Proposal MobileCNC

หัวข้อโครงงานวศิ วกรรมคอมพวิ เตอร์หลักสูตรวิศวกรรมศาสตรบ์ ณั ฑิต สาขาวชิ าวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ปีการศึกษา 2558ชอ่ื โครงงาน Easy Mini CNC Controllerเลขที่กลมุ่ 33สมาชกิ ธารงคค์ ูสกลุ 55070501028 [email protected]. นางสาวปณั ชญาพิชญ์ พลิ ึก 55070501050 [email protected]. นายสถาพรอาจารย์ท่ีปรึกษา อาจารย์ ธกร ตั้งมั่นคง Easy Mini CNC Controller Page: 1

1. คำสำคัญ (Keywords) Numerical control (NC), Computer (or computerized) Numerical control (CNC),Computer-aided manufacturing (CAM), Three Dimension (3D), Commercial machineคำอธิบำยโครงงำนทไ่ี ดร้ บั จำกอำจำรยท์ ่ปี รกึ ษำ โครงงานนี้จดั ทาขึ้นโดยมแี นวคิด ในการพฒั นาเครื่อง Mini-CNC จากที่มีอยู่ในปจั จุบัน ให้มกี ารใชง้ านท่ีงา่ ยขึน้ มีการควบคุม ตดิ ตั้ง ขนยา้ ยงา่ ย สะดวกตอ่ การพกพาและสะดวกต่อการใชง้ าน โดยออกแบบและพฒั นาโครงสรา้ งแบบพกพาและ software ทง่ี ่ายต่อผู้ใชแ้ ละมคี วามถกู ต้องแม่นยา นอกจากนี้ไดป้ ระยุกต์การเช่ือมตอ่ โดยใชร้ ะบบเครือข่ายไร้สายในการสงั่ การและสง่ ค่าต่างๆเพ่ือความง่ายและคล่องตวั ในการทางานอีกดว้ ย2.ท่มี ำและควำมสำคญั ของปัญหำ ประโยชน์ทค่ี ำดว่ำจะได้รบั (Problem Statement, Motivation,and Potential Benefits) Mini-CNC (Computerized Numerical Control) คือ ระบบควบคุมเคร่ืองจักรท่ีใชก้ ารประมวลผลและสง่ั การด้วยคอมพิวเตอร์ โดยเครือ่ ง Mini-CNC เปน็ เครอื่ งจกั รขนาดเลก็ ที่ถูกควบคุมด้วยข้อมลู และคาสง่ั ที่สรา้ งโดยโปรแกรมในการการทางานส่วนตา่ งๆ (Computer-aided manufacturing) Mini-CNC ทางานบนพนื้ ฐานขององค์ประกอบ โครงสรา้ งเชงิ กล ระบบไฟฟา้ และซอฟแวร์ท่ใี ชค้ วบคุมการทางานของเครื่องจักรแบบอัตโนมัติ ในปัจจุบันการทางานกบั เครอื่ ง Mini-CNC ตอ้ งใช้ทักษะเป็นอย่างมาก เพื่อใหเ้ กดิ งานทม่ี คี ุณภาพและลดความเสียหายต่อเคร่ืองและชิ้นงานน้อยท่ีสดุ นอกจากนี้การติดตั้งและการต้งั ค่าตอ้ งอาศยั ผู้เชีย่ วชาญเท่าน้ันในการกาหนดค่าต่างๆ ดว้ ยเหตุผลนีท้ าใหก้ ารใชง้ านเปน็ ไปอย่างยากลาบาก อกี ทั้งการเช่อื มต่อการควบคมุ ระหว่างคอมพวิ เตอรแ์ ละเครอื่ ง Mini-CNC สว่ นมากใช้สาย Parallel port ซึง่ มจี านวนสายไฟที่จานวนมากและยุ่งยากต่อการติดต้งั ดังนนั้ จงึ เกิดให้มีแนวคดิ ในการศกึ ษาถงึ ปัญหา ที่มา และรูปแบบการทางาน เพือ่ พัฒนาการควบคุมการทางานทีง่ า่ ยขนึ้ (Easy) มปี ระสิทธิภาพมากขึ้น (Efficiency) และสามารถพกพาได้สะดวก (Portable) ดงั นนั้ โครงงาน Easy Mini CNC Controller เปน็ ประโยชน์ตอ่ งานวิจัยและการพฒั นางานด้าน Mini-CNC Easy Mini CNC Controller Page: 2

วตั ถุประสงค์ 1. เพอ่ื ศกึ ษาและพฒั นาเครอ่ื ง Mini-CNC ทส่ี ามารถพกพาได้ (Portable) 2. เพื่อศึกษาและพฒั นา software ท่สี ามารถควบคุม Mini-CNC ไดถ้ ูกต้องแม่นยา 3. เพือ่ ศกึ ษา พฒั นา และออกแบบวงจรควบคุม (Embedded design) เคร่ือง Mini-CNC 4. เพอ่ื ศึกษาและพัฒนาการส่งข้อมลู แบบไร้สายเพ่ือควบคุมเครือ่ ง Mini-CNC ขอบเขตของโครงงำน 1. เครื่อง Mini-CNC แบบพกพาได้ - โครงสรา้ งและการออกแบบที่เหมาะสมต่อการพกพา - ผูใ้ ชส้ ามารถเคลือ่ นท่ี หรือขนย้ายไดง้ า่ ย 2. Software ทใ่ี ชค้ วบคมุ เครอื่ ง Mini-CNC - สามารถควบคุมเคร่ืองใหม้ ีความถกู ต้องและแม่นยา - สามารถควบคุมการทางานแบบทนั ทที นั ใดได้ 3. วงจรชุดควบคุมเครือ่ ง Mini-CNC - วงจรท่ใี ช้มีความเหมาะสมในการควบคมุ เคร่ือง Mini-CNC - สามารถควบคุมเคร่ืองให้มีความถกู ต้องและแม่นยา 4. การสง่ ข้อมูลไปยังเคร่ือง Mini-CNC - สามารถรับการสง่ั งานแบบไร้สายได้ - การส่งข้อมูลแบบไร้สาย เคร่อื ง Mini-CNC ยังคงทางานได้อยา่ งตอ่ เนื่อง3.ประเภทโครงงำน (Project Type) โครงงาน Easy Mini-CNC Controller เป็นโครงงานประเภท พฒั นาผลิตภณั ฑท์ ีม่ ีศักยภาพในการตอ่ ยอดทางการคา้ (Potential commercial product) Easy Mini CNC Controller Page: 3

4. วธิ กี ำรท่นี ำเสนอ (Proposed Method) 1. ศกึ ษาการใชง้ านและขอบเขต ของอุปกรณ์ที่สามารถทางานได้ - ศึกษาข้อดี ข้อเสยี ของการใชง้ านเครือ่ ง Mini-CNC - ศึกษาการใช้งานและการพัฒนาโปรแกรมบนระบบฝังตัว - ศกึ ษาการทางานของมอเตอร์ - ศกึ ษารปู แบบโครงสรา้ งของเคร่อื ง Mini-CNC 2. ศกึ ษาเทคโนโลยีท่ีใชใ้ นการทางาน สาหรบั นามาประยุกต์ใหก้ ับอปุ กรณแ์ ละโครงงาน - ศกึ ษาโปรแกรมCAM(Computer Aided Manufacturing) ทีใ่ ช้ในการควบคุมการทางาน ของเครื่อง Mini-CNC ในการผลิตช้ินงาน - ศึกษาโปรแกรมออกแบบ CAD (Computer-aided design) ชว่ ยในการสรา้ งช้ินสว่ น (Part) หรือชว่ ยในการสรา้ งแบบจาลอง (Model) - ศึกษาการทางานของ G-code (G Programming language) - ศกึ ษาการส่ือสารระหว่างระบบไรส้ ายต่างๆ 3. ออกแบบ และพฒั นาเคร่ือง Mini-CNC - ออกแบบโครงสร้างเคร่ือง Mini-CNC - ออกแบบกลอ่ งควบคุมการทางานเคร่ือง Mini-CNC - สร้างตัวตน้ แบบเครือ่ ง Mini-CNC 4. ออกแบบ และพัฒนาซอฟแวรค์ วบคมุ เครื่อง Mini-CNC - ออกแบบและพัฒนาโปรแกรมควบคุมเคร่ือง Mini-CNC - ออกแบบสว่ นแสดงผลตดิ ต่อกับผูใ้ ช้งาน - ออกแบบระบบการส่งข้อมูลและการสื่อสารระหวา่ งอุปกรณ์ - เขียนโปรแกรมควบคุมเคร่ือง Mini-CNC 5. ทดสอบโปรแกรมกบั ตวั ตน้ แบบเครอื่ ง Mini-CNC - ทดสอบซอฟแวร์ท่ีเขียนควบคุมเครื่อง Mini-CNC - ทดสอบการทางานของเครื่อง Mini-CNC - รวบรวมผลการทดสอบซอฟแวร์และเคร่ือง Mini-CNC 6. พัฒนาและปรับปรงุ แก้ไขซอฟแวร์และเครื่อง Mini-CNC 7. ทดสอบและแก้ไขปัญหาทเ่ี กิดข้นึ - ทดสอบปัญหาที่เกิดขน้ึ กับซอฟแวรแ์ ละเคร่อื ง Mini-CNC - แก้ไขปญั หาและข้อผดิ พลาดทัง้ หมด Easy Mini CNC Controller Page: 4

5.เน้ือหำทำงวิศวกรรมที่เปน็ ตน้ ฉบบั (Original Engineering Content) โครงงาน Easy Mini CNC Controller เปน็ โครงานทจี่ ะพัฒนาข้นึ โดยจะแบง่ เป็น 2 สว่ นคือSoftware และ Hardware โดยมรี ายละเอยี ดดังต่อไปนี้SoftwareSoftware XJM Software WirelessCNC Control XJM CNC GRBL Plugin Control INKSCAPE Software โครงงาน Easy Mini CNC Controller มีโครงสร้างของ Software เป็นส่วนสาคญั ท่ีจะพัฒนาให้เคร่ืองMini-CNC ใช้งานได้ง่ายข้ึน และมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยจะแบ่งเป็น 3 ส่วนคือ Software XJM CNCControl Plugin INKSCAPE , Software XJM CNC Control และWireless GRBL โดยมีรายละเอียดดงั ต่อไปน้ี Software XJM CNC Control Plugin INKSCAPE INKSCAPE เป็น software open source ท่ีเรานามาใช้สาหรับสร้าง ออกแบบและแก้ไขช้ินงาน ในรูปแบบภาพ โดยจะสร้างโปรแกรม Plugin เข้าไปใน INKSCAPE Software ที่เรียกว่า Software XJM CNC Control เป็นซอฟแวรส์ ่วนเสริมท่ีจะนา code tool path ที่ได้จาก INKSCAPE Software มาสร้าง ส่วนโปรแกรม Control CNC Software XJM CNC Control Software XJM CNC Control เป็น Software ที่ Plugin เข้าไปใน INKSCAPE Software โดย สร้างโปรแกรมควบคุมการทางานของเคร่ือง Mini-CNC โปรแกรมติดต่อรับส่งข้อมูลระหว่าง Wireless GRBL และ สร้างโป รแกรมแปลง Code Tool path ให้ เป็น G code ที่ จะส่งไปให้ GRBL v0.9 controller ซึง่ หน้าที่ Control เครอื่ ง Mini-CNC Wireless GRBL สร้างโปรแกรม Service ทาหน้าที่เป็น data receiver ส่งไปยังโปรแกรมควบคุมการทางาน เคร่ือง Mini-CNC คือ โปรแกรม GRBL v0.9 ที่จะพัฒนาให้มีความสามารถเพิ่มขึ้น โดยพัฒนาให้เครื่อง สามารถหยุดการทางานระหว่างงานเกิดขัดข้องหรือเมื่อต้องการให้เคร่ืองหยุดการทางาน ได้แล้วสามารถ กลับมาทางานต่อได้ นอกจากน้ันยังพัฒนาโปรแกรมให้มีความสามารถ Auto Home และ Auto turning ได้ Easy Mini CNC Controller Page: 5

Hardware Sensor Portable PC Embedded Mini-CNC Machine โครงงาน Easy Mini CNC Controller มีโครงสร้างของ hardware เป็นส่วนสาคัญที่ในการควมคุมการทางานของเคร่ือง Mini-CNC โดยจะแบ่งเป็น 3 ส่วนคือ PC , Embedded และ Portable Mini-CNCMachine โดยมรี ายละเอียดดงั ตอ่ ไปน้ี PC เครอื่ งคอมพิวเตอรท์ ล่ี งโปรแกรม Software XJM CNC Control Plugin INKSCAPE Embedded สร้าง Embedded board ที่เป็น Module ในการรับส่งข้อมูลระหว่างเคร่ืองคอมพิวเตอร์ และไมโครคอลโทลเลอร์ในการประมวลผลโปรแกรม ควบคุมการทางานของเครื่อง Mini-CNC อีกท้ัง ยังมหี น้าท่รี ับคา่ จาก sensor ต่างๆ เชน่ limit sensor ,distance sensor ฯลฯ Portable Mini-CNC Machine ออกแบบเครื่อง Mini-CNCแบบพกพาได้ง่ายและสร้าง model prototype แบบ 3D ใน ส่วนขั้นตอนการประกอบเครื่อง ได้รับการสนับสนุนและการให้ความช่วยเหลือเรื่อง Mini-CNC จาก บรษิ ทั บ้านพันธ์มณี จากัด ในการสร้างเครื่อง Mini-CNC ที่นามาใช้ในโครงงานน้ี Easy Mini CNC Controller Page: 6

6.กำรแยกย่อยงำน และร่ำงแผนกำรดำเนนิ งำน (Task Breakdown and Draft Schedule)สญั ลกั ษณ์ แผนการดาเนินงาน เดือน ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ี ค. เม.ย พ.ค. 58 58 58 58 58 59 59 59 59 59คิดหวั ข้อโครงงานศึกษาขอ้ มูลและเทคโนโลยที ตี่ ้องใช้จัดทาเอกสาร proposalเตรียมการและนาเสนอโครงงานกับคณะกรรมการคดิ หัวข้อโครงงานศกึ ษาข้อมลู และเทคโนโลยที ตี่ ้องใช้จัดทาเอกสาร proposal 1. ศกึ ษำกำรใช้งำนและขอบเขต ของอปุ กรณท์ ส่ี ำมำรถทำงำนได้ - ศกึ ษาข้อดี ข้อเสียของการใชง้ านเคร่ือง Mini-CNC - ศึกษาการใชง้ านและการพฒั นาโปรแกรมบนระบบ ฝงั ตวั - ศกึ ษาการทางานของมอเตอร์ - ศกึ ษารูปแบบโครงสรา้ งของเครอ่ื ง Mini-CNC 2. ศึกษำเทคโนโลยที ใ่ี ชใ้ นกำรทำงำน สำหรบั นำมำประยกุ ตใ์ ห้กบั อปุ กรณ์และโครงงำน - ศกึ ษาโปรแกรมCAM(Computer Aided Manufacturing) ท่ีใชใ้ นการควบคมุ การทางานของ เครื่อง Mini-CNC ในการผลติ ชนิ้ งาน - ศึกษาโปรแกรมออกแบบ CAD (Computer-aided design) ชว่ ยในการสร้างช้ินส่วน (Part) หรือชว่ ยใน การสรา้ งแบบจาลอง (Model) - ศกึ ษาการทางานของ G-code (G Programming language) - ศึกษาการสือ่ สารระหวา่ งระบบไรส้ ายต่างๆ 3. ออกแบบ และพัฒนำเคร่อื ง Mini-CNC - ออกแบบโครงสรา้ งเคร่อื ง Mini-CNC - ออกแบบกล่องควบคมุ การทางานเครอื่ ง Mini-CNC - สรา้ งตวั ตน้ แบบเครอื่ ง Mini-CNC Easy Mini CNC Controller Page: 7

เดือน ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. ม.ี ค. เม.ย พ.ค. 58 58 58 58 58 59 59 59 59 594. ออกแบบ และพฒั นำซอฟแวร์ควบคุมเครือ่ ง Mini-CNC- ออกแบบและพฒั นาโปรแกรมควบคุมเคร่อื ง Mini-CNC- ออกแบบสว่ นแสดงผลติดต่อกับผูใ้ ช้งาน- นาเสนอผลความคบื หน้าในภาคการศกึ ษาท่1ี ภำคกำรศึกษำท่ี 2- ออกแบบระบบการสง่ ขอ้ มลู และการส่ือสาร ระหวา่ งอุปกรณ์- เขียนโปรแกรมควบคมุ เครอ่ื ง Mini-CNC5. ทดสอบโปรแกรมกับตวั ต้นแบบเครือ่ ง Mini-CNC- ทดสอบซอฟแวรท์ ่ีเขียนควบคมุ เครือ่ ง Mini-CNC- ทดสอบการทางานของเครื่อง Mini-CNC- รวบรวมผลการทดสอบซอฟแวรแ์ ละเครือ่ ง Mini- CNC6. พฒั นำและปรับปรงุ แกไ้ ขซอฟแวรแ์ ละเครื่อง Mini-CNC7. ทดสอบและแก้ไขปญั หำทเ่ี กดิ ขึ้น- ทดสอบปญั หาทเ่ี กดิ ข้ึนกับซอฟแวรแ์ ละเคร่ือง Mini- CNC- แก้ไขปญั หาและข้อผดิ พลาดทัง้ หมด8. นำเสนอผลควำมคบื หนำ้9. จดั ทำรูปเลม่ และสื่อนำเสนอโครงงำน10. นำเสนอโครงงำน Easy Mini CNC Controller Page: 8

สิง่ ทีต่ ้องส่งมอบในภำคกำรศกึ ษำที่ 1 1. แบบโครงสร้างของเครื่อง Mini-CNC 2. โครงเครื่อง Mini-CNC ต้นแบบ แบบ Portable 3. Hardware - Embedded ที่สามารถ Control เครื่อง Mini-CNC 4. Software ท่ีสามารถทดสอบควบคุมการทางานเครอ่ื ง Mini-CNC - Software INKSCAPE ที่มี Plugin program JM Control โปรแกรม JM Control สามารถ ควบคมุ การทางานของ เครอ่ื ง Mini-CNC ไดเ้ บ้ืองต้นสิ่งที่ต้องส่งมอบในภำคกำรศกึ ษำท่ี 2 1. เคร่อื ง Mini-CNC แบบ Portable 2. Hardware - Embedded ทสี่ ามารถเป็น Service ในการรับส่งข้อมลู และ Control เครอื่ ง Mini-CNC 3. Software ท่สี ามารถทดสอบควบคมุ การทางานเครอ่ื ง Mini-CNC - Software INKSCAPE ท่ีมี Plugin program JM Control โปรแกรม JM Control สามารถ ควบคุมการทางานของ เครอ่ื ง Mini-CNC และตดิ ตอ่ รับสง่ ข้อมลู ระหว่าง Embedded Service - โปรแกรม GRBL v0.9 Modify ให้ เครอ่ื งสามารถหยุดการทางานหวา่ งงานขดั ขอ้ งหรือเมื่อ ต้องการหยดุ การทางานแลว้ สามารถทางานต่อได้ Auto Home และสามารถ Auto tuning 4. รปู เล่มโครงงาน Easy Mini CNC Controller Page: 9