Narodowe Centrum Nauki ogłosiło wyniki konkursu Miniatura 5, którego celem jest finansowe wsparcie działania naukowego, służącego przygotowaniu przyszłego projektu badawczego planowanego do złożenia w konkursach NCN lub innych konkursach ogólnokrajowych i międzynarodowych. Wśród laureatów znalazł się dr inż. Marcin Paprocki, któremu przyznano finansowanie na wyjazd badawczy do Uniwersytetu w Belgradzie oraz Instytutu Badań i Rozwoju LOLA w Serbii w ramach działania naukowego pt. Utrzymanie predykcyjne (PredictiveMaintenance) w maszynie CNC o kinematyce równoległej (H-Bot) z zastosowaniem magistrali EtherCAT. Wyjazd konsultacyjny. Gratulujemy!

Przeprowadzenie działania naukowego ma na celu zbadanie możliwości utrzymania predykcyjnego (ang. Predictive Maintenance - PM) w maszynach CNC (ang. Computerized Numerical Control) o kinematyce równoległej typu H-Bot. Dokładność pracy maszyny typu H-Bot w dużej mierze uzależniona jest od synchronicznej pracy napędów oraz konstrukcji mechanicznej (między innymi prawidłowego napięcia pasów zębatych obydwu osi maszyny). W związku z tym, na jakość synchronicznej realizacji ruchu osi mechanicznych ma wpływ zarówno magistrala komunikacyjna (synchroniczna wymiana danych pomiędzy napędami a sterownikiem CNC) oraz możliwość detekcji luzów i sprężystości w osiach maszyny w wyniku realizacji zadanej trajektorii ruchu.

W ramach działania naukowego planuje się badania na posiadanym stanowisku maszyny typu H-Bot. W układzie sterowania maszyny H-Bot zamierza się opracować softwarowy moduł utrzymania predykcyjnego wykorzystujący elementy sztucznych sieci neuronowych. Do komunikacji pomiędzy sterownikiem a pozostałymi elementami układu sterowania numerycznego maszyn, w tym czujnikami, wykorzysta się nowoczesną magistralę przemysłową czasu rzeczywistego - EtherCAT.

Przewiduje się realizację badań podstawowych z zakresu detekcji luzów i sprężystości osi mechanicznych maszyny H-Bot w czasie pracy. W szczególności ma to znaczenie w konstrukcji H-Bot, w której rozwiązania w postaci przekładni na pasach zębatych cechuje duża dynamika oraz podatność na odkształcenia.

W układzie sterowania zamierza się opracować softwarowy moduł wykorzystujący elementy sztucznych sieci neuronowych (sieć typu CNN). Informacje zwrotnie z czujników (tensometrów i akcelerometrów) będą przetwarzane przez ten moduł, w celu wykrywania niepożądanych podatności układu mechanicznego. Poprawne działanie modułu zostanie zapewnione poprzez cykliczną naukę i weryfikację działania zaimplementowanej sztucznej sieci neuronowej typu CNN w układzie sterownika CNC. Nauka sieci będzie realizowana na podstawie informacji otrzymywanych z czujników. W szczególności będą prowadzone badania możliwości wykrycia niepożądanych błędów konturu wynikających z podatności elementów mechanicznych (pasa zębatego).

Badaniami zainteresowani są naukowcy z Wydziału Mechanicznego Uniwersytetu w Belgradzie (Dr Sasa Zivanovic) oraz Instytutu Badań i Rozwoju LOLA z Serbii. Instytucje te mają duże doświadczenie w budowie maszyn CNC, w których wykorzystywane jest oprogramowanie LinuxCNC (obrabiarki, roboty do obróbki - w tym o kinematyce typu delta). Instytucje te, w dalszej kolejności, są zainteresowane wspólnymi badaniami w zakresie rozwoju i implementacji zaawansowanych algorytmów sterowania oraz utrzymania predykcyjnego w układach sterowników maszyn CNC.

W ramach konkursu MINIATURA 5 przewiduje się jednotygodniowy wyjazd konsultacyjny do tych instytucji, w celu wymiany doświadczeń oraz nakreślenia wspólnych obszarów badawczych. W wyniku współpracy planuje się, rozpowszechnianie wspólnych wyników badań w postaci przynajmniej jednego artykułu naukowego. Na wykonanie powyższego działania naukowego dr inż. Marcin Paprocki uzyskał dofinansowanie w kwocie 6490 zł.