Sviluppo e integrazione di un sistema di controllo numerico per una cella di microlavorazioni LASER

La presente tesi di laurea magistrale ha come obiettivo lo sviluppo, l’integrazione e la validazione sperimentale di un software integrato e modulare per la gestione automatizzata di lavorazioni LASER su componenti meccanici, con particolare riferimento a processi ad elevata ripetitività e ad alta densità di microlavorazioni. Il lavoro affronta sia gli aspetti di integrazione software in ambiente LabVIEW, comprendenti sottoprogrammi sviluppati nello stesso ambiente e librerie realizzate in Visual Studio C++ e C#, sia la riprogettazione dell’architettura di controllo del moto mediante l’implementazione di un sistema EtherCAT basato su PC industriale Beckhoff, con l’obiettivo di incrementare prestazioni, stabilità e affidabilità rispetto a una precedente soluzione basata su master EtherCAT software. La tesi si articola in due parti strettamente correlate. La prima parte è dedicata allo sviluppo di un software di supervisione in grado di unificare il controllo di tre sottosistemi distinti: la sorgente LASER a impulsi ultracorti, le teste galvanometriche per la scansione del fascio e un posizionatore cartesiano multi-asse. Attraverso l’utilizzo delle rispettive API e SDK, è stato realizzato un unico eseguibile LabVIEW capace di inizializzare i sottosistemi, caricare progetti di lavorazione, impostare dinamicamente i parametri LASER, sincronizzare il moto degli assi e gestire sequenze di lavorazione complesse definite tramite file esterni. Questo approccio consente un controllo fine dell’interazione tra movimento meccanico, settaggi LASER e percorso ottico, superando i limiti di esecuzioni monolitiche dei progetti di lavorazione. Il software sviluppato è stato applicato sperimentalmente alla lavorazione LASER di viti maschiatori, imponendo requisiti stringenti in termini di precisione di posizionamento, ripetibilità del processo, sincronizzazione tra sottosistemi e affidabilità operativa. La seconda parte della tesi riguarda la completa sostituzione del sistema di controllo del moto con una nuova architettura basata su PC industriale Beckhoff con master EtherCAT hardware. Il nuovo sistema è stato sviluppato interamente in ambiente TwinCAT 3 operando a basso livello, senza l’utilizzo dei pacchetti motion preconfigurati. La comunicazione real-time è stata implementata tramite mappatura esplicita dei PDO, mentre la configurazione dei drive è stata gestita mediante procedure custom basate su strutture dati modulari e riutilizzabili. È stata inoltre progettata un’architettura software che separa il livello di astrazione dell’asse dalla logica di comunicazione EtherCAT, consentendo la definizione flessibile di assi con diverse caratteristiche operative. Infine, l’integrazione tra il software di supervisione LabVIEW e il controllo real-time degli assi è stata realizzata tramite comunicazione remota ADS, ottenendo un sistema modulare, scalabile e industrialmente robusto, predisposto per future estensioni e strategie di controllo avanzate.