Author of thesis: Bc. Michal Marčonek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondrej Mihálik

Abstract:

This thesis deals with the comprehensive innovation of an existing 3-axis Cartesian manipulator. Based on an initial analysis, a system of limit switches enabling the homing procedure was integrated into the platform. Subsequently, a user interface was created in the WinCC Unified environment, which combines the standard screens of the LKinLang and LKinCtrl libraries with a custom implemented screen. Furthermore, a new control program was programmed, into which custom function blocks for homing procedures and a communication interface with a variable frequency drive were incorporated. All modifications to the mechanical parts and electrical installation were documented. The output of the work is also an operating manual, which intuitively summarizes the operation of the manipulator. The overall functionality and accuracy of the system were finally verified by a drawing test.

Keywords:

Cartesian manipulator, homing procedure, WinCC Unified, Siemens, PLC, kinematics, variable frequency drive, trajectory, G-code, LKinCtrl, LKinLang

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student obhájil diplomovou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy konstrukčního řešení, použitých aktuátorů a struktury programu.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Cybernetics, Control and Measurements (MPC-KAM)

Composition of Committee

doc. Ing. Radovan Hájovský, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Peter Honec, Ph.D. (člen)
Ing. Ilona Janáková, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Klusáček, Ph.D. (člen)
Ing. Miloslav Richter, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Student měl za úkol v rámci své diplomové práce navrhnout a zrealizovat řídicí systém 3-osého manipulátoru vhodného pro plošné frézování. Student měl dále navázat na demonstrační konstrukci manipulátoru a navrhnou potřebné mechanické změny, které by umožnily demonstrační konstrukci reálně využívat. Na základě mechanického upgradu měl diplomant dále navrhnout projekt elektro výbavy manipulátoru, elektro výbavu zrealizovat, oživit a vytvořit nezbytné programové vybavení. Elektro výbava manipulátoru měla být založena na průmyslovém řešení Siemens.
Student v rámci diplomové práce tedy navrhnul mechanické úpravy, vyprojektoval nové mechanické komponenty na základě analýzy stávajícího nevyhovujícího stavu a vytvořil výkresovou dokumentaci pro výrobu konstrukčních dílů. Dále student navrhnul elektrické zapojení v systému EPLAN, na základě kterého elektroniku zrealizoval, zapojil a oživil. Vlastní řídicí systém na bázi PLC Siemens student naprogramoval a vybavil interpretrem G-kodu pro vkládání požadavků na výrobu frézovaných dílců. Vlastní realizaci student demonstroval a zhodnotil v závěru své práce.
Student podle mého názoru splnil všechny body zadání diplomové práce, pracoval samostatně a cílevědomě. Student využil dobře svůj čas a podařilo se mu manipulátor oživit a zprovoznit. Mohu konstatovat, že student prokázal svoji inženýrskou erudici a jeho práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 85

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Ondrej Mihálik

Předložená diplomová práce se zabývá inovací řídicího systému tříosého kartézského manipulátoru, zejména implementací homing procedury, integrací nových hardwarových prvků, vytvořením vizualizace ve WinCC Unified a praktickým ověřením funkčnosti systému.

Práce obsahuje analýzu původního stavu zařízení, návrh a realizaci mechanických i elektrických úprav, implementaci řídicího programu a závěrečnou validaci pomocí kreslicí zkoušky. Práce s literaturou odpovídá aplikačnímu zaměření tématu; převažují technické manuály a dokumentace výrobců, což je v daném případě pochopitelné. Práce však obsahuje i méně spolehlivé zdroje, např. Wikipedii.

Odborná úroveň práce je velmi dobrá. Autor prokázal schopnost samostatně řešit praktický inženýrský problém a propojit mechanickou, elektrickou a softwarovou část do funkčního celku ověřeného na reálném zařízení. Za hlavní přínos považuji realizaci funkčního systému včetně vlastních funkčních bloků, integrace HMI a tvorby provozně využitelných výstupů.

Za slabší stránku práce považuji menší hloubku experimentálního vyhodnocení a skutečnost, že některé konstrukční části byly v době odevzdání řešeny provizorně.

Technická zpráva má odpovídající rozsah a je přehledně strukturována, avšak text je místy zbytečně popisný a méně úsporný. Mezi opakující se typografické nedostatky patří chybějící mezery při sazbě fyzikálních jednotek a názvů hardwaru nebo užití nedoporučovaných termínů, jako je „master–slave“.

Předložená práce splňuje požadavky kladené na diplomovou práci. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou B, 82 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 1. Jak by bylo možné rozšířit validaci systému nad rámec kreslicí zkoušky tak, aby přesněji prokázala přesnost a dynamické vlastnosti manipulátoru?
  2. 2. Jaké konkrétní úpravy by podle autora vedly ke snížení vibrací pohonů zmíněných v závěru?
Points proposed by reviewer: 82

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová