UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE PRODUO

IMPLEMENTAO DE TCNICAS DE CONTROLE

DE MOTOR DE PASSO EM APLICAES CNC

DISSERTAO DE MESTRADO

Edinara Filipiak de Cristo

Santa Maria, RS, Brasil 2009

IMPLEMENTAO DE TCNICAS DE CONTROLE

DE MOTOR DE PASSO EM APLICAES CNC

por

Edinara Filipiak de Cristo

Dissertao apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Ps-

Graduao em Engenharia de Produo, rea de Concentrao em

Gerncia da Produo, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM,

RS), como requisito parcial para obteno do grau de

Mestre em Engenharia de Produo.

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Dias da Silva

Santa Maria, RS, Brasil

2009

Universidade Federal de Santa Maria

Centro de Tecnologia

Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo

A Comisso Examinadora, abaixo assinada,

aprova a Dissertao de Mestrado

IMPLEMENTAO DE TCNICAS DE CONTROLE

DE MOTOR DE PASSO EM APLICAES CNC

elaborada por

Edinara Filipiak de Cristo

como requisito parcial para obteno do grau de

Mestre em Engenharia de Produo

COMISSO EXAMINADORA:

Alexandre Dias da Silva, Dr.

(Presidente/Orientador)

Incio da Fontoura Limberger, Dr. (UFSM)

Leandro Costa de Oliveira, Dr. (UFSM)

Santa Maria, 20 de fevereiro de 2009.

Dedico este trabalho a todas as pessoas

que so importantes na minha vida.

AGRADECIMENTOS

Elaborar uma dissertao no algo que possa ser feito sozinho. Os

resultados no so somente de quem assina o documento. Muitas pessoas so

envolvidas e devem ser lembradas aqui.

A comear por Deus por permitir-me vida, fora e vontade necessrias para

levar este trabalho at o fim.

Aos meus pais Carlos e Maria, a quem eu tenho o maior respeito e admirao

e que sempre me apoiaram da melhor maneira possvel.

Universidade Federal de Santa Maria por ter me concedido a oportunidade

de realizar este trabalho.

Empresa Tecnopampa por abrir suas portas para que fossem efetuados

testes em seus equipamentos.

Aos colegas, professores e funcionrios do PPGEP-UFSM pelo

companheirismo e receptividade.

Ao professor Nelson Zang que direta e indiretamente contribuiu para a

concretizao deste mestrado.

Aos professores Incio da Fontoura Limberger e Leandro Costa de Oliveira

pela participao na banca examinadora.

Ao meu Orientador, Prof. Dr. Alexandre Dias da Silva pelo apoio, dedicao e

tempo disponibilizado para orientao deste trabalho. Muito obrigada pela ajuda.

Em especial agradeo ao meu esposo Fernando de Cristo pelo apoio em

todos os momentos, por ter me incentivado a fazer o mestrado e por ter me

mostrado que posso alcanar os objetivos que busco, s basta acreditar.

A todos aqueles que no foram citados, mas no foram esquecidos, dedico

este trabalho e que bons frutos possam ser colhidos dele.

A todos meus sinceros agradecimentos.

RESUMO

Dissertao de Mestrado Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Produo

Universidade Federal de Santa Maria

IMPLEMENTAO DE TCNICAS DE CONTROLE DE MOTOR DE PASSO EM APLICAES CNC

Autora: Edinara Filipiak de Cristo

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Dias da Silva Data e Local da Defesa: Santa Maria, 20 de fevereiro de 2009.

O objetivo deste trabalho desenvolver uma metodologia de controle de

equipamentos acionados por motores de passo, via porta paralela de

microcomputadores, com at trs eixos programveis, para utilizao em processos

de automao. Para implementar o sistema proposto, utilizou-se um ambiente de

desenvolvimento de programas computacionais, atravs do qual foi possvel fazer a

comunicao com a porta paralela do computador para transferncia de dados de

controle aos circuitos de acionamento dos motores de passos. O programa

desenvolvido possui as seguintes funes: prioridade de execuo do processo no

sistema operacional do microcomputador; interpretao de seqncias de operaes

programadas atravs de arquivos de dados; visualizao do arquivo de dados para

controle do equipamento durante sua execuo; visualizao em tempo real dos

dados de controle enviados porta paralela; controle manual e automtico do

equipamento; execuo de forma reversa dos movimentos aplicados aos eixos do

equipamento; ajuste de velocidade dos eixos de movimento do equipamento de

forma automtica ou manual; e sistema de ajuda online. Caractersticas importantes

apresentadas pelo sistema proposto so a preciso no controle da velocidade, a

capacidade de armazenar configuraes diversas para diferentes equipamentos,

possibilidade de reproduzir de forma automtica at 100 vezes uma operao

programada, facilitando a produo em srie e capacidade de armazenar uma

seqncia de comandos manuais, possibilitando a programao por aprendizagem.

Testes prticos de operao do sistema demonstraram a viabilidade de aplicao da

tcnica em processos que demandam automao programvel.

Palavras-chaves: Comando Numrico Computadorizado, Motor de Passo,

Automao Programvel.

ABSTRACT Masters Degree Dissertation

Production Engineering Post-Graduation Program Federal University of Santa Maria

IMPLEMENTATION OF CONTROL TECHNIQUES

OF STEPPING MOTOR INTO CNC APPLICATIONS

Author: Edinara Filipiak de Cristo Advisor: Prof. Dr. Alexandre Dias da Silva

Date and presentation place: Santa Maria, February 20th 2009.

The objective of this work is to develop a methodology to control of

equipments powered by stepping motors, via the computer parallel port, with up to

three programmable axes, for use in automated processes. To implement the

proposed system, used to be an environment for developing computer programs,

which could make communication with the computer's parallel port for data transfer

control circuits to drive the stepping motors. The program developed has the

following functions: priority for implementing the process in the microcomputer

operating system, interpretation of sequences of planned operations through data

files, view the data file to control the equipment during its implementation; view real-

time control data sent to the parallel port, manual and automatic control of

equipment, implementation of reverse form of movements applied to the axes of

equipment, adjustment of speed of the movement axes of the equipment in automatic

or manual and online help system. Important features presented by the proposed

system is the precision control of speed, the ability to store different settings for

different equipment, possibility of playing in an automatic way to 100 times an

operation planned by facilitating mass production, and capacity to store a sequence

of manual commands, enabling the program by learning. Practical tests of operation

of the system demonstrated the feasibility of applying the technique in cases that

require programmable automation.

Keywords: Computer Numerical Control, Stepping Motors, Programmable

Automation.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Motores de Passo (Maxwell Bohr, 2006) ................................................. 18

Figura 2 Sistema de Controle em Malha Aberta .................................................... 19

Figura 3 Sistema de Controle em Malha Fechada ................................................. 20

Figura 4 Aspecto Final do Rob (Barboza et.al, 2003) .......................................... 21

Figura 5 Aspecto Fsico da Porta Paralela............................................................. 23

Figura 6 Princpio de Funcionamento de uma Mesa de Coordenadas .................. 28

Figura 7 Fluxograma de Execuo de um Arquivo de Comandos ......................... 37

Figura 8 Fluxograma de Execuo Inversa de um Arquivo de Comandos ............ 38

Figura 9 Fluxograma da Funo de Retorno Automtico ...................................... 39

Figura 10 Tempo Total, Intervalo entre Pulsos e Intervalo de Durao do Pulso .. 41

Figura 11 Estrutura do Programa .......................................................................... 42

Figura 12 Janela Principal ..................................................................................... 45

Figura 13 Barra de Menus e Barra de Ferramentas .............................................. 46

Figura 14 Menu Arquivo e Barra de Ferramentas .................................................. 46

Figura 15 Menu Editar e Barra de Ferramentas .................................................... 46

Figura 16 Menu Editar Configuraes ................................................................... 47

Figura 17 Selecionar uma Configurao................................................................ 49

Figura 18 Menu Exibir e Barra de Ferramentas ..................................................... 50

Figura 19 Status da Porta Paralela ........................................................................ 50

Figura 20 Arquivo de Passos ................................................................................. 51

Figura 21 Menu Ajuda e Barra de Ferramentas ..................................................... 51

Figura 22 Tela de Ajuda Online do Sistema .......................................................... 51

Figura 23 Controle de Execuo ........................................................................... 52

Figura 24 Opes de Processamento do Arquivo de Pulsos ................................. 53

Figura 25 Controle de Velocidade ......................................................................... 53

Figura 26 Controle Automtico .............................................................................. 54

Figura 27 Confirmao de Retorno Automtico ..................................................... 54

Figura 28 Controle Manual .................................................................................... 55

Figura 29 Simbologia para Controle Manual de Drive e Ferramenta ..................... 55

Figura 30 Velocidade Atual de 1.200 mm/min. ...................................................... 58

Figura 31 Velocidade Atual de 1.000 mm/min. ...................................................... 59

8

Figura 32 Tempo de Espera .................................................................................. 59

Figura 33 Contagem Regressiva ........................................................................... 60

Figura 34 Comando de Velocidade Mxima .......................................................... 60

Figura 35 Velocidade Atual de 2.400 mm/min. ...................................................... 61

Figura 36 Velocidade Padro ................................................................................ 61

Figura 37 Velocidade Padro Restabelecida ......................................................... 62

Figura 38 Mquina Router CNC Industrial 3 Eixos (Tecnopampa, 2009) .............. 63

Figura 39 Configurao da Mquina Router CNC Industrial 3 Eixos ..................... 63

Figura 40 Cortes Realizados pela Mquina Router CNC Industrial 3 Eixos .......... 64

Figura 41 Corte da Geometria de um Quadrado ................................................... 65

Figura 42 Corte da Geometria de um Tringulo .................................................... 66

Figura 43 Corte da Geometria de um Hexgono ................................................... 67

Figura 44 Interrupo no Corte da Geometria de um Hexgono ........................... 67

Figura 45 Corte da Geometria de um Octgono .................................................... 68

Figura 46 Interrupo no Corte .............................................................................. 69

Figura 47 Execuo Inversa .................................................................................. 69

Figura 48 Corte Utilizando a Execuo Inversa ..................................................... 70

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Descrio da Porta Paralela SPP ........................................................... 24

Tabela 2 Tabela de Cdigos do LPTControl .......................................................... 44

Tabela 3 Simulao do Resultado da Execuo de um Arquivo ........................... 57

Tabela 4 Tabela Comparativa KCam4 x LPTControl ............................................. 71

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

s - Microssegundos

BIOS - Basic Input/Output System (Sistema Bsico de Entrada e Sada)

CA - Corrente Alternada

CAD - Computer Aided Design (Projeto Assistido por Computador)

CAM - Computer Aided Manufacturing (Manufatura Assistida por Computador)

CC - Corrente Contnua

CNC - Comando Numrico Computadorizado

DMA - Acesso Direto Memria

ECP - Enhanced Capabilities Port (Porta com Capacidade Melhorada)

EPP - Enhanced Parallel Port (Porta Paralela Melhorada)

ISO - International Organization for Standardization (Organizao Internacional para

Normalizao)

MDI - Manual Data Input (Entrada Manual de Dados)

NAFA - Ncleo de Automao de Processo de Fabricao da UFSM

PAL - Aplicaes Lgicas Programveis

SPP - Standard Parallel Port (Porta Paralela Padro)

UFSM - Universidade Federal de Santa Maria

LISTA DE ANEXOS

Anexo A Requisitos para Instalao do Sistema ................................................... 78

Anexo B Ajuda Online do Sistema ......................................................................... 80

SUMRIO

1 INTRODUO .................................................................................................. 13

1.1 Estrutura do Trabalho .................................................................................... 15

2 REVISO BIBLIOGRFICA .............................................................................. 16

2.1 Acionamentos em Sistemas Automatizados .................................................. 16

2.2 Controle de Motores de Passo Via Porta Paralela ......................................... 22

2.3 Aplicaes de Comando Numrico Computadorizado ................................... 26

2.4 Programao de Equipamentos CNC ............................................................ 29

3 METODOLOGIA ................................................................................................ 34

3.1 Requisitos do Programa ................................................................................. 34

3.2 Estrutura do Programa ................................................................................... 36

3.2.1 Executando um Arquivo de Comandos ...................................................... 36

3.2.2 Executando um Arquivo de Comandos na Ordem Inversa ......................... 37

3.2.3 Executando um Arquivo de Comandos com Retorno Automtico .............. 38

3.2.4 Temporizao dos Pulsos .......................................................................... 40

4 DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA ........................................................... 42

4.1 Tabela de Cdigos do Programa LPTControl ................................................ 42

4.2 Interface Usurio/Programa ........................................................................... 44

4.2.1 Estrutura da Barra de Menus e da Barra de Ferramentas .......................... 45

4.2.2 Controle Automtico ................................................................................... 52

4.2.3 Controle Manual ......................................................................................... 54

5 RESULTADOS .................................................................................................. 57

5.1 Teste do Modo Automtico ............................................................................ 58

5.2 Testes Prticos .............................................................................................. 62

5.2.1 Teste 1 Geometria de um Quadrado ....................................................... 64

5.2.2 Teste 2 Geometria de um Tringulo ........................................................ 65

5.2.3 Teste 3 Geometria de um Hexgono ....................................................... 66

5.2.4 Teste 4 Geometria de um Octgono ....................................................... 67

5.3 Comparativo com o Software Comercial KCam4 ........................................... 70

6 CONCLUSES ................................................................................................. 72

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ......................................................................... 74

ANEXOS ................................................................................................................... 77

1 INTRODUO

Devido ao grande avano da tecnologia, mquinas com Comando Numrico

Computadorizado (CNC) vm evoluindo bastante e com isso propiciando melhorias

em diferentes processos produtivos. Esses equipamentos se caracterizam por

possurem automao programvel, o que o proporciona flexibilidade do processo

produtivo, reduo de erros, minimizao de desperdcio de material, aumento da

qualidade, preciso na fabricao de peas, agilidade na produo, reduo de

custos, longevidade da ferramenta, entre outras. So requisitos fundamentais para a

indstria de manufatura, que cada vez mais exige produtos com projeto otimizado,

alta qualidade, preos competitivos e produo no menor intervalo de tempo

possvel.

Tvora (1998) observa que as exigncias mercadolgicas aumentam

medida que as empresas renovam e projetam novas e melhores estratgias de

concorrncia, fazendo com que projetos sejam elaborados visando melhores

processos, novos produtos, ou at mesmo ampliao e modernizao da empresa.

No caso das mquinas CNC, Pereira (2003) diz que o fator tempo de

processo bastante reduzido pela eliminao dos tempos improdutivos e reduzir

tempo tornou-se uma tarefa imposta pelas circunstncias em qualquer indstria

moderna.

O CNC pode ser usado em vrios tipos de mquinas-ferramenta, e que so

destinadas a diferentes operaes de fabricao, como torneamento, fresamento,

furao, corte, entre outros. Ele tem como principais particularidades,

automatizao, custo reduzido, flexibilidade e produtividade adequada. Os

equipamentos de corte, como oxicorte, por exemplo, devido as suas caractersticas,

so mquinas que podem facilmente ser projetadas segundo a tecnologia CNC, com

um custo relativamente baixo.

Segundo Costa e Pereira (2006) equipamentos CNC, associados

modelagem digital encontrada em sistemas CAD (Computer-Aided Design) e CAM

(Computer-Aided Manufacturing), suportam em grande parte a transferncia do

modelo de um produto para a mquina com pouca interveno humana, alm de

14

propiciar a substituio do meio de transmisso, papel ou verbal, para o eletrnico.

O uso de CNC em aplicaes especficas est se difundindo bastante, isto

facilmente detectado na literatura atual. Um exemplo o artigo de Rodrigues e

Lacerda (2003) que teve como objetivo desenvolver uma mesa de coordenadas XY

CNC de baixo custo, para corte e solda de chapas metlicas. O acionamento dos

eixos da mesa de coordenadas realizado por motores de passo. Os autores

concluem que o prottipo pode ser desenvolvido com um custo realmente baixo e,

alm disso, apontam que a utilizao da soluo proposta pode aumentar a

competitividade, reduzir tempo de fabricao e padronizar as peas fabricadas.

A aplicao de motores de passo, como dispositivo de acionamento de eixos

de movimentos na fabricao de mquinas CNC, uma alternativa com restries,

porm, de baixo custo, pois, a utilizao de motores de passo permite a criao de

sistemas de malha aberta onde a utilizao de sensores dispensvel. Esse tipo de

motor tem como caracterstica mover o seu eixo em incrementos angulares bastante

exatos, conhecidos como passos, em resposta a pulsos digitais aplicados a um

controlador digital (driver). Eles so diferentes dos motores eltricos de corrente

contnua. Ao se aplicar em suas bobinas um impulso eltrico, eles giram num ngulo

fixo, de forma que se pode controlar, mediante um circuito eletrnico, a quantidade,

velocidade e sentido dos movimentos. O nmero de pulsos e a cadncia com que

estes pulsos so aplicados controlam a posio, velocidade e a acelerao do

motor, respectivamente.

O objetivo deste trabalho desenvolver uma metodologia de controle de

equipamentos acionados por motores de passo, via porta paralela de

microcomputadores, com at trs eixos programveis, para utilizao em processos

de automao. A tcnica consiste em interpretar dados pr-processados, referentes

a operaes programadas, para envi-los, via porta paralela, aos controladores de

motores de passo.

Diferente de outros sistemas computacionais disponveis para aplicao de

microcomputadores no desenvolvimento de mquinas CNC, que processam os

cdigos de um programa padronizado e geram a correspondente seqncia de

pulsos, a metodologia proposta interpreta apenas os cdigos de pulsos previamente

processados. Atravs dessa simplificao, o sistema torna-se dedicado

principalmente transmisso de dados entre computador e circuitos acionadores

dos motores. A vantagem dessa estratgia que ele pode ser utilizado como

15

interface de comunicao computador-mquina para viabilizar o desenvolvimento de

programas computacionais direcionados a equipamentos especiais.

O programa implementado neste trabalho possibilitar a aplicao de tcnicas

desenvolvidas em pesquisas no Ncleo de Automao e Processos de Fabricao

(NAFA/UFSM) quanto ao pr-processamento de dados para aplicao de motores

de passo em projetos de equipamentos.

As caractersticas do sistema para atingir esses objetivos so discutidas

detalhadamente no decorrer do trabalho.

1.1 Estrutura do Trabalho

Esta dissertao est dividida em seis captulos, sendo o primeiro uma

introduo sobre o trabalho desenvolvido, apresentando os objetivos e os principais

assuntos que esto detalhados no decorrer do trabalho. O segundo captulo

apresenta uma reviso bibliogrfica contendo textos de diversos autores que

possuem correlao com o trabalho aqui apresentado. O terceiro captulo destina-se

a apresentao das tcnicas e da metodologia utilizada no trabalho para o

desenvolvimento do programa. J o quarto captulo mostra uma descrio detalhada

de todos os passos usados para o desenvolvimento do programa. O quinto captulo

mostra os resultados finais e os compara aos objetivos pretendidos. No ltimo

captulo encontram-se as concluses desta dissertao e sugestes para futuros

trabalhos.

2 REVISO BIBLIOGRFICA

Ao longo deste captulo so apresentados vrios artigos e dissertaes alm

de outros textos relacionados ao trabalho. Os mesmos encontram-se agrupados nas

sees: acionamentos em sistemas automatizados, controle de motores de passo

via porta paralela, aplicaes de comando numrico computadorizado e

programao de equipamentos CNC.

2.1 Acionamentos em Sistemas Automatizados

Pazos e Lovisolo (2002) entendem por acionamento o conjunto composto

pelo motor, seu sistema de partida, o aparelho eletrnico de controle envolvido e o

dispositivo de movimentao. Estes sistemas so utilizados para acionar

componentes de mquinas ou equipamentos que requeiram algum tipo de

movimento controlado e so formados normalmente pela combinao dos seguintes

elementos:

Conversor eletro-mecnico: A maioria das aplicaes utiliza motor de corrente

contnua (CC) (corrente na qual possui fluxo contnuo e ordenado de eltrons

sempre na mesma direo) ou corrente alternada (CA) (corrente cuja

magnitude e direo variam ciclicamente).

Transmisso mecnica conversora: Polia, correia ou coroa, parafuso: adapta a

velocidade e a inrcia entre o motor e a mquina.

Transformadores mecnicos: Engrenagens cilndricas.

Sensor de rotao: Tacogerador.

Dispositivo eletrnico: Comanda e/ou controla a potncia eltrica entregue ao

motor.

Em muitas aplicaes, tm-se como exigncias de acionamento de avano

com preciso de posicionamento, homogeneidade e constncia de velocidade, baixa

17

inrcia, resposta dinmica, alta capacidade de sobrecarga, movimentos e paradas

rpidas com preciso, e reverso de movimentos. (PAZOS e LOVISOLO, 2002)

Os motores assncronos ou de induo, por serem mais robustos e mais

baratos, so os motores mais largamente empregados na indstria. Nestes motores

o campo girante tem a velocidade sncrona, como nas mquinas sncronas. Por

outro lado, os motores sncronos so motores de velocidade constante e

proporcional com a freqncia da rede. Os plos do rotor seguem o campo girante

imposto ao estator pela de alimentao trifsica. As mquinas de corrente contnua,

em funo do seu princpio de funcionamento, permitem variar a velocidade de zero

at a velocidade nominal aliada com a possibilidade de se ter conjugado constante.

Esta caracterstica de fundamental importncia, pois dessa forma torna-se possvel

fazer o acionamento em vrias aplicaes que exigem ampla faixa de variao de

velocidade com uma tima regulao e preciso de velocidade, como acontece em

mquinas de comando numrico (Pazos e Lovisolo, 2002).

Os mesmos autores (Pazos e Lovisolo, 2002) descrevem que, servomotores

so motores utilizados nos servoacionamentos, onde os circuitos de alimentao

dos servomotores encontram-se em uma unidade chamada servoconversor. Assim

sendo, servoacionamento o conjunto de servomotor e servoconversor, isto , um

sistema eletromecnico de controle de preciso. Os motores utilizados em

servoacionamento podem ser de CA ou de CC, mas os servomotores CA

apresentam uma preciso menor em relao ao servomotor CC. Segundo o trabalho

o motor de passo, devido ao seu tamanho, custo e facilidade de controle digital tm

aumentado muito seu uso, podendo substituir os servomotores convencionais em

alguns casos.

Braga (2005), afirma que motores de passo so uma boa opo para

acionamento em sistemas automticos, preferencialmente especificados para

aplicaes que requerem baixo torque. Exemplos de motores de passo so

mostrados na Figura 1.

18

Figura 1 Motores de Passo (Maxwell Bohr, 2006)

Os motores de passo so usados em impressoras, plotters, scanners, drives

de disquetes, discos rgidos e muitos outros aparelhos. Existem vrios modelos de

motores de passo disponveis no mercado que podem ser utilizados para diversos

propsitos. Podem ser utilizados para mover robs, em equipamentos de clnicas

radiolgicas, cmeras de vdeo, ou brinquedos. Sua utilizao muito ampla e vai

desde o controle de mquinas industriais (robs) at pequenas demonstraes num

curso de robtica. (BRAGA, 2005)

Segundo os autores Pazos e Lovisolo (2002), para trabalhar com motores de

passo, necessrio conhecer algumas caractersticas de funcionamento, como a

tenso de alimentao, a corrente eltrica suportada nas bobinas, o ngulo do passo

e o torque. O torque do motor de passo depende da freqncia aplicada

alimentao. Quanto maior a freqncia, menor o torque, porque o rotor (conjunto

eixo-im que rodam na parte mvel do motor) tem menos tempo para mover-se de

um ngulo para outro. A caracterstica mais importante ao se escolher o motor o

nmero de graus por passo ou nmero de passos por volta. Os valores mais comuns

para esta caracterstica, tambm referida como preciso, so 0.72, 1.8, 3.6, 7.5,

15 e at 90 ou 500, 200, 100, 48, 24 e 4 passos por volta, respectivamente.

Em relao aos outros motores, o motor de passo apresenta vantagens como

a total adaptao lgica digital, o que permite o controle preciso da velocidade,

direo e distncia. Possuem ainda caractersticas de bloqueio, pouco desgaste e

dispensa realimentao. O que mais o diferencia dos demais motores eltricos o

preciso controle sobre seus movimentos. Quando se quer obter um determinado

ngulo de rotao em seu eixo, calcula-se o nmero de pulsos necessrios de

acordo com a resoluo do motor e aplica-se o movimento. Outros motores podem

19

passar do ponto e, para voltar, precisam da realimentao negativa. (PAZOS e

LOVISOLO, 2002)

Como desvantagens tm-se a m relao potncia/volume. Para igual

potncia, motores de passo so maiores que outros tipos. Para maiores tamanhos, o

controle tambm se torna mais complexo, pois um motor de passo tem que ser

controlado por um dispositivo digital (drive), que na maioria das vezes ligado a um

sistema computadorizado. (PAZOS e LOVISOLO, 2002). Apesar das limitaes,

motores de passo so bastante importantes atualmente e sua utilizao simplifica o

desenvolvimento de solues para diversas aplicaes.

Segundo Silveira e Winderson (1999), o acionamento eltrico por motores de

passos dividem-se em duas categorias:

- Sistemas de controle de malha aberta (Figura 2): neste caso, o sistema

digital controla o ambiente atravs do acionamento dos atuadores de acordo com o

que estiver programado. Este tipo de controle, embora bem mais econmico que o

de malha fechada, se torna por vezes ineficiente, j que o sistema digital de controle

no tem conhecimento de como esto sendo recebidas as aes dos atuadores por

parte do ambiente. Ou seja, se os atuadores esto ou no obtendo sucesso em

controlar o ambiente. um sistema barato, de construo simples e fcil

manuteno.

Controlador Planta

Figura 2 Sistema de Controle em Malha Aberta

- Sistemas de controle de malha fechada (Figura 3): implementando-se esse

tipo de sistema, a unidade de controle aciona os atuadores de acordo com os dados

provenientes de sensores que, em tempo real, monitoram o sistema. Assim, todas as

alteraes no sistema geradas pelos atuadores so monitoradas pelos sensores,

permitindo um controle mais rgido, seguro e eficiente do sistema. Isto torna esta

tcnica bem mais eficiente que a anterior, porm com a desvantagem de encarecer

o processo de automao e torn-lo mais complexo para o desenvolvedor.

20

Comparador Controlador Planta

Sensor

Figura 3 Sistema de Controle em Malha Fechada

Segundo Pazos e Lovisolo (2002), os motores de passo podem ser bipolares

ou unipolares. Em ambos os casos as fontes utilizadas so de tenso contnua e

requerem um circuito digital que produza as seqncias de sinais para que o motor

funcione corretamente. A forma com que o motor ir operar depende do que se

deseja controlar. Existem casos em que o torque mais importante, em outras a

preciso ou mesmo a velocidade so mais relevantes. A principal vantagem de um

motor de passo em relao a um motor CC a preciso e a simplicidade do circuito

e da lgica de acionamentos. O uso do motor de passo implica ainda na dispensa de

sensores internos para odometria, que so usados para o controle da distncia

percorrida pelo rob desenvolvido no trabalho. Embora um motor CC possua maior

velocidade e maior torque que um motor de passo, os requisitos estabelecidos para

o projeto no inviabilizavam a utilizao deste ltimo.

Barboza et al. (2003) em seu artigo prope uma metodologia de projeto e

construo de rob mvel experimental, de baixo custo e para fins didticos

construdo com motor de passo. O mesmo foi construdo com o objetivo de se mover

entre dois pontos pr-definidos em ambientes com presena de obstculos fixos. A

aplicao da metodologia de Kaikkonen et al. (1991) permitiu o sucesso no

desenvolvimento do rob, consumindo-se para isto um tempo relativamente curto de

execuo do projeto. O projeto mecnico tinha como principal objetivo o custo

reduzido. Os projetistas buscaram utilizar peas baratas e disponveis. Na Figura 4,

pode-se ver o rob construdo pelo autores. Para fazer o rob se movimentar foi

necessrio dois motores de passos com acionamentos independentes, a fim de

possibilitar a movimentao para qualquer direo. Com dois motores de passo

atuando no mesmo sentido de giro, o rob efetuaria movimentos para frente ou para

trs. Em sentidos de giro contrrios, o rob faz um movimento giratrio sobre seu

prprio eixo. Se um motor permanecesse parado e o outro girasse, ento o rob

poderia fazer uma curva para a esquerda ou para a direita.

21

Figura 4 Aspecto Final do Rob (Barboza et.al, 2003)

Costa (2003) em seu trabalho desenvolveu um planejamento de trajetrias e

simulao usando robs que empregam motores de passo como fora motriz em

cada articulao. Tendo como dados uma trajetria ideal, a programao e

simulao de movimento do rob. A trajetria ideal substituda por outra capaz de

ser executada pelo rob e otimizada, a programao feita tendo em vista a

trajetria aproximada percorrida e a simulao realizada de tal forma que todos os

componentes envolvidos devem ser considerados. Com essa complexidade

possvel obter um nvel de preciso bastante acentuado, que vai desde a trajetria

exata at o movimento do rob. A sada da simulao pode ser visual, de tal forma

que se possa observar a trajetria aproximada e a trajetria simulada. So

analisados exemplos tericos e apresentado um exemplo prtico de um brao com

trs barras e trs motores.

Ferreira et al. (2001) descreve em seu artigo um processo de reconstruo

tridimensional digital para construo de prottipos industriais, que considerado de

grande potencial em aplicaes de diferentes campos da produo das indstrias.

Este processo usa imagens de objetos iluminados com luz estruturada. O mesmo

baseia-se em imagens mltiplas obtidas por um sistema de aquisio constitudo por

um plano de luz laser que executa um movimento de varredura de superfcies

tridimensionais, controlado por um motor de passo. A geometria definida pelo

sistema de aquisio de imagens permite, por triangulao, obter mapas densos

tridimensionais. Estes mapas so modelos digitais de objetos reais e podem ser

utilizados com eficcia na aquisio de modelos e prottipos tridimensionais de

objetos. Este sistema utiliza tecnologia de baixo custo e de fcil concretizao.

um instrumento que pode ser utilizado em outras reas, como as cincias fsicas,

mdicas, forense ou ainda na produo cinematogrfica e televisiva.

22

Na dissertao de mestrado de Sato (2002) foi desenvolvido um sistema de

automao de ensaios estruturais, capaz de controlar a velocidade de

carregamento. O sistema composto por um quadro isosttico, cilindros de carga,

bomba hidrulica eltrica e um sistema de aquisio de dados. Aps uma anlise

detalhada do sistema o autor chegou a concluso que, com um custo baixo poderia,

substituir o controle manual por um sistema controlado por computador. O sistema

baseia-se na retro-alimentao e ajustado com parmetros de velocidade,

carregamento e tempo. Inicialmente a informao parte de uma clula de carga e

enviada ao sistema de aquisio de dados, que transforma as informaes em

dados digitais. O computador processa as informaes e de acordo com os ajustes

iniciais faz as correes nos motores de passo acoplados s vlvulas de presso e

vazo. Eliminando-se o sistema manual, certos parmetros so mais fceis de

serem controlados automaticamente.

2.2 Controle de Motores de Passo Via Porta Paralela

Existem vrios sistemas que propiciam a comunicao entre o computador e

o meio exterior atravs da porta paralela para controlar vrios tipos de processos.

Braga (2001) descreve tcnicas da porta paralela que uma interface de

comunicao entre o computador e um dispositivo externo. A porta paralela (padro

DB-25 - Figura 5) pode transmitir 8 bits (1 byte) simultaneamente, levando cada bit

por um condutor separado. A vantagem principal deste tipo de transmisso que

tem-se todos os bits de um byte ao mesmo tempo na entrada ou na sada do

dispositivo, o que significa uma velocidade maior de transmisso de dados ou ainda

o controle simultneo de 8 linhas ou dispositivos. Este tipo de transmisso

indicado para comunicaes de curtas distncias, pois quanto mais curto o cabo

menos interferncias e maior a velocidade.

23

Figura 5 Aspecto Fsico da Porta Paralela

Alm dos dados que so transferidos pelos condutores, tm-se sinais

especiais de controle que tambm servem para informar ao computador o estado do

dispositivo ligado a ele: se est ligado, se recebeu os dados transferidos, etc. Logo,

atravs de sinais da porta paralela pode-se controlar diferentes funes de um

projeto de mecatrnica ou ainda receber sinais de sensores ou de comandos

externos. (BRAGA, 2001)

A porta paralela trabalha com 0V ou 5V, que significa desligado (bit 0) ou

ligado (bit 1), ou ainda, nvel baixo e nvel alto. Para controle, todas as sadas da

porta paralela so lgicas. Escrever 1 em um bit da porta significa que esse pino

ter sada de +5V. No entanto existem alguns pinos que possuem lgica invertida,

ou seja, para o sinal 0, a voltagem enviada ser de +5V. O computador nomeia as

portas paralelas, chamando-as de LPT1, LPT2, LPT3, etc, mas, a porta fsica padro

a LPT1, e seus endereos so:

- 378h, que para escrever um byte de dados pela porta,

- 379h, para ler um byte de dados atravs da porta, e,

- 37Ah, para enviar e receber sinais de controle.

Esses dados podem ser utilizados por drives ligados a porta paralela para

controle de diversos tipos de dispositivos. Entre esses dispositivos esto os motores

de passo, os quais geralmente utilizam drives baseados em uma lgica de

acionamento de trs pinos para cada eixo. Esses pinos tm a funo de ligar e

desligar o motor, indicar o sentido da rotao do eixo e transmitir os pulsos para o

motor. (LOPES, 2007)

A porta paralela possui trs modos de operaes que so configurados pela

BIOS (Basic Input and Output System ou Sistema Bsico de Entrada e Sada) Setup:

SPP (Standard Parallel Port) - Transmisso unidirecional 150KB/s (8 bits)

24

EPP (Enhanced Parallel Port) - Transmisso bidirecional 2 MB/s (8 bits)

ECP (Enhanced Capabilities Port) - Transmisso bidirecional+DMA 2 MB/s (8

bits)

A diferena entre EPP e ECP que a ECP utiliza DMA (Direct Access

Memory ou Acesso Direto a Memria). Na Tabela 1, tem-se a descrio da porta

paralela SPP.

Tabela 1 Descrio da Porta Paralela SPP

Sinal Pinagem Descrio

/STROBE 01 Indica se os dados esto prontos ou no para serem transmitidos.

(0 = Dados prontos para serem transmitidos e 1 = Dados no

prontos para serem transmitidos)

/ACK 10 Indica que a impressora est preparada para receber dados.

BUSY 11 Indica que a impressora no est preparada para receber dados.

PE 12 Indica que a impressora est sem papel para a impresso.

SELECT 13 Indica que a impressora est no estado "on line", pronta para

receber informao.

/AUTO FD XT 14 O papel avana para o comeo da prxima linha.

/ERROR 15 Indica quando ocorre algum tipo de erro (trmino do papel,

impressora desativada).

/INIT 16 Reinicializa a impressora e limpa o buffer de impresso.

/SELECT INPUT 17 Os dados s podem ser transferidos para a impressora quando

esta linha estiver em nvel lgico baixo.

D0 a D7 2 a 9 Dados.

GND 18 a 25 Terra.

Para os quatro trabalhos relacionados na seqncia do texto possvel

aplicar a tcnica para controle de dispositivos acionados por motores de passo

controlados via porta paralela desenvolvida neste trabalho.

No trabalho desenvolvido por Sperb (2008), apresentado o projeto de um

dispositivo programvel, desenvolvido para tratamento fisioterpico na recuperao

da articulao do joelho atravs da tcnica de movimento passivo contnuo. O

equipamento utiliza tcnicas de automao flexvel por meio da aplicao de

motores de passo e assistido por computador com interface de comunicao

atravs da porta paralela. Segundo o autor, o aumento da prtica esportiva tambm

provoca um aumento considervel nas incidncias de leses, principalmente nos

membros inferiores e, por isso, fica evidenciada a necessidade fisioteraputica e

25

uma possibilidade de aplicao de princpios tecnolgicos para otimizao da

mesma. A aplicao no projeto, de motores de passo controlados por computador,

traz vantagens em comparao com equipamentos disponveis atualmente no

mercado para essa finalidade, pois alm de possurem preos elevados, devido

necessidade de importao, no suprem totalmente as necessidades fisioterpicas.

Embora alguns modelos com custo mais elevado apresentem capacidade de

memorizao em seu leque de funes, esta no flexvel, ou seja, possuem

limitaes que comprometem o desempenho e a otimizao do tratamento por parte

dos fisioterapeutas.

Foi apresentada por Poll (2008), em sua dissertao de mestrado, uma

metodologia para transformar calandras convencionais de tubos e chapas em

equipamentos com sistema automtico programvel para execuo de peas com

raios fixos e/ou variveis. O projeto conceitual tambm inclui motores de passo

controlados via microcomputador e o programa de controle implementado com

recursos computacionais para reconhecimento de desenhos definidos em sistema

de projeto auxiliado por computador com o objetivo de gerar automaticamente o

programa-tarefa capaz de executar a conformao da pea projetada. Desta

maneira, alm de satisfazer o requisito de operao programvel, fazendo com que

o equipamento trabalhe segundo os princpios da automao flexvel, aspectos

tericos relativos ao processo de conformao mecnica para curvar tubos ou

chapas tambm so considerados.

Fedel (2004) desenvolveu um projeto de um alimentador simples e com

movimentos precisos para deficientes fsicos. No desenvolvimento do trabalho

constatou-se que uma mesa de coordenadas associada a um movimento rotacional,

pode realizar todos os movimentos tpicos da coleta do alimento. Diante disso,

elaborou-se o projeto de automao usando uma planilha de clculo para armazenar

a velocidade e o tempo dos movimentos possibilitando simular as condies de

projeto. Fisicamente o equipamento composto de uma mesa XY projetada com

elementos mecnicos padronizados e acionada por motores de passo operando em

malha aberta, comandados digitalmente por um microcontrolador de oito bits, que

controla os movimentos envolvidos.

Outro exemplo de aplicao de motores de passo controlados por

microcomputador apresentado por Peracetta e Uniandrade (2003), que

desenvolveram um sistema para controle de uma estufa agrcola, que composto

26

por uma interface e os mdulos externos. A interface controla o trfego de dados

entre o computador e os mdulos externos enquanto que os mdulos externos

servem como condicionadores de sinais provindos de sensores.

Os autores demonstraram que possvel desenvolver um sistema de baixo

custo capaz de fazer a comunicao entre um computador e o meio exterior

propiciando a mensurao e o controle de processos comuns em experincias

laboratoriais de cunho cientfico ou didtico.

2.3 Aplicaes de Comando Numrico Computadorizado

A forma mais comum de automao flexvel no meio industrial identificada

pela aplicao de mquinas equipadas com CNC, que definido por Machado

(1990) como um sistema eletrnico capaz de receber informaes, compilar essas

informaes e transmiti-las em forma de comando mquina operadora, fazendo

com que esta realize as operaes na seqncia programada, sem a interveno do

operador.

Ramalho (1994) escreve que o corte de materiais uma das mais importantes

etapas na cadeia produtiva dos aos. Tanto as chapas prontas devem ser cortadas

em peas para seu destino final, como as sucatas devem ser cortadas em peas de

menores dimenses para facilitar seu processamento posterior. Os cortes dividem-

se em: mecnicos, por fuso de metal, por combinao de fuso e vaporizao e por

reao qumica, que um corte que envolve os mecanismos de aquecimento

atravs de chama e reaes exotrmicas, seguido de oxidao do metal e posterior

expulso atravs de jato de O2. Pode ser usado como exemplo o corte oxi-

combustvel, ou oxicorte. O processo de oxicorte pode ser classificado como um

processo de remoo qumica. O autor tambm defende que de todos os mtodos,

h uma particular preferncia pelo oxicorte devido a ser o processo mais barato de

implementar, com equipamentos mais simples, com a maior facilidade de

treinamento do operador e, particularmente na faixa de espessuras maiores que 30

mm, ser o processo que propicia o menor custo por metro cortado. O oxicorte

como um processo de seccionamento de metais pela combusto localizada e

contnua devido ao de um jato de O2 de elevada pureza, agindo sobre um ponto

27

previamente aquecido por uma chama oxi-combustvel. um processo de

combusto em que algumas condies so exigidas. Entre as quais podem-se citar:

temperatura de incio de oxidao viva deve ser inferior temperatura de fuso do

metal, a reao deve ser suficientemente exotrmica para manter a pea na

temperatura de incio de oxidao viva, os xidos formados devem estar lquidos na

temperatura de oxicorte para facilitar seu escoamento e dar continuidade ao

processo, o material a ser cortado deve ter baixa condutividade trmica e os xidos

formados devem ter alta fluidez.

Excluindo os processos com princpio mecnico de corte, os equipamentos de

corte metlico envolvem foras de acionamento que podem facilmente ser

suprimidas por motores de passo. Mesas de coordenadas XY, alm de serem

utilizadas em muitas aplicaes nas reas comercial e de servios, so um exemplo

tpico de aplicao da tecnologia CNC no meio industrial, principalmente em

operaes de corte. A grande variedade de mesas XY existentes no mercado usa

basicamente dois tipos de acionamento: o acionamento por motor de passo, que

trabalha em uma estrutura de malha aberta e o acionamento por servo mecanismo,

que utiliza motores de corrente contnua ou de induo em malha fechada. Neste

caso, h a necessidade de sensores de posio que servem para fornecer a posio

angular e a velocidade do eixo do motor. (FILHO, 2007)

Rank e Batti (2007) descrevem que as mquinas CNC so comandadas por

um sistema de coordenadas cartesianas na elaborao de qualquer trabalho. O

sistema de coordenadas definido no plano formado pelo cruzamento de uma linha

paralela ao movimento longitudinal (X), com uma linha paralela ao movimento

transversal (Y). Todo movimento da ponta da ferramenta descrito no plano XY, em

relao a uma origem preestabelecida (X0,Y0). Alm dos eixos X e Y, existe o eixo

Z, que define a altura da ferramenta em relao pea a ser cortada (Figura 6).

28

Figura 6 Princpio de Funcionamento de uma Mesa de Coordenadas

(Modificado de: Rank e Batti (2007)

Os autores tambm dizem que precisam ser observados os sentidos positivos

e negativos de cada eixo. Nem todas as mquinas possuem os sentidos dos

sistemas de coordenadas iguais ao apresentado, portanto, importante o

profissional da programao saber identificar qual sistema de coordenadas a

mquina a ser trabalhada possui. No sistema de programao CNC possvel

utilizar dois tipos diferentes de sistema de coordenadas: as coordenadas absolutas

que se referem sempre a um ponto fixo da pea, o ponto zero, e as coordenadas

incrementais que se referem sempre ao posicionamento anterior. O trabalho

desenvolvido por Bandeira (2005) apresenta o prottipo de uma mesa de

coordenadas projetada para operar com motores de passo.

O processo de fabricao com maior adequao tecnologia CNC a

usinagem. Penteado (2002) diz que mquinas modernas de usinagem conferem

pea uma preciso dimensional e um acabamento superficial que em muitos casos

dispensam outros processos de fabricao. A maioria das peas produzidas

industrialmente, mesmo quando obtidas atravs de outros processos, recebe seu

formato final atravs de usinagem. sabido que quanto maior o grau de preciso

exigido no acabamento, mais aprimorado se torna o processo de usinagem e,

conseqentemente maiores os custos.

O processo de usinagem um dos mais antigos mtodos utilizados pelo

homem para produo em srie. A histria da usinagem acompanha o

desenvolvimento da indstria, desenvolvimento de novos materiais, necessidade de

aumento de produo e produtividade. um processo que depende de vrios

fatores, mas os mais importantes so a mquina-ferramenta, o material a ser

29

usinado, a ferramenta de corte e os fluidos de corte, incluindo o mtodo de

aplicao. A mquina-ferramenta evoluiu em vrios aspectos, no apenas em

termos estruturais, como o aumento de rigidez e com isto diminuindo vibraes

mecnicas e melhorando o processo, mas tambm com relao preciso de

movimentos. Alm disso, os recursos de comando numrico tm evoludo muito

ultimamente. um processo que usa grandes foras de cortes (SILVA, 2006) e,

portanto, no adequado aplicao de motores de passo. Entretanto,

equipamentos de pequeno porte ou dedicados a operaes de acabamento, que

exige esforos reduzidos, so perfeitamente adaptveis a essa tecnologia.

2.4 Programao de Equipamentos CNC

Segundo Pereira (2003), o CNC uma forma apropriada para a soluo de

problemas mais complexos de manufatura. As mquinas-ferramenta mais usadas

nos processos de usinagem so tornos, furadeiras, fresadoras, plainas e

retificadoras.

Uma mquina pode possuir vrios movimentos, normalmente classificados

em movimentos de translao ou rotao. Costuma-se dizer que cada um desses

movimentos um eixo da mquina, associando-se uma letra a ele. As letras mais

usadas so X, Y, Z e W para movimentos lineares e A, B e C para movimentos

angulares.

As tcnicas de programao incluem uma variedade de procedimentos, que

vo desde o mtodo manual at o automatizado. Cada autor apresenta a sua

classificao, com variaes especficas. A maioria dos autores classifica as

tcnicas de programao em trs tipos: programao manual, programao MDI

(Manual Data Input) e programao via CAD/CAM.

Segundo Lynch (1994), a programao manual refere-se elaborao de um

programa, sem a utilizao de recursos computacionais para determinar trajetrias

de ferramentas, pontos de interseo de perfis, avanos, velocidades, etc. Nesse

tipo de programao, as instrues de processamento so documentadas em um

formulrio chamado manuscrito do programa, que uma listagem das posies da

ferramenta em relao pea, que a mquina precisa seguir para executar o

30

processamento. A listagem tambm inclui outros comandos com informaes sobre

velocidades, avanos, ferramental, etc. Este tipo de programao indicado para

aplicaes em trabalhos de torneamento e fresamento que envolvam o

processamento de peas geometricamente simples e que exijam poucas operaes.

Segundo (Fortin, 2004), a programao manual baseada no padro G, da

norma ISO 6983. A quantidade de mquinas equipadas com esta interface ainda a

maioria, mas futuramente ser substituda pela norma ISO 14649. Pode-se dizer que

existe uma grande quantidade de produtos que pode ser processado somente com a

programao em 2 eixos. Alguns autores estimam que essa quantidade pode ser

superior a 80%, em se tratando de componentes mecnicos fabricados em grandes

lotes.

Lynch (1997) escreve que o sistema MDI um procedimento no qual o

programa CNC inserido diretamente no comando da mquina-ferramenta.

Conseqentemente, o uso de sistemas de transferncia de dados desnecessrio.

Os sistemas MDI so entendidos como sendo o caminho para as pequenas fbricas

introduzirem a tecnologia CNC nas suas operaes, sem a necessidade de adquirir

equipamentos especiais de programao e contratar programadores. Isso permite

fbrica fazer um investimento inicial mnimo, para iniciar a transio em direo

tecnologia CNC.

A programao por aprendizagem outra forma verstil de se criar um

programa CNC. Bastante utilizada tambm em robs de repetio, um mtodo em

que um rob movido fisicamente ponto-a-ponto sobre a trajetria desejada.

Consiste em levar o brao do rob a mover-se na seqncia de movimentos

requeridos e registrar os movimentos na memria do controlador que servir para

ele guiar-se sozinho posteriormente. Estudos atuais tm se concentrado no

desenvolvimento da programao por aprendizagem, j que esto mais prximos da

realidade do ser humano, e, portanto, permite simular as aes humanas com maior

facilidade (COSTA, 2003). Em equipamentos CNC, a programao por

aprendizagem consiste na memorizao de operaes executadas por entrada

manual de dados (sistema MDI).

A programao automtica de equipamentos CNC realizada pelos sistemas

CAD/CAM. O CAD um software onde so criados os projetos de peas usando um

computador e o CAM o sistema que proporciona a fabricao de peas projetadas

no CAD utilizando um computador. A tecnologia CAD/CAM corresponde

31

integrao das tcnicas CAD e CAM num sistema nico e completo. Isto significa,

por exemplo, que se pode projetar um componente qualquer na tela do computador

e transmitir a informao por meio de interfaces de comunicao entre o computador

e um sistema de fabricao, onde o componente pode ser produzido

automaticamente numa mquina CNC.

A programao CNC via CAD/CAM uma forma mais avanada. Nele um

sistema grfico interativo, equipado com software de programao CNC, usado

para facilitar a atividade de programao. Neste mtodo, o programador trabalha

numa estao CAD/CAM para selecionar ferramentas, mtodos e procedimentos

para usinar a pea projetada no CAD. Os sistemas de programao CNC com base

em sistemas CAD/CAM foram criados para solucionar as falhas da programao

manual e automatizar o processo. So concebidos para programar tanto peas

simples como complexas, de forma mais rpida, mais fcil e com um grau mais alto

de preciso. Suas aplicaes so necessrias nas indstrias de fabricao de

moldes e aeroespacial, que trabalham com usinagem de peas tridimensionais

complexas e cujos programas so muito extensos (LYNCH, 1994).

Embora os sistemas comerciais CAD/CAM sejam eficientes e forneam

recursos de programao relacionados aos mais variados processos, trabalhos de

pesquisa nesta linha so paralelamente desenvolvidos com objetivo de ampliar a

tecnologia, focar em aplicaes especficas ou mesmo fornecer alternativas

simplificadas visando diferentes tipos de usurios. Costa e Pereira (2006)

apresentam um modelo de software de baixo custo desenvolvido para possibilitar a

programao CNC para 2 eixos. Neste caso, comanda-se apenas dois eixos ao

mesmo tempo, e mantm o terceiro em posio constante. A implementao foi

fundamentada em caractersticas programveis e destinada ao conceito de um

comando comercial. um software para pequenas empresas que ainda utilizam a

programao manual na fabricao de peas de baixa complexidade. A elaborao

de um programa CNC passa pelas seguintes etapas: edio, simulao e

transmisso do cdigo para a mquina, independente da tcnica a ser utilizada. A

norma brasileira NBR 6162 (1989) define seis tipos de movimentos fundamentais na

definio dos processos de usinagem. No contexto da programao, pode-se reduzi-

los, sem perda significativa, a trs tipos: o movimento de corte, o de posicionamento

e o de avano. O editor representado por cones grficos, para os quais so

criados formulrios contendo os campos preenchidos pelo usurio, o que reduz a

32

necessidade e elimina erros de sintaxe de programao. A simulao baseia-se na

representao grfica da trajetria das ferramentas em um plano escolhido. A

transferncia do cdigo para a mquina tem como objetivo a reduo do tempo,

quando comparado introduo via teclado da mquina, e a eliminao de

eventuais erros de digitao, a mesma feita pela porta serial RS232. Os

parmetros de comunicao, tais como velocidade, paridade, tamanho de palavra,

bits de parada, modo de transferncia e o nmero da porta serial devem ser

previamente definidos pelo usurio e o arquivo a ser transmitido deve conter apenas

caracteres ASCII e possuir tamanho compatvel com a memria disponvel na

mquina.

A tecnologia de baixo custo proposta foi implementada com o intuito de

reduzir o tempo de programao e, reduzir o custo dos processos de usinagem em

ambientes fabris. A avaliao foi realizada em trs etapas: seleo de empresas que

atendessem a um determinado perfil, treinamento e avaliao de tcnicos dessas

empresas e teste do prottipo no cho de fbrica. Este sistema, embora no possa

ser considerado um sistema CAD/CAM (o usurio digita as coordenadas para gerar

a trajetria da ferramenta), quando comparado queles observados em empresas

que ainda fazem uso da programao manual, representa uma alternativa vivel

para reduo do tempo total de usinagem e conseqentemente de custos de

fabricao. (COSTA e PEREIRA, 2006)

A utilizao de microcomputadores como unidade de controle de

equipamentos CNC tem a vantagem de poder disponibilizar no ambiente de

trabalho, recursos de operao avanados ou dedicados. Sistemas computacionais

comerciais disponveis para esse fim uma alternativa no desenvolvimento de

projetos de equipamentos CNC. Kellyware (2007) descreve o funcionamento do

software CNC KCam 4, que possui funes como estabelecimento de trajetrias de

ferramentas e simulao, aplicadas a processos como fresamento 3D, furao e

corte. Foi projetado para ler arquivos criados por aplicaes CAD e controlar

equipamentos CNC ligados porta paralela do computador.

Outro exemplo de software comercial o sistema Mach3 (2005). O programa

interpreta arquivos de desenho do CAD em formato padronizado e converte os

dados geomtricos para o cdigo de programao CNC. Possui simulao da

trajetria da ferramenta e para realizao de cortes so usadas funes para

33

executar e pausar o programa, e que permitem continuar ou parar o processo tendo

como referncia uma linha do programa CNC.

Para controlar motores de passo diretamente do ambiente CAD, Postal (2000)

props uma metodologia que utiliza recursos computacionais disponveis nesses

sistemas para desenvolvimento de aplicativos. O programa implementado foi

direcionado a mesas de coordenadas e capaz de receber como dado um desenho

feito no CAD, que processado e traduzido em pulsos para cada um dos eixos

controlados, que so enviados aos controladores dos motores pela porta paralela.

Goellner (2006) desenvolveu em sua dissertao de mestrado uma

ferramenta computacional para operar como uma unidade de CNC. O sistema tem

como funo controlar a comunicao com os dispositivos da mquina, bem como

possibilitar a criao ou a utilizao de um arquivo de texto com a programao

CNC, interpretar, analisar, simular e executar as informaes de uma seqncia pr-

programada de operaes. A implementao de funes de controle, de recursos de

operao do equipamento, de simulao do programa CNC em tela grfica e de

tcnicas de interpolao linear e circular, mostrou a viabilidade de aplicao de

computadores como unidade de comando em desenvolvimento de mquinas CNC

com acionamento por motores de passo. A ferramenta tem uma preciso milesimal

na interpretao dos programas CNC. uma ferramenta que poder ser utilizada

em pequenas empresas da rea metal-mecnica para modernizao de mquinas-

ferramenta que no possuam grande carga em seus eixos, como nos processos de

corte por oxiacetileno, laser, plasma e jato-dgua. Nestes processos no existe

atrito entre a ferramenta e a pea, deste modo no existe carga, alm do peso do

cabeote da ferramenta, para a movimentao dos eixos. uma ferramenta que

tambm poder ser usada para fins didticos.

3 METODOLOGIA

O captulo anterior mostra a diversidade de aplicaes de equipamentos com

automao programvel e que a eficincia dos processos produtivos em que esto

inseridos depende da qualidade dos programas de cada operao. O grande

investimento em sistemas de programao automtica, dedicados a equipamentos

de comando numrico computadorizado, confirma esta tendncia. Observa-se

tambm que recursos computacionais permitem implementar funes de gerao

automtica de programas para tarefas ou equipamentos especiais. Exemplo disso

so as ferramentas disponveis em sistemas CAD para desenvolvimento de

aplicativos.

Neste captulo descrito o desenvolvimento do programa LPTControl que tem

como finalidade viabilizar a especificao de motores de passo em aplicaes que

envolvam tcnicas de automao programvel. O nome LPTControl vem do termo

utilizado pelos sistemas operacionais Windows para se referir a porta paralela do

computador (LPT1, LPT2 e LPT3) e Control se refere ao controle exercido pelo

programa nesta interface de hardware.

3.1 Requisitos do Programa

O programa LPTControl foi projetado levando-se em considerao

necessidades apuradas junto a usurios de aplicaes similares pelo NAFA/UFSM.

Alm disso, foi realizado um levantamento de caractersticas oferecidas por outros

programas comerciais ou acadmicos. Tomando por base estes dados definiram-se

os seguintes requisitos para o programa proposto neste trabalho:

- Especificar cdigos de pulsos para acionamento individual ou combinado

dos motores controlados.

- Utilizar formato texto nos arquivos contendo os cdigos de pulsos para

interpretao pelo programa.

35

- Ter prioridade de execuo no processo de transferncia de dados. O

programa deve ter prioridade de tempo real sobre os demais processos, evitando

assim interrupes no processo de transmisso de dados.

- Possibilidade de visualizar o arquivo de pulsos durante sua execuo,

medida que os pulsos esto sendo enviados para a porta paralela. Com esta

visualizao pode-se saber em que ponto o arquivo est sendo processado.

- Possibilidade de execuo inversa do arquivo de pulsos, ou seja, execuo

do arquivo de pulsos at um ponto desejado e, posteriormente, repetir alguma parte

do processo na seqncia inversa, ou ento, pode-se interromper o processo ou at

mesmo parar a execuo do arquivo.

- Possuir uma ajuda online detalhada para cada item que compe a estrutura

do programa auxiliando nas dificuldades que o usurio possa ter com relao ao seu

uso.

- Possibilidade de visualizar os sinais que esto sendo enviados pelo

programa para a porta paralela em tempo real.

- Permitir controle manual do equipamento para operar individualmente cada

um dos eixos de movimento.

- Programar o acionamento automtico da ferramenta, isto , aceitar funo

de ligar ou desligar a ferramenta como comando no programa CNC.

- Possibilitar ajuste de velocidade manual ou automaticamente, conforme a

necessidade do usurio ou as caractersticas da mquina que ser usada.

- Especificar o intervalo de durao dos pulsos em microssegundos (s) para

permitir a gerao de um maior nmero de pulsos por segundo e conseqentemente

obter maior rotao e controle mais apurado da velocidade.

- Armazenar configuraes diferentes para mltiplos equipamentos permitindo

que diferentes equipamentos possam ser conectados a porta paralela do

computador.

- Possibilidade de repetir um programa at 100 vezes. Esta caracterstica

til em aplicaes onde pode ser necessrio repetir um padro vrias vezes.

- Ter recurso para programao por aprendizagem.

- Apresentar todas as telas do programa em portugus, facilitando a utilizao

do usurio brasileiro.

36

3.2 Estrutura do Programa

A seguir esto descritos alguns recursos mais complexos que foram

implementados no programa.

3.2.1 Executando um Arquivo de Comandos

Cada comando lido convertido em sinais de acordo com as configuraes

do equipamento armazenadas no sistema e ento transmitido atravs da porta

paralela. A seguir, lido o prximo comando e o processo repetido at atingir o fim

do arquivo ou ser interrompido pelo usurio. O tempo que um comando leva para ser

executado pode variar de acordo com a velocidade definida pelo usurio. Este

tempo calculado pelo sistema de acordo com o tamanho do deslocamento em

cada eixo e a velocidade solicitada pelo usurio.

Atravs da Figura 7 pode-se visualizar que o primeiro processo na execuo

de um arquivo de comandos realizar a leitura, a qual envia o comando lido para a

memria do computador. Se durante o processo de leitura for verificado que o fim do

arquivo foi atingido o processo encerrado no passo 5. Seno, com o comando em

memria o sistema converte este em sinais que possam ser compreendidos pelo

equipamento que est sendo controlado. No passo 3 calculado o tempo que estes

sinais devem ficar disponveis na porta paralela para serem lidos pelo equipamento.

Ento feita a transmisso dos sinais para a porta paralela no passo 4, os quais

ficam disponveis durante o intervalo de tempo calculado no passo 3. Aps este

perodo de espera o processo repetido at que se atinja o final do arquivo ou seja

interrompido pelo usurio.

37

Figura 7 Fluxograma de Execuo de um Arquivo de Comandos

3.2.2 Executando um Arquivo de Comandos na Ordem Inversa

Para executar um arquivo na ordem inversa necessrio alterar a maneira

como so lidos os comandos no arquivo. Na operao normal cada comando lido do

arquivo executado e ento o processamento segue pela leitura do comando

seguinte. Quando executando em ordem inversa, o ltimo comando efetuado lido e

executado invertendo-se os valores dos bits que informam o sentido de

deslocamento de cada eixo. Em seguida lido o comando anterior e repetido o

processo sucessivamente at este ser interrompido pelo usurio ou atingir-se o

incio do arquivo.

A Figura 8 exibe o fluxograma de execuo inversa de um arquivo de

comandos, onde o primeiro passo realizar a leitura, a qual envia o comando que foi

lido para a memria do computador. A deciso sobre continuar o processamento

depende de o fim do arquivo ter sido atingido ou uma interrupo ter sido solicitada

pelo usurio, caso isso ocorra o passo 6 executado. Caso contrrio, depois que os

dados so enviados para a memria o sistema faz a inverso dos bits direcionais,

alterando desta maneira o sentido do deslocamento em cada eixo. No passo 3 so

38

gerados os sinais de acordo com a configurao do equipamento. No passo 4

calculado o tempo que os sinais devem permanecer na porta paralela. A seguir os

sinais so transmitidos porta paralela onde aguardam pelo tempo de espera

calculado anteriormente. Assim que o tempo de espera acaba o processo retorna ao

incio para que seja repetido.

Figura 8 Fluxograma de Execuo Inversa de um Arquivo de Comandos

3.2.3 Executando um Arquivo de Comandos com Retorno Automtico

O Retorno Automtico um recurso disponvel a partir de um deslocamento

manual efetuado pelo usurio durante uma pausa na execuo de um arquivo de

comandos. Sempre que houver uma pausa na execuo de um arquivo de

comandos, caso o usurio efetue comandos manuais, estes so armazenados em

uma estrutura de dados temporria na memria. Quando o processamento do

arquivo retomado, caso seja solicitado pelo usurio, o equipamento pode retornar

ao ponto onde a execuo foi interrompida atravs da execuo de todos os

comandos armazenados na memria em ordem inversa e invertendo-se os bits de

direo.

A Figura 9 traz o fluxograma da funo de retorno automtico. No processo 1

39

o usurio encontra-se executando um arquivo de comandos, caso efetue uma pausa

na execuo poder acionar o mdulo de controle manual. Todos os comandos

efetuados no modo manual so armazenados pelo passo 3 em uma memria

temporria. Assim que o usurio solicitar o retorno ao modo automtico, ser

solicitado sobre efetuar ou no o retorno automtico a posio onde o processo foi

interrompido. Em caso positivo o processo segue pelo passo 4 onde feita a

inverso dos bits de direo dos eixos. No passo 5 os comandos so convertidos de

acordo com a configurao especificada pelo usurio para o equipamento. Em

seguida calculado o intervalo de durao do pulso de acordo com a velocidade

especificada pelo usurio. No passo 7 os dados so enviados a porta paralela e o

processo repetido at que atinja o ponto onde havia sido interrompido antes e

ento segue pela execuo automtica do arquivo de comandos. Por outro lado,

caso usurio opte por no utilizar o recurso, ele poder optar por continuar

executando o arquivo a partir do ponto onde a ferramenta encontra-se no momento.

Figura 9 Fluxograma da Funo de Retorno Automtico

40

3.2.4 Temporizao dos Pulsos

O programa desenvolvido neste trabalho controla equipamentos baseados em

motores de passo conectados a um drive que se comunica com o computador

atravs da porta paralela. Para controlar esses motores devem-se energizar suas

bobinas enviando para o pino de controle especfico a quantidade de pulsos

necessrios para girar o rotor de passo para que possa produzir um movimento

correspondente distncia que se quer percorrer.

Para que o drive do motor de passo consiga perceber a gerao de um pulso,

deve ser mantido o pulso por um determinado tempo na porta, que significa manter

por certo tempo o pino da porta paralela energizado. Tambm necessrio que

exista um tempo mnimo entre um pulso e outro, pois necessrio esse tempo em

que o pino fica sem energia para que o drive perceba a existncia de um novo pulso.

O tempo mnimo informado pelo usurio na janela de configuraes do

sistema podendo variar de um equipamento para outro de acordo com o motor ou

drive utilizado, caractersticas do equipamento ou aplicao.

O tempo total de durao de um pulso calculado dividindo a resoluo pela

velocidade. Quanto maior o tempo total do pulso, menor a velocidade e vice-versa.

Na Figura 10, tem-se um grfico que indica o intervalo entre pulsos e o intervalo de

durao do pulso. O primeiro pulso mostrado executado em uma velocidade que

equivale o dobro da velocidade do segundo pulso, isto porque, como pode-se

observar o tempo total gasto no primeiro pulso de 20s, enquanto que no segundo

o tempo total de 40s. Alm disso, possvel perceber que no segundo pulso h

uma desacelerao do equipamento que passa a operar em uma velocidade menor

do que a anterior, uma vez que h uma relao inversamente proporcional entre o

tempo total de um pulso e a velocidade.

41

Intervaloentre

pulsos

Tempo Total do Pulso

Tenso(V)

Tempo(s)

5

00 10 20 30 40 50 60 70

Intervalode

duraodo pulso

Tempo Total do Pulso

Intervaloentre

pulsos

Intervalode

duraodo pulso

Figura 10 Tempo Total, Intervalo entre Pulsos e Intervalo de Durao do Pulso

4 DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA

Para implementar o programa proposto utilizou-se o ambiente de

desenvolvimento Borland Delphi 6, atravs do qual possvel fazer a comunicao

com a porta paralela do computador para transferncia dos dados para controlar os

motores de passo. A Figura 11 apresenta um organograma contendo os principais

mdulos desenvolvidos para o programa.

Figura 11 Estrutura do Programa

A seguir, tem-se a relao completa dos cdigos que podem ser usados para

criar um arquivo de pulsos e uma descrio detalhada dos mdulos que contm o

programa.

4.1 Tabela de Cdigos do Programa LPTControl

Na Tabela 2, pode-se observar os cdigos utilizados para descrever um

arquivo de pulsos para o sistema proposto. A coluna Cdigo representa os dados

armazenados em um arquivo de pulsos. A coluna Pulso ou Comando descreve a

funo executada por cada cdigo. Os cdigos de A at Z so utilizados para

representar todas as combinaes de deslocamentos nos eixos X, Y e Z.

43

O cdigo [ serve para enviar o sinal para ligar o equipamento (drivers dos

motores), enquanto que ] utilizado para desligar o mesmo. Desta forma

possvel ligar o equipamento no incio do processo e desligar ao final ou mesmo lig-

lo e deslig-lo durante o processamento do arquivo de dados ou arquivo de passos,

como tambm chamado neste trabalho. O smbolo ( utilizado para acionar a

ferramenta do equipamento e ) desliga a ferramenta, com estas funes possvel

ligar e desligar a ferramenta quantas vezes se fizer necessrio durante uma

operao. O * oferece a opo de um tempo de espera onde o processamento

interrompido por um determinado intervalo e posteriormente prossegue

normalmente. Este intervalo de tempo de espera definido em milissegundos pelo

usurio no arquivo de dados. Por exemplo, usa-se *5000 para que o processo seja

interrompido por um tempo de 5 segundos. Esta opo interessante em diversas

aplicaes, como no exemplo de uma operao de oxicorte onde esta funo pode

ser utilizada para manter o processamento interrompido enquanto aguarda pelo

aquecimento da superfcie a ser cortada. O cdigo + pode ser utilizado pelo usurio

para configurar uma determinada velocidade de avano para o equipamento, este

valor aplicado nos deslocamentos em quaisquer eixos. Para utilizar esta funo

basta digitar +2000, por exemplo, para uma velocidade de dois mil milmetros por

minuto. O comando +0 na listagem do arquivo provoca uma interrupo no

processamento. Nesse caso, ser necessria a interveno do usurio para ajustar

a velocidade e dar continuidade ao processo. Caso seja especificado um valor maior

que a velocidade mxima do equipamento, o valor substitudo automaticamente

pelo programa pelo valor da velocidade mxima da janela de configuraes do

sistema. O cdigo $ o comando utilizado para ajustar a velocidade na mxima

possvel para o equipamento. Esta opo til para efetuar deslocamentos quando

a ferramenta encontra-se desligada e deseja-se apenas fazer o seu

reposicionamento. O @ ajusta a velocidade do equipamento para uma velocidade

definida pelo usurio como padro na janela de configuraes do sistema. Isto

particularmente interessante em equipamentos onde a maioria dos processos

executada em uma mesma velocidade, ou quando o programador desconhece essa

informao.

44

Tabela 2 Tabela de Cdigos do LPTControl

Cdigo Pulso ou Comando A X+ B X- C Y+ D Y- E Z+ F Z- G X+Y+ H X+Y- I X-Y+ J X-Y- K X+Z+ L X+Z- M X-Z+ N X-Z- O Y+Z+ P Y+Z- Q Y-Z+ R Y-Z- S X+Y+Z+ T X+Y+Z- U X+Y-Z+ V X+Y-Z- W X-Y+Z+ X X-Y+Z- Y X-Y-Z+ Z X-Y-Z- [ Liga Drive ] Desliga Drive ( Liga Ferramenta ) Desliga Ferramenta * Tempo de Espera + Ajuste de Velocidade $ Velocidade Mxima @ Velocidade Padro

4.2 Interface Usurio/Programa

O programa LPTControl possui uma interface bastante simples e fcil de usar,

o que proporciona uma interao bastante intuitiva por parte do usurio durante a

execuo dos comandos. Alm disso, o programa conta com uma ajuda online que

poder ser utilizada sempre que o usurio estiver em dvida sobre o preenchimento

de algum campo ou mesmo para obter informaes adicionais para um item do

programa.

45

A janela principal (Figura 12) est dividida em: Barra de Menus, Barra de

Ferramentas, Controle de Execuo, Controle Manual e Controle de Velocidade.

Esta organizao da janela principal permite um acesso facilitado maioria das

funes, tornando o programa mais amigvel, pois a grande parte das aes pode

ser executada atravs de um nico clique do mouse. A seguir sero detalhadas as

funcionalidades de cada um dos componentes desta janela.

Figura 12 Janela Principal

4.2.1 Estrutura da Barra de Menus e da Barra de Ferramentas

Como mostrado na Figura 13, a estrutura da barra de menus e da barra de

ferramentas est disposta em quatro menus subdivididos em sub-menus e uma

barra de ferramentas.

Menus

Barra de Ferramentas

Controle de Execuo

Botes de Controle

Controle de Velocidade

Controle Manual do Equipamento

Botes de Ligar Drive e Ferramenta

46

Arquivo

Editar

Exibir

AjudaAjuda do LPTControl...Sobre...

Status da Porta ParalelaArquivo de Passos

Configuraes...

Abrir...FecharSair

Figura 13 Barra de Menus e Barra de Ferramentas

O menu Arquivo contm trs opes, conforme apresentado na Figura 14:

Abrir, Fechar e Sair. A opo Abrir permite selecionar um arquivo contendo uma

seqncia de pulsos para ser executada pelo programa, utilizando os controles para

execuo automtica. Atravs de Fechar pode-se fechar o arquivo de pulsos

anteriormente aberto, permitindo a edio do mesmo atravs de outros programas,

caso seja necessrio. Sair serve para encerrar o programa. Tanto Abrir quanto Sair

est disponvel tambm na Barra de Ferramentas.

Figura 14 Menu Arquivo e Barra de Ferramentas

A Figura 15 apresenta o menu Editar, que oferece a opo Configuraes, a

qual permite alterar as configuraes do programa de acordo com o equipamento

que estiver sendo operado. Na Barra de Ferramentas encontra-se um boto para

acessar a mesma opo.

Figura 15 Menu Editar e Barra de Ferramentas

47

Selecionando-se a opo Configuraes, ser exibida a janela de

configuraes do sistema, como ilustrado na Figura 16.

Figura 16 Menu Editar Configuraes

A tela de Configuraes do Sistema divide-se em quatro partes, sendo estas,

Barra de Ferramentas, Painel de Configuraes Gerais, Painel de Configurao da

Porta Paralela e Painel de Configurao dos Motores de passo. A seguir,

encontram-se descritos de forma detalhada cada um dos componentes desta tela.

O painel de Configuraes Gerais composto pelos campos cdigo,

descrio, intervalo de durao do pulso e nmero de eixos. O campo Cdigo

utilizado pelo programa para identificar, de forma nica, cada configurao, j que o

sistema suporta armazenar configuraes especficas para vrios equipamentos.

Este campo preenchido automaticamente pelo programa a cada vez que criada

uma nova configurao, no sendo permitida a entrada de dados pelo usurio.

Descrio o nome pelo qual uma determinada configurao identificada pelo

usurio. Serve para relacionar a configurao ao nome do equipamento.

O Intervalo de Durao do Pulso o tempo de que o drive do motor de passo

necessita entre um pulso e outro. Este intervalo definido em microssegundos e

pode variar de 1 a 250.000. A definio deste parmetro depende de caractersticas

dinmicas dos drives dos motores. Um intervalo muito curto pode ocasionar a perda

de pulsos, ou seja, o sistema pode gerar pulsos em um intervalo de tempo to curto

que os drives no consigam acompanhar. Isto pode gerar falhas no processo

48

controlado pelo programa. Por outro lado, intervalo de tempo excessivo pode

ocasionar velocidade inadequada na execuo de uma tarefa. Porm, permite um

controle de deslocamento mais preciso. Esta caracterstica diverge da maioria dos

programas acadmicos e at mesmo alguns profissionais produzidos para esta

finalidade, que trabalham em milissegundos. O Nmero de Eixos a quantidade de

eixos utilizada pelo equipamento. O programa aceita trabalhar com mquinas

compostas de 1, 2 ou 3 eixos, e esta informao deve ser especificada neste campo.

No painel de Configuraes da Porta Paralela encontram-se os campos Sinal,

Habilitado, Funo e Invertido. A coluna Sinal serve para identificar cada um dos bits

da porta paralela. Para cada um dos 8 sinais de comunicao da porta paralela,

identificados com os bits que vo de 0 a 7, possvel configurar as opes

habilitado, funo e invertido. Na coluna Habilitado pode-se habilitar ou desabilitar

cada uma das sadas da porta paralela de acordo com as necessidades do

equipamento que est conectado. Desabilitando uma sada o programa no gerar

nenhum tipo de sinal na mesma. Esta funo pode ser utilizada, por exemplo, para

desabilitar a sada responsvel pelo acionamento da ferramenta, permitindo assim

que se execute um arquivo de dados para um determinado processo percorrendo a

trajetria descrita com a ferramenta desligada. Atravs da coluna Funo possvel

associar uma funo a cada um dos bits de dados da porta paralela. Cada bit dever

ter uma funo nica associada. As funes disponveis so oito:

Direo Eixo X Controla a direo de deslocamento no eixo X

Direo Eixo Y Controla a direo de deslocamento no eixo Y

Direo Eixo Z Controla a direo de deslocamento no eixo Z

Habilita Drive Habilita e desabilita os drives dos motores de passo

Liga Atuador Liga e desliga o atuador

Pulso Eixo X Transmite os pulsos para passos no eixo X

Pulso Eixo Y Transmite os pulsos para passos no eixo Y

Pulso Eixo Z Transmite os pulsos para passos no eixo Z

Ativando a caixa de verificao Invertido pode-se inverter o nvel de sinal de

sada, de um determinado bit. Ativando-se essa funo, gera-se um sinal de nvel

lgico zero como sada para o bit selecionado. Caso contrrio, ele permanece em

nvel um. Esta caracterstica utilizada em drives ou equipamentos que utilizam este

tipo de lgica de acionamento.

49

No painel de Configuraes dos Motores de Passo tm-se a especificao da

resoluo do equipamento, ou seja, a distncia percorrida a cada pulso sobre um,

dois ou trs eixos. Enquanto as distncias sob os eixos devem ser fornecidas pelo

usurio durante a configurao, as diagonais so configuradas automaticamente

pelo sistema aplicando-se o teorema de Pitgoras.

O painel de Ajuste de Velocidade conta com dois parmetros, a Velocidade

Mxima e a Velocidade Padro. A Velocidade Mxima calculada pelo programa de

forma automtica, levando-se em considerao o tamanho dos passos sobre cada

eixo e o intervalo mnimo entre um pulso e outro. A Velocidade Padro definida

pelo usurio como a velocidade utilizada com maior freqncia no equipamento,

sendo, aplicada em movimentos manuais, ou quando o arquivo de pulsos no

especifica um valor em ambos os casos possvel alterar o valor da velocidade

atravs do controle de velocidade.

Clicando no boto Nova ser criado um novo registro no banco de dados de

configuraes que permitir ao usurio editar e gravar uma nova configurao. O

usurio pode adicionar quantas configuraes desejar ao sistema, permitindo que o

mesmo faa uma configurao para cada equipamento em que o programa for

aplicado ou mesmo armazenar mltiplos ajustes para um mesmo equipamento. Para

escolher uma entre as configuraes disponveis para o programa, ativa-se o boto

Selecionar, conforme exemplificado na Figura 17. Ao selecionar uma configurao,

esta ser exibida na janela de configuraes conforme ilustrado anteriormente na

Figura 16.

Figura 17 Selecionar uma Configurao

50

A opo Salvar grava a configurao com os dados j especificados. O

boto Excluir permite eliminar do cadastro uma configurao existente ou cancelar

a insero de uma nova configurao ainda no gravada. Atravs do boto Fechar

retorna-se ao menu principal do programa.

O menu Exibir est dividido em dois submenus (Figura 18). O primeiro, para

visualizar o Status da Porta Paralela e o segundo, para exibir o Arquivo de Passos.

Tm-se as mesmas opes na barra de ferramentas.

Figura 18 Menu Exibir e Barra de Ferramentas

Ao acionar Status da Porta Paralela, ou o menu exibir ou Status LPT no

atalho da barra de ferramentas, so mostrados os sinais que esto sendo enviados

pelo programa para a porta paralela, conforme exemplificado na Figura 19. No

quadro (a) da Figura 19 tm-se os sinais enviados para deslocamento positivo em

um nico eixo e no quadro (b) tm-se os sinais utilizados para deslocamento

simultneo em dois eixos sendo um no sentido positivo e o outro no negativo, para a

configurao definida na Figura 17.

(a) (b)

Figura 19 Status da Porta Paralela

Clicando-se em Arquivo de Passos no menu exibir, ou Ver Arquivo no

atalho da barra de ferramentas, possvel visualizar o arquivo que est aberto. Em

operao automtica, o sistema indica o ponto em que o mesmo est sendo

executado (Figura 20). Este recurso muito til para uma possvel depurao, pois,

facilita a busca por erros no arquivo de passos.

51

Figura 20 Arquivo de Passos

O menu Ajuda, tambm disponvel na barra de Ferramentas, tem dois submenus, como ilustrado na Figura