

Med dijaki prvih letnikov poklicnih in strokovnih srednjih šol ter gimnazij je bila leta

2008 izvedena raziskava. Po tej raziskavi najbolj vplivajo na izbiro srednje šole pri

dijakih gimnazij učni uspeh, prijatelji in starši, pri dijakih tri- in štiriletnih srednjih šol

pa zanimivost področja in poklica, ugled poklica in učni uspeh. Najpomembnejši vir

informacij, ki so vplivale na odločitev o vpisu, so informacije, ki jih je učenec pridobil

na informativnem dnevu, sledijo priporočila tistih, ki ţe obiskujejo to srednjo šolo, in

starši. Nadalje je bilo v raziskavi ugotovljeno, da je učni uspeh učencev v zadnjih dveh

letih osnovne šole tesno povezan s stopnjo izobrazbe staršev. Ugotovljeno je bilo tudi,

da so bile tri četrtine dijakov s svetovanjem svetovalnega delavca v osnovni šoli

zadovoljne, četrtina dijakov pa s svetovanjem svetovalnega delavca v osnovni šoli in

izbiro srednje šole nezadovoljna. Večina dijakov je eno leto po vpisu na srednje šole


6

zadovoljna z izbiro srednje šole. Dobljeni izidi kaţejo, da se morajo svetovalni delavci s

tem področjem več ukvarjati, saj je njihov vpliv premajhen [7].

Dijaki nekaterih srednješolskih tehniških smeri se seznanijo s CAD/CAM. Problem je,

da se, gledano po učnem načrtu za gimnazijske programe, s tem pojmom nikoli ne

srečajo dijaki splošne gimnazije [8]. Ne obstaja noben predmet, niti izbirni predmet, ki

bi zajemal CAD/CAM. Tako mehanska, kot tudi programska oprema, ki je potrebna za

izvajanje laboratorijskih vaj in predavanj na temo CAD/CAM je draga. Temu problemu

pripomore še dejstvo, da bi bilo število ur, namenjenih CAD/CAM malo, čemur sledi

manj denarnih sredstev namenjenih tej temi.


7

2 POCENI REŠITEV POUČEVANJA CAD/CAM

Na trgu je vedno več izbire za nakup programske in strojne opreme CAD/CAM

področja, ki ni poceni. Le te šolam ni potrebno nakupovati, saj za učenje delovanja

CAD/CAM sistema ni potrebno imeti vrhunske opreme, ampak je bistvo, da učenec

(dijak) dojame praktičnost, delovanje in uporabnost tega sistema.

Zahtevo strojne opreme, potrebne za izvajanje poglavij o CAD/CAM, se da doseči ţe s

preprosto CNC struţnico, katero bi lahko izdelovali dijaki na srednjih strojnih šolah, ki

bi jih nato, preko svoje šole, prodajali po splošnih oddelkih srednjih šol. Če ne

upoštevamo stroškov dela, bi bila cena struţnice le 184 €, čemur je potrebno prišteti še

delo, ki je odvisno od izdelovalcev, in računalniški krmilnik eProDas-Rob1 (cena 66,67

€), ki omogoča povezavo CNC struţnice z računalnikom, slika 2.1 [9,10].

Slika 2.1: Preprosta CNC struţnica [Leban, K., 2012] [9]


8

Kot ţe navedeno, so problem tudi visoke cene programske opreme, ki zajema

CAD/CAM, na trţišču, ki se gibljejo od cca. 800 € navzgor. Rešitev je v brezplačni

programski opremi, ki je dostopna na spletu. Na voljo jih je več, katere ţe zajemajo

CAD/CAM, vendar glede na dejstvo, da se ţe učitelji v OŠ, pri obravnavi učnih snovi v

povezavi z CAD, posluţujejo Google SketchUp (v nadaljevanju SketchUp) programske

opreme, in da je le ta vedno bolj uporabljana tudi na fakultetah, bi bilo dobro risati v

SketchUp od koder bi se slika »prenesla« v »ţivi svet«.

Ker je CNC struţnica z računalnikom povezana preko računalniškega krmilnika

eProDas-Rob1, je potrebna tudi programska oprema, ki omogoča krmiljenje le te. V

slovenskih izobraţevalnih ustanovah je prevladujoč operacijski sistem Microsoft

Windows, zato je najprimernejša brezplačna programska oprema Microsoft Visual Basic

2008 Express Edition (v nadaljevanju VB), ki omogoča tudi programiranje

uporabniškega vmesnika.

Sliko, narisano v SketchUp, je potrebno pretvoriti v nek zapis (kodo), ki bi ga lahko bral

program, napisan v VB. Pri numerično krmiljenih (NC) strojih so v uporabi t.i. G kode,

zato jih je v primeru CNC struţnice smotrno uporabiti. Brezplačna verzija programske

opreme SketchUp ne omogoča izvoza slike v G kodo, zato je potreben vtičnik. Izbira

vtičnika je zelo pomembna, saj je od njega odvisno, kako ohrani izvirno sliko. Po

preizkusu več različnih, da najboljše rezultate kombinacija vtičnika DXF Export

SketchUp, ki sliko pretvori v DXF datoteko in programske opreme LazyCam, s pomočjo

katere generiramo G kodo iz DXF datoteke. G koda se shrani v Beležnico, od koder jo

je potrebno prenesti v VB.

Cena učnega pripomočka za izvajanje praktičnega in poglabljanje teoretičnega znanja s

področja CAD/CAM, znaša 250,67 € ob neupoštevanju cene izdelave CNC struţnice.

Če bi upoštevali še ceno izdelave (200 €), znaša skupaj 450,67 €, kar ne presega

zmoţnosti splošnih gimnazij [9]. Upoštevati je potrebno, da bi s tem učnim

pripomočkom lahko zajeli veliko ciljev, modulov učnega načrta za srednje tehnične šole

[17]:

PROGRAMIRANJE NAPRAV

- Dijak razume osnovno zgradbo programabilnih naprav in osnovni princip

delovanja.


9

UPRAVLJANJE Z UPORABNIŠKO PROGRAMSKO OPREMO

- Dijak poglobi znanje o osnovnih pojmih informatike in jo zna uporabiti,

- razvija spretnosti za delo s podatki in dokumenti v elektronski obliki.

ORODJA IN PRIPRAVE ZA MNOŢIČNO PROIZVODNJO

- Dijak prepozna nevarnosti pri delu, upošteva navodila za varno delo in

uporablja varnostne naprave in varovalna sredstva.

AVTOMATIZACIJA STROJEV IN NAPRAV

- Dijak pozna vlogo in pomen avtomatizacije v tehniških sistemih,

- pozna vlogo in pomen krmilne ter regulacijske tehnike v procesu

avtomatizacije,

- razume delovanje krmilja.

CNC PROGRAMIRAMJE

- Dijak pozna zmoţnosti CNC strojev in njihovo uporabo v proizvodnji,

- pozna in nadzoruje delovanje CNC strojev,

- s pomočjo računalnika in računalniških programov programira enostavne

3-D oblike obdelovancev,

- zna izvesti vpetje obdelovanca, in orodja, odmero orodja in nastavitve

izhodiščne točke za CNC program.

SESTAVLJANJE IN PREIZKUŠANJE MEHATRONSKIH SISTEMOV

- Dijak uporablja informacijsko tehnologijo in programsko opremo za

reševanje določenih nalog,

- spoznava strokovno terminologijo in uporablja tehnično dokumentacijo,

- razume pomen natančnosti in doslednosti pri svojem delu,

- skrbi red in čistočo na delovnem mestu delu in na delovnem stroju in

liniji,

- spoznava nevarnosti snovi, strojev in naprav, ki jih srečuje pri svojem

delu.


10

PROIZVODNI PROCESI

- Dijak upošteva faze proizvodnega procesa: načrtovanje izdelka,

določanje procesa in tok delovnih predmetov v proizvodnem sistemu,

- je natančen in dosleden pri delu,

- prepoznava nevarnosti pri delu in uporablja ustrezne pristope ter zaščitna

sredstva za varno delo,

- zna spremljati delovanje stroja, vpenjati in vlagati material v stroj,

kontrolirati delovni proces, odpravljati enostavne zastoje delovnega

procesa.


11

3 PROGRAMSKA OPREMA

Programska oprema je skupek računalniških programov, ki skupaj s strojno opremo

računalnika tvori celoto. Je abstraktna zadeva, običajno se fizično nahaja v

računalniškem pomnilniku. Deljena je v dve skupini:

Sistemska programska oprema - kamor sodi operacijski sistem in podporni

programi. Deli se na operacijske sisteme, razvojna orodja (npr. VB) ter servisne

ali usluţnostne programe.

Uporabniška (aplikativna) programska oprema - deli se na standardno in

posebno programsko opremo. To opremo uporabnik uporablja za konkretna

opravila (npr. SketchUp, LazyCam, …) [11].

Programska oprema učnega pripomočka CNC struţnica, zajema sistemsko in

uporabniško programsko opremo. Delimo jo lahko v programsko opremo, ki spada v

CAD sistem in v programsko opremo, ki spada v CAM sistem, slika 3.1.

CAM

CAD

Slika 3.1: Blokovna shema programske opreme CNC struţnice

Google SketchUp

(slika)

DXF Export

SketchUp

(DXF zapis slike)

LazyCam

(optimizacija in

izvoz v G-kodo)

Microsoft Visual

Basic 2010

(uvoz in branje G-

kode, »pošiljanje«

ukazov na

računalniški

vmesnik eProDas)

Računalniški

vmesnik eProDas

(krmiljenje

koračnih motorjev

na CNC struţnici)

Koračna motorja

(premik struţnega

noţa na CNC

struţnici)


12

3.1 Google SketchUp 8

Program SketchUp je bil prvič predstavljen javnosti avgusta 2000 kot program za

izdelavo 3D modelov s sloganom »3D za vsakogar«. Omogočal je risanje 2D modelov

tako, da je posnemal risanje s svinčnikom na papir. Za pretvorbo iz 2D v 3D je

uporabljal metodo potisni/povleči1.

Navodila namestitve programske opreme SketchUp so podrobno opisana v prilogi 7.1.

Program deluje v operacijskem sistemu Windows in Mac, z malo strpnosti preko

programske opreme Wine, tudi v Ubuntu 12.04, distribuciji Linux-a.

Razlog, da je podjetje Google izdalo SketchUp v brezplačni verziji je, da bi zajeli in

ustvarili 3D informacije vsega, kar obstaja. Namesto, da bi se zanašali na majhne

skupine profesionalnih ustvarjalcev, je SketchUp namenjen vsakomur, ki ga to zanima.

V njegovo korist govori dejstvo, da je čas, ki ga uporabnik porabi za izdelavo 3D

modela, izjemno hiter v primerjavi z ostalimi programi [12].

3.1.1 Risanje v Google SketchUp 8

SketchUp ponuja široko paleto orodij namenjenih risanju, preoblikovanju, … Pregled

orodij in uporaba le teh je podrobno opisano v diplomski nalogi Dolenc, K., 2010, 133

str [12].

Za uporabo programa SketchUp, kot začetek pri izdelavi končnega izdelka s pomočjo

CNC struţnice, je dovolj le osnovno znanje le tega.

Pri zagonu programa je potrebno izbrati predlogo v kateri bi radi ustvarili sliko. Za

primer CNC struţnice je potrebno izbrati Product Design and Woodworking –

Milimeters (Načrtovanje Izdelka in Lesarstvo – Milimetri, op.a.), slika 3.2.

1 US Patent 6,628,279 Push/Pull technology


13

Slika 3.2: Izbira predloge

Zgled orodne vrstice (postavitev bliţnjic do orodij) uporabnik lahko nastavi po ţelji. V

sledečem primeru je primer moţne postavitve, slika 3.3.


14

Slika 3.3: Primer postavitve orodij.

Ker je za primer CNC struţnice dovolj, če je ţelena oblika narisana v 2D pogledu (CNC

struţnica potrebuje le 2D koordinate), je enostavneje, če se »kamero« nastavi na tlorisni

pogled delovne površine. To se doseţe s klikom na Camera/Standard Views/Top

(Kamera/Običajni Pogledi/Tloris, op.a.), slika 3.4, slika 3.5.


15

Slika 3.4: Nastavitev »pogleda kamere«

Slika 3.5: 2D pogled delovne površine


16

CNC struţnica, ki bi bila uporabljena kot učni pripomoček, ima maksimalni pomik

struţnega noţa v y smeri 200 mm in v x smeri 100 mm. Za pomoč pri risanju ţelene

oblike končnega izdelka je dobro narisati meje, do koder seţe struţni noţ.

Najenostavnejši je pravokotnik dimenzij 200 mm x 100 mm, ki se ga natančno nariše z

orodjem za risanje štirikotnikov. S puščico je potrebno klikniti na izhodišče in povleči

diagonalno glede na rdečo os, slika 3.6.

Slika 3.6: Risanje pravokotnika

V spodnjem desnem kotu je polje Dimensions, kjer so navedene dimenzije narisanega

pravokotnika. Natančne dimenzije je moč določiti s številčnim vnosom dimenzij.

Potrebno je le začeti pisati števila, kar program SketchUp spozna kot dimenzijo.

Napisati je potrebno 200;100 in pritisniti tipko Enter, slika 3.7.


17

Slika 3.7: Vnos natančnih dimenzij pravokotnika

Nariše se zelo majhen pravokotnik, ki se ga pribliţa s pomikom puščice nadenj in z

obrati pomičnega gumba na miški. Dobro ga je pribliţati skoraj na velikost delovne

površine, kar omogoča natančnejše risanje. V primeru pomika pogleda kamere, je

potrebno le to popraviti na tlorisni pogled, slika 3.8.

Slika 3.8: Pravokotnik 200 mm x 100 mm, tlorisni pogled


18

Za risanje po delovni površini (pravokotniku), namenjeni risanju končnih koordinat

struţnega noţa, se uporablja orodja za osnovno risanje:

- Svinčnik (Line), orodje za risanje ravnih črt.

- Lok (Arc), orodje za risanje kroţnih lokov.

- Prostoročno (Freehand), orodje za prostoročno risanje.

Risanje končnih koordinat struţnega noţa mora potekati od leve proti desni, kar

pomeni, da se pot ne sme vračati proti levi. Glede na dimenzije vpenjala za struţni noţ,

poloţaj vpetja struţnega noţa v vpenjalo in debelino struţnega noţa, je potrebno

upoštevati tudi globino reza, ki ga omogoča konstrukcija CNC struţnice, ter debelino

reza, ki ga omogoča struţni noţ. Natančne dimenzije CNC struţnice in delavniške risbe

njenih sestavnih delov, so podane v diplomski nalogi Leban, K., 2012, 67 str [9]. Ko je

slika končana, je potrebno izbrisati pravokotnik, da le ta ne vpliva na prihodno obdelavo

slike, slika 3.9.

Slika 3.9: Končna slika koordinat struţnega noţa

Končni izdelek bi, v tem primeru, bila šahovska figura trdnjava (seveda, če je dolţina

obdelovanca 200 mm), slika 3.10.


19

Slika 3.10: 3D slika končnega izdelka

3.1.2 Vtičnik (plug-in) DXF Export SketchUp

Vtičniki so majhni programi, ki razširjajo kapacitete velikih programov. SketchUp ima

vrsto vtičnikov, ki pomagajo izboljšati njegove slabosti in dajejo ostalim programom

moţnost uporabe njegovih modelov. Vtičnike izdelujejo uporabniki programa SketchUp

in razna podjetja, ki ţelijo svoje programe dopolniti s SketchUp programom. Vtičniki, ki

so brezplačni, so na voljo na spletnem naslovu:

http://www.SketchUp.com/intl/en/download/plugins.html (obiskano dne 22.4.2013).

Poleg naštetega obstaja še veliko vtičnikov, dosegljivih na spletu, med katerimi so

nekateri plačljivi, drugi v fazi razvijanja (beta verzije) ampak vseeno zelo uporabni, ....

Eden izmed njih je tudi brezplačen vtičnik DXF Export SketchUp.

Prosta različica SketchUp ima omejene moţnosti izvoza datotek, kar je problem, saj

običajno CAM programi ne prepoznajo SketchUp (SKP) datotek in bi bile tako

neuporabne. Rešitev tega problema je vtičnik DXF Export SketchUp, ki omogoča izvoz

slike, narisane v SketchUp programu, kot DXF ali STL datoteko, berljivo z večino

CAM programskih oprem.


20

Navodila namestitve vtičnika DXF Export SketchUp so podrobno opisana v prilogi

7.1.1. Vtičnik deluje na Google SketchUp različicah 8.2 in dalje.

3.1.3 Izvoz DXF datoteke iz Google SketchUp

Narisano sliko je potrebno označiti, kar se najlaţje naredi z desnim klikom miške

kamorkoli na črto. Odpre se moţnost izbire, kjer je potrebno izbrati Select in nato All

Connected, slika 3.11.

Slika 3.11: Izbira vseh povezanih delov slike

Da je slika označena, se opazi kot modro obarvano. Sledi uporaba vtičnika DXF Export

SketchUp, ki ga je moţno izbrati med orodji programa SketchUp. S klikom na Tools

(Orodja, op.a.) se odpre moţnost izbire. Izbrati je potrebno Export to DXF or STL, slika

3.12.


21

Slika 3.12: Izbira vtičnika

Odpre se okno vtičnika, kjer je potrebno izbrati enote, v katerih bi radi, da se slika

prenese (meter, centimeter, milimeter, inč ali čevelj). Izbrati je potrebno Millimeters in

nato OK, slika 3.13.

Slika 3.13: Izbira enot


22

Odpre se novo okno, kjer je potrebno izbrati objekte za izvoz (entities to export).

Pravilna izbira je polylines (polilinije, op.a.), kar je potrebno potrditi z OK, slika 3.14.

Slika 3.14: Izbira objektov za izvoz

Odpre se okno, kjer je potrebno poimenovati DXF datoteko (na primer datum nastanka

slike) in pot shranitve le te. Potrdi se z gumbom Shrani, slika 3.15.


23

Slika 3.15: Izbira poti in imena shranitve

Vtičnik opozori na število izvoţenih linij, kar je potrebno potrditi z gumbom V redu,

slika 3.16.

Slika 3.16: Opozorilo izvoza


24

3.2 LazyCam

LazyCam je brezplačna programska oprema, namenjena uvozu standardnih DXF, CMX

in drugih vrst datotek, ter omogoča izvoz teh datotek v obliki G-kode. Omogoča

nadgradnjo v PRO verzijo, ki poleg osnovne verzije omogoča še naprednejše funkcije,

kot je na primer uvoz DXF profilov in njihova pretvorba v kodo, namenjeno CNC

struţnici, … Glede na to, da je povezava računalnika in CNC struţnice omogočena z

krmilnikom eProDas-Rob1, kateri bo prejemal ukaze od uporabniškega vmesnika,

narejenega v VB, se PRO verzije programske opreme LazyCam ne potrebuje. Program

sluţi kot pretvorba DXF datoteke (narisane v SketchUp-u) v G-kodo [13].

Navodila namestitve programske opreme LazyCam so podrobno opisana v prilogi 7.2.

Vtičnik deluje na Google SketchUp različicah 8.2 in dalje.

Program ima veliko funkcijskih gumbov, vendar se za pretvorbo DXF datoteke

(končnih koordinat struţnega noţa) v G-kodo potrebuje le nekatere, ki so v nadaljevanju

opisani.

3.2.1 Uporaba programa LazyCam in generiranje G-kode

Zagnati je potrebno program LazyCam, odpre se uporabniški vmesnik programa, slika

3.17.


25

Slika 3.17: Uporabniški vmesnik programske opreme LazyCam

S klikom na Open DXF, se odpre okno, kjer je potrebno izbrati DXF datoteko, ki bi jo

ţeleli pretvoriti v G-kodo. Izbiro je potrebno potrditi z gumbom Open, slika 3.18.

Slika 3.18: Izbira DXF datoteke


26

Odpre se okno izbire tipa uvoza datoteke, kjer je potrebno izbrati MILL, slika 3.19.

Slika 3.19: Izbira tipa uvoţene datoteke

V uporabniškem vmesniku programa se prikaţejo slika in podatki uvoţene DXF

datoteke, slika 3.20.

Slika 3.20: Slika in podatki uvoţene DXF datoteke


27

Pomik struţnega noţa je, v primeru opisane CNC struţnice, počasen. Na levem oknu

programa (Ops), so napisi Chain0, Chain1 (člen, op.a.) (v primeru kompleksnejše slike

je število členov večje). S klikom na znak +, se prikaţejo deli členov slike. Če se

pozicija delov ne spreminja, bo program generiral G-kodo po vrsti, kot so privzeto

postavljeni. Se pravi, če je na vrh postavljen nek srednji del slike, bi CNC struţnica

najprej odstruţila srednji del in nato del, ki sledi na seznamu (Ops). Potrebno je

optimizirati premike, kar se lahko uredi ročno (premik vsakega dela posebej) ali

avtomatsko, kar omogoča funkcijska tipka Optimize, slika 3.21, slika 3.22.

Slika 3.21: Pred optimizacijo poti struţnega noţa


28

Slika 3.22: Po optimizaciji poti struţnega noţa

Preveriti je potrebno tudi, ali se je velikost slike ohranila, se pravi, da je v območju 200

mm x 100 mm (ne sme presegati maksimalnega pomika struţnega noţa). Najprej je

potrebno pritisniti na funkcijsko tipko Sel in box, nato je potrebno označiti celotno sliko,

da se le ta obarva rdeče, slika 3.23., slika 3.24.

Slika 3.23: Označevanje slike


29

Slika 3.24: Slika označena rdeče

Sledi klik na funkcijsko tipko Scale (Velikost op.a.), ki odpre okno s podatki o označeni

sliki. Dimenzije so privzeto podane v inch-ih (palec op.a.), kar se da spremeniti s

klikom na Inch->mm. Okno se zapre, potreben je še en klik na Scale in podatki so

podani v milimetrih, slika 3.25, slika 3.26.

Slika 3.25: Dimenzije, podane v palcih


30

Slika 3.26: Dimenzije v milimetrih

Dimenzije ne presegajo »dovoljenih« vrednosti, čemur sledi še izvoz v G-kodo. Za

generiranje G-kode, je potreben klik na funkcijsko tipko Post code. Odpre se okno, kjer

se lahko spremeni mesto shranitve G-kode s klikom na Browse. Ko je mesto shranitve

navedeno, je generiranje potrebno potrditi s klikom na OK, slika 3.27.

Slika 3.27: Generiranje G-kode


31

Odpre se okno, ki sporoča mesto shranitve G-kode, slika 3.28.

Slika 3.28: Mesto shranitve G-kode

3.3 Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition

Visual Basic (v nadaljevanju VB) je eden najpreprostejših sodobnih programskih

jezikov, ki omogoča hitro in preprosto izdelavo programov za operacijski sistem

Windows. Beseda Visual, v imenu programa, pomeni, da je grafični vmesnik izdelan iz

mnoţice vnaprej določenih elementov, ki se imenujejo kontrole. To so npr. ukazni

gumbi, seznami, okna za vnos besedila, … Beseda Basic je povezana s programskim

jezikom Basic, ki omogoča izdelavo preprostih, pa tudi zelo zahtevnih programov. VB

ponuja številna orodja za izdelavo in dostop do podatkovnih zbirk v različnih formatih,

tehnologija ActiveX pa omogoča preprosto uporabo jezika v drugih programih, kot so

Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Access, … Poleg naštetega se lahko izdela

tudi programe za dostop do dokumentov in drugih programov v omreţju [14].

Navodila za namestitev so dostopna na spletnem naslovu:


32

http://www.pef.uni-lj.si/narteh/robteh/Hrosc-VBA/Namestitev_VBA.html (obiskano

dne 14. 3. 2013).

VB ponuja veliko orodij in ukazov za urejanje uporabniškega vmesnika in pisanje

programskih kod. V prilogi 7.3 so navedene programske kode, ki so potrebne za

delovanje CNC struţnice, v nadaljevanju je opisana uporaba napisanega programa, kar

zajema uvoz G-kode in pomen gumbov programiranega uporabniškega vmesnika.

Program, ob zagonu novega projekta, privzeto odpre urejevalno okno, katerega se

poljubno lahko spreminja (dodaja gumbe, …). Za laţje razumevanje je opis glavnih

področij urejevalnega okna opisanih na sliki, slika 3.29.

Slika 3.29: Urejevalno okno VB [16]

Več o programu VB (spremenljivke, zanke, operatorji, pogojni stavki, …) in moţnosti

uporabe le tega v izobraţevanju, je opisano v diplomski nalogi Majhen, B., 2010, 68 str

[15].

Menijska

vrstica.

Ukazni gumb

start, s katerim

se program

zaţene.

Obrazec ali Forma, kamor

se postavlja objekte.

Orodjarna.

Nekakšen

»raziskovalec«

projekta.

Lastnostno

okno - tu se

določajo

lastnosti in

dogodki

označenega

objekta


33

3.3.1 Pomen gumbov in oken v uporabniškem vmesniku

Ko se program Koračni motor, narejen v programu Visual Basic, zaţene, se odpre

njegov uporabniški vmesnik, slika 3.30. Programska koda programa Koračni motor je

priloţena v prilogi 7.3.

Slika 3.30: Programiran uporabniški vmesnik CNC struţnice

Program Koračni motor je sestavljen iz treh zaslonskih mask.

Prva zaslonska maska se imenuje »Kalibracija pozicije stružnega noža«, s pomočjo

katere se lahko namesti pozicijo struţnega noţa na stotinko milimetra natančno. Temu

sta namenjeni dve NumericUpDown (NumeričnoGorDol, op.a.) okni in dva gumba. Če

bi ţeleli, da se struţni noţ premakne za poljubno milimetrov v smeri osi y, je potrebno v

okno poleg gumba Zaženi Y vpisati ţelen pomik v milimetrih in pritisniti gumb Zaženi

Y. Če je vnesena vrednost pozitivna, se struţni noţ premika stran od koračnega motorja,


34

če je negativna, pa proti koračnemu motorju. Na enak način deluje kalibracija x osi,

razlika je le, da se pri pozitivni vrednosti vnosa, struţni noţ premika proti obdelovancu,

pri negativni pa stran od obdelovanca [9].

Druga zaslonska maska se imenuje »Razdalja od osi vrtenja do sani [mm]«, s pomočjo

katere program spozna dejansko razdaljo med osjo vrtenja in začetno pozicijo struţnega

noţa. Temu je namenjeno eno TextBox (polje z besedilom, op.a.) okno, kamor je

potrebno vpisati izmerjeno začetno razdaljo.

Tretja zaslonska maska se imenuje »G-koda«, ki omogoča uvoz G-kode, pretvorbo le te

in začetek/konec struţenja (pomika struţnega noţa). Temu je namenjeno eno

RichTextBox (obogateno polje z besedilom, op.a.), dve TextBox okni in trije gumbi. Če

bi ţeleli vstaviti G-kodo, je potrebno le to kopirati iz, ţe prej shranjene, Beležnice in

prilepiti v RichTextBox okno, ki se nahaja pod napisom »G-koda«, slika 3.31.

Slika 3.31: Vnos G-kode


35

Ko je G-koda vidna v RichTextBox oknu, je potrebno pritisniti na gumb Pretvori in v

dve TextBox okni, pod znakom X in pod Y, se izpišejo koordinate, pridobljene iz

prilepljene G-kode, slika 3.32.

Slika 3.32: Pretvorba G-kode

Ledi še gumb Struži, ki zaţene program branja koordinat in s tem pomik struţnega

noţa. Program najprej prebere prvo vrednost v tabeli Y, čemur sledi premik struţnega

noţa na razdaljo, ki jo ta vrednost vsebuje (1 = 1 mm). Razdaljo opravi od začetne

pozicije, vstran koračnega motorja. Nato program prebere prvo vrednost v tabeli X,

čemur sledi premik struţnega noţa na razdaljo, ki jo ta vrednost vsebuje (1 = 1 mm).

Razdaljo opravi od začetne lege proti osi vrtenja obdelovanca, tam počaka eno sekundo

in se vrne nazaj v začetno vrednost x. Nato program sledi naslednjim koordinatam po

istem sistemu. To aktivnost program izvaja, dokler ne zmanjka podatkov v tabelah, nato

se vrne na prvotno lego, ki je bila določena s kalibracijo. Če bi kadarkoli hoteli prekiniti


36

delovanje struţnice, ima le ta varovalni gumb Ustavi, ki prekine vse aktivnosti CNC

struţnice [9].


37

4 OD RISANJA DO CNC STRUŢNICE (PRIMER)

V tem poglavju je opisana celotna pot od slike, do CNC struţnice. Poglavje ne zajema

delovanja CNC struţnice, saj je to ţe zajeto v diplomski nalogi Leban, K., 2012, 67 str,

[9].

Prikazani so koraki, ki jih je potrebno narediti, če bi ţeleli izdelati izdelek, katerega bi

narisali v programu Google SketchUp, preko CNC struţnice. Koraki se za različne

izdelke razlikujejo, vendar je v grobem postopek enak.

4.1 Risanje modela

Model izdelka narišemo v programu Google SketchUp. Postopek priprave risalne

površine in pravila risanja, so opisani v podpoglavju 3.1.1. Na primer, da bi ţeleli

izdelati model uteţi, ki jih uporabljajo branjevke na trgu. Ob upoštevanju velikosti

obdelovanca in dobro 3D predstavo, nam risanje ţelenih končnih koordinat struţnega

noţa ne dela teţav. Za boljši pregled, sem odstranil prikaz koordinatnih osi, slika 4.1.

Slika 4.1: Ţelene koordinate struţnega noţa


38

Ustvarjeno sliko je potrebno shraniti na ţeleno mesto, nato si, za boljšo predstavo, lahko

pomagamo z orodjem, ki ga ponuja program Google SketchUp, Follow Me, s katerim si

ustvarimo 3D pogled modela, slika 4.2.

Slika 4.2: 3D slika modela uteţi

Vrnemo se na prej shranjeno sliko, ki jo po postopku opisanem v podpoglavju 3.1.2, s

pomočjo vtičnika DXF Export SketchUp, izvozimo v DXF datoteko.

4.2 Generiranje G-kode

Za generiranje G-kode, je potrebno zagnati program LazyCam, ki le to omogoča. V tem

programu je potrebno odpreti DXF datoteko, ki smo jo izvozili iz programa Google

SketchUp, slika 4.3.


39

Slika 4.3: Slika uvoţene DXF datoteke

Sledi optimizacija poti struţnega noţa in preverjanje dimenzij slike, katere postopek je

opisan v podpoglavju 3.1.2, slika 4.4, slika 4.5.

Slika 4.4: Optimizirane poti struţnega noţa


40

Slika 4.5: Preverjanje dimenzij slike

Sledi še izvoz v G-kodo, ki se opravi s klikom na funkcijsko tipko Post Code, odpre se

okno, potrdimo izvoz, slika 4.6.

Slika 4.6: Generiranje G-kode

4.3 Uvoz G-kode in uporaba programa Koračni motor

Delovanje programa, ter funkcije oken in gumbov, so opisani v podpoglavju 3.3.1.

Najprej je potrebno zagnati program Koračni motor, slika 4.7.


41

Slika 4.7: Uporabniški vmesnik programa Koračni motor

Če poloţaj struţnega noţa ni v ničelni poziciji, le tega s pomočjo kalibracije postavimo

v ničelno lego. Izmeriti je potrebno tudi dejansko razdaljo od osi vrtenja do sani in le to

vpisati v okno, ki je za to namenjeno. Sledi kopiranje G-kode iz programa Beležnice, ki

jo je potrebno prilepiti v okno za vnos G-kode, slika 4.8.


42

Slika 4.8: Kopiranje G-kode iz programa Beležnice in njen vnos v okno

G-kodo je potrebno še pretvoriti, kar sproţi pritisk na gumb Pretvori. V okna koordinat

y in x se vpišejo vrednosti, slika 4.9. zagon struţenja se prične s klikom na gumb Struži.

Slika 4.9: Pretvorba G-kode v koordinate struţnega noţa


43

5 ZAKLJUČEK

Moja naloga je bila, da poiščem brezplačno programsko opremo, ki omogoča, da iz

slike, narisane v programu Google SketchUp, dobim koordinate končnih premikov

struţnega noţa CNC struţnice in jih s pomočjo uporabniškega vmesnika programa,

narejenega v programski opremi Visual Basic, prenesem v dejanske pomike koračnih

motorjev na preprosti CNC struţnici. To mi je tudi uspelo, tako je učni pripomoček

CNC stružnica v kompletu končan.

Pot od slike do CNC struţnice sem po korakih podrobno opisal z namenom, da bi lahko

učitelji splošnih srednjih šol lahko sami »pripravili« računalnik za uporabo preproste

CNC struţnice.

Nadaljeval bi z izdelavo učnih priprav, ki bi zajemale teme CAD/CAM in vključevale

učni pripomoček CNC stružnica. Nadalje bi se dogovoril s katero od srednjih šol za

strojništvo, da bi izdelali sestavne dele CNC struţnice, ki bi jih nato ponudili v prodajo

kot učni pripomoček tem CAD/CAM po splošnih oddelkih srednjih šol. Sledi

organizacija seminarjev, kjer bi se učitelji izobraţevali o uporabi in pripravi učnega

pripomočka CNC stružnica. Nato bi sestavil vprašalnike, ki zajemajo obravnavane teme

učnih priprav in bi jih razdelil učiteljem, ki bodo to poučevali. Vprašalnike bi dijaki

morali rešiti na začetku obravnave CAD/CAM in po končani obravnavi. Rezultate bi

primerjal in tako ugotovil, če so učne priprave in učni pripomoček CNC stružnica

primerni.


44

6 VIRI IN LITERATURA

[1] Zeid, I., 2005. Mastering CAD/CAM. 1st ed. McGraw-Hill Education, 962 str.

[2] Elanchezhian, C., Sunder Slewyn, T., Shanmuga Sundar, G., 2007 Computer aided

manufacturing (CAM). 2nd ed. New Delhi, Laxmi publications (P) LTD, 570 str.

[3] Ocena stanja tehniškega izobraţevanja v Sloveniji in predlogi za izboljšanje.

Poročilo. URL: http://www.ieee.si/IEEE-links/Porocilo-v3.pdf, (obiskano dne

11.4.2013).

[4] Fakulteta za strojništvo. Univerza v Ljubljani. URL: http://www.fs.uni-

lj.si/studijska_dejavnost2/druga_stopnja/seznam_predmetov/2011080209313085/

(obiskano dne 11.4.2013).

[5] Fakulteta za strojništvo. Univerza v Mariboru. URL: https://aips.uni-

mb.si/PredmetiBP5/UcnaEnotaInfo.asp?UEID=9510&Leto=2012&Jezik=,


[6] Fakulteta za strojništvo. Univerza v Mariboru. URL: https://aips.uni-

mb.si/PredmetiBP5/UcnaEnotaInfo.asp?UEID=9509&Leto=2012&Jezik=


[7] Repanšek, Z., 2009. Analiza dejavnikov, ki vplivajo na izbiro srednje šole, in analiza

ocene kakovosti šolske svetovalne sluţbe. Sodobna pedagogika, 60/126, 3, str. 160-

180.

[8] Učni načrti za gimnazije. Ministrstvo za izobraţevanje, znanost in šport. URL:

http://eportal.mss.edus.si/msswww/programi2012/programi/gimnazija/ucni_nacrti.h

tm (obiskano dne 18.4.2013).

[9] Leban, K., 2012. Projekt izdelave računalniško krmiljene struţnice pri pouku

tehnike in tehnologije. Ljubljana, Pedagoška fakulteta, 67 str.

[10] DRTI – Društvo za razvoj tehniškega izobraţevanja. Prodajni program. URL:

http://www.drti.si/nakup.html (obiskano dne 22.4.2013).

[11] Programska oprema. Wikipedija. URL:

http://sl.wikipedia.org/wiki/Programska_oprema (obiskano dne 22.4.2013).

[12] Dolenc, K., 2010. Uporaba programa Google SketchUp za 3D oblikovanje in

vizualizacijo v osnovni šoli. Maribor, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, 133

str.


45

[13] ArtSoft Mach3. URL: http://www.machsupport.com/downloads.php (obiskano dne

22.4.2013).

[14] Šuler, A., 1999. Spoznajmo Visual Basic. Ljubljana, Flamingo Zaloţba d.o.o., 439

str.

[15] Majhen, B., 2010. Programski jezik Visual Basic v osnovni šoli. Maribor, Fakulteta

za naravoslovje in matematiko, 68 str.

[16] Kušar, T., Rihtaršič, D., Kocijančič, S., 2007. Programiranje ''hrošča'' z krmilnikom

eProDas-Rob1 v programskem okolju Visual Basic®. Delovno gradivo. Univerza v

Ljubljani, Pedagoška fakulteta, 26 str.

[17] CPI – Center RS za poklicno izobraţevanje. URL: http://www.cpi.si/index.aspx

(obiskano dne 24.5.2013)


46

7 PRILOGE

7.1 Namestitev programa Google SketchUp 8

Na spletni strani http://www.SketchUp.com/ je potrebno izbrati Download SketchUp

Odpre se okno, kjer je potrebno izbrati ţeleno verzijo programske opreme

http://www.sketchup.com/


47

V naslednjem oknu je potrebno izbrati operacijski sistem, ki ga uporablja računalnik (v

tem primeru Windows 7) in potrditi strinjanje z licenco programske opreme

Zagonska datoteka se nalaga na računalnik, med tem se stran zahvaljuje za prenos le te.

Zagnati je potrebno zagonsko datoteko


48

V primeru, da so varnostne nastavitve v operacijskem sistemu nastavljanje na opozorila

o nevarnosti, se prikaţe okno, kjer je potrebno potrditi zagonsko datoteko

Zaţene se čarovnik za namestitev programske opreme


49

Še enkrat je potrebno potrditi strinjanje s pravicami programske opreme

Odpre se okno, kjer je potrebno navesti lego namestitve programske opreme


50

Naslednje okno zahteva potrditev namestitve programske opreme

Po namestitvi programske opreme, le ta opozori, da je nameščena, kar je potrebno

potrditi


51

7.1.1 Vtičnik (plugin) DXF Export SketchUp

Na spletni strani http://www.guitar-list.com/download-software/convert-SketchUp-skp-

files-dxf-or-stl je potrebno izbrati zagonsko datoteko, ki ustreza verziji ţe nameščeni

programski opremi Google SketchUp

Odpreti je potrebno program Google SketchUp in izbrati Window/Preferences


52

Izbrati je potrebno Extensions, označiti Dynamic Components in potrditi namestitev

Odpre se okno, kjer je potrebno izbrati preneseno zagonsko datoteko dodatka


53

Potrebno je potrditi namestitev dodatka

Po namestitvi sledi opozorilo o nameščenem dodatku


54

7.2 Namestitev programa LazyCam

Na spletni strani http://www.machsupport.com/downloads.php je potrebno izbrati

ţeleno programsko opremo

V tem primeru je programska oprema LazyCam


55

V primeru, da operacijski sistem zahteva potrditev, je le to potrebno omogočiti

Sledi pozdravno sporočilo in opozorila


56

Odpre se okno, ki zahteva strinjanje s pravicami programske opreme

Sledijo informacije o programski opremi


57

Odpre se okno kjer je potrebno izbrati lego namestitve programske opreme

V naslednjem oknu je potrebno izbrati lego bliţnjice programske opreme


58

Potrebno je potrditi zagon namestitve

Sledi potrditev strinjanja s pravicami programske opreme


59

Programska oprema je nameščena, kar je potrebno potrditi

7.3 Programske kode programa Koračni motor

Public Class Form1

Dim m1(0 To 3) As Byte




Dim sotp As Boolean

Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As

System.EventArgs) Handles MyBase.Load

eProDasInit(0)

m1(0) = 6

m1(1) = 5

m1(2) = 9

m1(3) = 10

m2(0) = 96

m2(1) = 80

m2(2) = 144

m2(3) = 160

m3(3) = 10

m3(2) = 6

m3(1) = 5

m3(0) = 9

m4(3) = 160

m4(2) = 96

m4(1) = 80

m4(0) = 144


60

End Sub

Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e

As System.EventArgs) Handles Button1.Click

sotp = False

PremikX(NumericUpDown1.Value)

End Sub



sotp = True

End Sub

Private Sub TextBox1_TextChanged(ByVal sender As System.Object,

ByVal e As System.EventArgs)

End Sub

Private Sub PremikX(ByVal mm As Double)

Console.WriteLine("Zahtevan premik za " + mm.ToString() +

"mm")

Dim n As Integer

n = Math.Abs(Math.Round(mm * 50 / 1.25))

For J = 1 To n

If (sotp) Then

DOutNum(Port.C, 0)

Return

End If

For I = 0 To 3

If mm < 0 Then

DOutNum(Port.C, m3(I))

Else : DOutNum(Port.C, m1(I))

End If

Wait(0.0001)

Next I

Next J

DOutNum(Port.C, 0)

End Sub

Private Sub PremikY(ByVal mm As Double)

Console.WriteLine("Zahtevan premik za " + mm.ToString() +

"mm")

Dim n As Integer

n = Math.Abs(Math.Round(mm * 50 / 1.25))

For J = 1 To n

If (sotp) Then

DOutNum(Port.C, 0)

Return

End If

For I = 0 To 3

If mm < 0 Then

DOutNum(Port.C, m2(I))

Else : DOutNum(Port.C, m4(I))

End If

Wait(0.0001)

Next I


61

Next J

DOutNum(Port.C, 0)

End Sub



sotp = False

PremikY(NumericUpDown2.Value)

End Sub



Dim vbodX() As String

Dim vbodY() As String

Dim pozicijaY As Double

sotp = False

pozicijaY = 0

vbodX = Split(TextBox3.Text(), vbNewLine)

vbodY = Split(TextBox4.Text(), vbNewLine)

Dim tralala(vbodX.Length) As Double

For J = 0 To vbodX.Length - 1

tralala(J) = TextBox2.Text - vbodX(J)

Next J

For J = 0 To vbodX.Length - 1

PremikY(vbodY(J) - pozicijaY)

pozicijaY = vbodY(J)

PremikX(tralala(J))

Wait(1)

PremikX(-tralala(J))

If (sotp) Then

DOutNum(Port.C, 0)

sotp = False

Return

End If

Next J

PremikY(-pozicijaY)

End Sub

Private Sub RichTextBox1_TextChanged(ByVal sender As

System.Object, ByVal e As System.EventArgs)

End Sub


ByVal e As System.EventArgs) Handles TextBox2.TextChanged

End Sub


62



Dim vrstica As String

Dim x As Integer

Dim readd As New System.IO.StringReader(RichTextBox1.Text)

For i = 1 To 4

vrstica = readd.ReadLine

If vrstica.IndexOf("G1") > -1 Then Exit For

Next

For i = 1 To 120

x = vrstica.IndexOf("X")

If x > -1 Then

TextBox3.Text = TextBox3.Text & Mid(vrstica, x + 2, 5)

& Chr(13) & Chr(10)

End If

x = vrstica.IndexOf("Y")

If x > -1 Then

TextBox4.Text = TextBox4.Text & Mid(vrstica, x + 2, 5)

& Chr(13) & Chr(10)

End If

vrstica = readd.ReadLine

If vrstica.IndexOf("M30") > -1 Then Exit For

Next

End Sub



End Sub



End Sub

End Class

Documents

RAUNALNIKO PODPRTA PROIZVODNJA PRI …pefprints.pef.uni-lj.si/1668/1/diplomsko_delo.pdf · preproste CNC (Computer Numerical Control) (računalniško numerično krmiljenje, op.a.)