Diseño e implementación en FPGA del control numérico computarizado para fresadora de tres ejes: control manual e interpretación de coordenadas en dos dimensiones

Abstract

Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados. El Control Numérico Computarizado (CNC) es la técnica por la que se dirige el posicionamiento de un dispositivo mecánico móvil mediante órdenes en tiempo real basadas en un modelo numérico. La aplicación de sistemas de control numérico por computadora en las máquinas-herramienta permite aumentar la productividad[3] y posibilita realizar operaciones con un elevado grado de precisión dimensional. Sin embargo, la inclusión de este tipo de control implica aumentar considerablemente el coste de la maquinaria e incluir equipos externos donde realizar ese control. Por otra parte, los dispositivos de lógica programable, y en particular las FPGAs (Field Programmable Gate Array), están sustituyendo a los microprocesadores de propósito general y a los ASICs (Application Specific Integrated Circuit) en los sistemas de control. En este proyecto fin de carrera, mediante el uso de dispositivos de lógica programable, se ha conseguido implementar el control numérico computarizado para una fresadora de tres ejes. Se ha implementado un diseño en VHDL, modular y configurable que permite su uso en gran número de aplicaciones para todo aquello relacionado con trazado en dos dimensiones (impresoras, plotters, etc). Un ejemplo de ello ha sido la integración de este proyecto con el trabajo realizado en el proyecto fin de carrera de Héctor Gálvez Barrios para interpretar modelos de dos dimensiones partiendo de una imagen. Con la intención de validar el control implementado sobre la FPGA se ha construido un prototipo funcional de fresadora de tres ejes. Para ello se ha realizado tanto la parte mecánica, diseño y fabricación, como la electrónica de control de la misma.