Повышение эффективности информационно - измерительных и управляющих систем лазерных технологических установок при резке материалов

• Автор: Костромин, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ областей применения лазерных технологических установок

1.2. Разработка технических требований, предъявляемых к лазерным технологическим установкам для резки материалов
1.3. Разработка обобщенной структурной схемы информационноизмерительной и управляющей системылазерной технологической установки для резки материалов

1.4. Постановка цели и задач исследования

Выводы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИЯ РАСКРОЯ МАТЕРИАЛА В ПРОЦЕССЕ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ

2.1. Анализ математических методов решения задачи раскроя

материала в процессе лазерной резки

2.2.Выборметода решения задачи оптимизации
2.3. Применение метода замещений
2.4. Разработка алгоритма решения оптимизационной задачи с помощью
методазамещений
Выводы
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПРИВОДОВ ЛАЗЕРНЫХТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
3.1. Разработка технических требований, предъявляемых к исполнительным приводам лазерных технологических установок
3.2. Разработка математических моделей исполнительных приводов лазерных технологических установок

3.3. Анализ и синтез контуров положения информационно-измерительных и
управляющих системлазерных технологических установок
Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ПРИ РЕЗКЕ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Пример практического раскроя материала для лазерной технологической
установки ЛТУ-
4.2. Исследование динамических характеристик информационноизмерительной и управляющей системыЛТУ-
4.3. Разработка информационно-измерительной и управляющей
системылазерной резки в производственном процессе
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Акт использования результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
Промышленная обработка материалов стала одной из областей наиболее широкого использования лазеров. В настоящее время лазер успешно выполняет целый ряд технологических операций и, прежде всего таких, как резка, сварка, сверление отверстий, термическая обработка поверхности, скрайбирование, маркировка, гравировка и т. п., а в ряде случаев обеспечивает преимущества по сравнению с другими видами обработки.
Лазерная резка, как и другие виды лазерной обработки, основана на тепловом действии излучения и происходит при движущемся источнике тепла, который может перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью специальной оптической системы, позволяющей сформировать пятно с большой плотностью и подвести его в необходимую точку обрабатываемого образца[1].
Мировой рынок лазерного оборудования для обработки материалов оценивается в 7,9 миллиардов евро, однако российский рынок составляет не более 1% от мирового, хотя в последние годы он растет. Следует отметить, что в РФ применяют, в основном, зарубежные установки фирм «Trumpf», «Mazak», «Primaindustrie», хотя появляются и отечественные разработки -это продукция ЗАО «Лазерные комплексы», ОАО «Центральный научно-исследовательский технологический институт» и др. Поэтому проблема создания высококачественных отечественных лазерных технологических установок (ЛТУ), позволяющих повысить эффективность производственных процессов является чрезвычайно актуальной и экономически выгодной.
В настоящее время основной тенденцией развития лазерных установок является их автоматизация,причемв той или иной форме автоматизация применяется на большей части лазерных установок[2].

обусловленных оценок», когда вместо решения прямой задачи решается двойственная задача линейного программирования.
Пусть заданы размеры необходимыхвидов раскроя Ьк и их стоимости

рк,(к = ,2,размеры исходного материал а с/), (у = 1,2,...,п)и количество ' исходного материала каждого вида, необходимое для изготовления одного комплекта. Требуется найти способы раскроя и определить интенсивности их применения, обеспечивающие наиболее экономное расходование исходного материала.
Предположим сначала, что известны все возможные способы раскроя единицы материала. При этом /-Й способ раскроя А:-го вида материала характеризуется вектором
ак, = («*,!>«*, 2. ■•••>%>
где ащ - количество исходного материала у -го вида, получаемых из к - го вида материалапрш- ом способе его раскроя.
Если обозначить через хк1 - количествоматериала А:-го вида, раскраиваемых;-м способом, то интересующий нас вопрос сводится к следующей задаче.
Заданы неотрицательные числа:
£,,(7 = 1,
рк,(к = ,2,...,т)
ак], (к = 1,2,. ../я; / = 1,2,..., гк; у = 1,2,..., п).
Найти числа^,(А: = 1,2,...,77г,/ = 1,2,...,г4)из условий:
1. х1а >0,(к=1,2,...,пгр = 1,2,...,гк), (2.1.4)

2- >£,,(у = 1,2,...,г4), (2.1.5)
А=1 /=