CNC VOICE COMMANDER - Bedienkonsole




  • Mach3 per Funk-CNC-Sprachsteuerung barrierefrei und sicher bedienen
  • 2 Joysticks für das gleichzeitige und präzise Fahren von 2 Achsen
  • Hochsensitive Steuerung des Fahrtempos in 4 Geschwindigkeitsbereichen
  • Aktive Achsen, Fahrtempo und Schrittauflösung direkt auf der Konsole schalten
  • Audiofeedback und Bestätigungstaster sichern kritische Sprachbefehle ab
  • Automatische Joystick-Abschaltung nach 10 Sekunden Inaktivität
  • Deutschsprachiges Mach3-Screenset mit Texthervorhebung der Sprachbefehle
  • Robustes KI-System – mit Störgeräuschen und großer Stimmenvarianz trainiert
  • Moderate Systemanforderungen, läuft ab Windows 7 (64-Bit) und 4-Core CPU
  • Iterative Vermessungsskripte für hohe Genauigkeit auf preiswerten Controllern
  • Sicherheitsmechanismus beim Abreißen der Funk- oder USB-Verbindung
Einführung Screenset Vermessen Manuell Technik Bausatz Anleitung


CNC VOICE COMMANDER – die innovative Sprachsteuerung für Mach3
Bei dem hier gezeigten System handelt es sich um eine Technologiedemonstration (Prototypen-Status) und nicht um ein aktuelles kommerzielles Verkaufsangebot an Endverbraucher. Ich präsentiere hier den Funktionsumfang meiner Entwicklung für potenzielle B2B-Kooperationspartner, Lizenznehmer oder Investoren.

Diese moderne CNC-Sprachsteuerung ermöglicht das Bedienen der Mach3-Oberfläche direkt an der Maschine, ohne die umständliche Nutzung von Maus und Tastatur. Ideal zum schnellen Einrichten der Fräse. Nahezu alle wichtigen Buttons lassen sich per Sprachkommando triggern. Unkritische Befehle, wie das Wechseln des Mach3-Screens oder das Umschalten der Koordinatenanzeige, führt das System sofort aus. Kritische Befehle, die z. B. CNC-Makros starten, müssen nach einem Audio-Feedback zwingend per physischem OK-Taster auf der Konsole bestätigt werden. Dieses durchdachte Konzept fängt Fehlinterpretationen der KI durch Werkstattlärm effektiv ab und schützt gezielt vor ungewollten Fahrbefehlen.

Das übersichtliche, deutschsprachige Mach3-Screenset hebt die kurzen Sprachbefehle in gelber Schrift hervor. Oft sind diese Befehle leicht einprägsame Abkürzungen des vollen Begriffs. Um die KI-Inferenz – also das gelernte Sprachmodell – ohne spürbare Verzögerung in Echtzeit auszuführen, ist die maximale Länge eines Kommandobegriffs auf 1,5 Sekunden optimiert.

Als kabellose Handrad-Alternative verfügt die Funk-Bedienkonsole über zwei Joysticks, mit denen zwei Achsen gleichzeitig manuell gefahren werden können (ideal zum schnellen Positionieren oder zum Fräsen von Kanten ohne CNC-Programm). Das Fahrtempo lässt sich hochsensitiv in 4 Bereichen steuern (25 %, 50 %, 75 % und 100 %, bezogen auf das in Mach3 konfigurierte maximale Fahrtempo).

Das weitreichende Sicherheitskonzept des Systems sorgt dafür, Beschädigungen im Betrieb wirksam vorzubeugen. Es unterscheidet bei einem Verbindungsverlust präzise zwischen zwei Szenarien:

  • Manuelles Fahren per Joystick: Sollte genau während der Joystickbedienung die Funk- oder USB-Verbindung abreißen, greift sofort ein integrierter Sicherheitsmechanismus, der die Achsen der Maschine augenblicklich auf Null abbremst. Zudem wird ein Audio-Feedback als deutliche Warnung ausgegeben.
  • Automatisches Fahren per Fräsprogramm: Befindet sich die Maschine im Automatikmodus und arbeitet G-Code ab, wird das Programm bei einem Verbindungsverlust zur Konsole nicht unterbrochen. In diesem Fall erfolgt nur die deutliche Warnung als Audio-Feedback.

Systemanforderungen für maximale Stabilität: Das robuste KI-System läuft ab Windows 7 (64-Bit) und benötigt einen Prozessor mit mindestens 4 Rechenkernen. Dies stellt sicher, dass die KI-Software und der zugehörige USB-Audio-Stream auf eigenen Rechenkernen ausgeführt werden. Damit wird effektiv sichergestellt, dass die eigentliche Mach3-Steuerungssoftware von der prozessorlastigen Inferenz-Berechnung unbeeinflusst bleibt und niemals blockiert wird. Um das Audio-Feedback des Systems hören zu können, benötigt der PC eine Soundkarte sowie Lautsprecher.

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Deutschsprachiges Mach3-Screenset
Damit das Sprachsystem funktioniert, muss dafür das zugehörige deutschsprachige Screenset in Mach3 geladen werden. Die Sprachkommandos führen direkt zu den im Screenset verknüpften Buttons. Die Nutzung der CNC-Sprachsteuerung mit einem anderen Screenset ist nicht möglich. Befehle würden dann unvorhersehbare Button-Aktionen ausführen.

Deutschsprachiges Mach3 Screenset - Automatik Seite der Sprachsteuerung

Mach3 CNC Oberfläche - Seite Toolpfad
Die auf den Buttons gelb hervorgehobenen Sprachkommandos sind auch bei großer Entfernung zum Display gut lesbar und sehr einprägsam gekürzt. Statt „Referenzfahrt“ ist dabei z.B. das gelb markierte Kommando „Refahrt“ zu sprechen.

Mach3 Einrichten-Seite für Konfigurationen zur Werkstück- und Werkzeugvermessung

CNC Voice Commander - Antasten und Messen per Sprachsteuerung
Positionen für den Werkzeuglängentaster, Werkzeugwechsel, Parken oder die Kalibrierfläche der Vermessungssonde können per Sprachkommando direkt aus der aktuellen Maschinenposition übernommen werden. Die im Mach3-Screen „Antasten“ hinterlegten Makros werden einfach per Sprachbefehl und Taster gestartet. Es ist weder ein Blick auf den Monitor noch ein Mausklick nötig.
Einige Sprachkommandos bestehen aus dem Kommandowort und einem Parameterwort. Die grafische Darstellung der Screens lässt den Zusammenhang sofort erkennen. Zum Beispiel das Kommando „Lösche“ + Parameter „Y“ oder das Kommando „Spindel“ + Parameter „Rechts“. Sicherheitsrelevante Kommandos, die Parameter verändern oder CNC-Makros starten, müssen nach einem Audio-Feedback des Systems per OK-Taster bestätigt werden. Unkritische Kommandos wie den Screen wechseln oder das Umschalten der Anzeige zwischen Werkstückkoordinatensystem und Maschinenkoordinatensystem erfolgen direkt.

Werden die Joysticks für mehr als 10 Sekunden nicht bedient, schalten sie zur Sicherheit ab und müssen dann wieder kurz per OK-Taster aktiviert werden. Damit wird ein versehentliches Fahren der Maschine durch ungewolltes Anstoßen der Joysticks zuverlässig verhindert.
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Vermessen mit höchster Präzision
Hochgenaue Vermessungsmakros zur Werkzeug- und Werkstückvermessung: Sämtliche Vermessungsskripte nutzen das allgemeine G-Code-Kommando G31 nur für das grobe Annähern. Der genaue Prozess zur Vermessung erfolgt iterativ. Dabei wird die Sonde oder das Werkzeug in immer kleiner werdenden Abständen und Schrittauflösungen zum Schaltpunkt geführt, bis der exakte Wert auf 1/100 mm gefunden wurde.

Vor allem preiswerte XHC-Controller können allein per G31 keine präzisen Messergebnisse liefern, da dafür die Latenz – also der zeitliche Abstand zwischen der Auslösung des Kontaktes und der Registrierung durch die Mach3-Software – deutlich zu groß ist. Die von mir programmierten CNC-Makros benötigen zwar etwas mehr Zeit als üblich, sind aber durch dieses iterative Messprinzip extrem genau, sofern der Werkzeugtaster und der Kantentaster selbst von hoher Qualität sind.

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Mach3 manuell per Tastatur steuern
Obwohl das Screenset speziell für den CNC VOICE COMMANDER konzipiert wurde, ist es trotzdem möglich, Mach3 per Tastatur zu steuern. Den dazu notwendigen Screen öffnen Sie mit dem Button „Manuell“ oder über das zugehörige Sprachkommando. Die Belegung der Tasten für das manuelle Fahren der Achsen erfolgt in Mach3 unter Config -> System Hotkeys.

CNC Voice Commander - Alternative Tastaturbedienung zur Sprachsteuerung

Mach3 Ports-Seite - Diagnose der Ein- und Ausgänge des CNC-Controllers
Auf dem „Ports“-Screen können Sie die Inputs und Outputs Ihres CNC-Controllers einsehen. Die Diagnose-Anzeige ist auf die geläufigsten Parameter reduziert und klar strukturiert.
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