Разработка и исследование системы управления лазерным технологическим комплексом с несамостоятельным тлеющим разрядом

• Автор: Шемякин, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Сравнительный анализ лазерных технологических комплексов

1.1. Назначение и особенности конструкции универсальных ЛТК

1.1.1. Преимущества двухкоординатных ЛТК с перемещением оптики и

требования к ним

1.1.2. Сфера применения двухкоординатных ЛТК с перемещением детали и

их основные ограничения.

1.1.3. Анализ комбинированной конструкции гибридных двухкоординатных

1.2. Сопоставление основных схем организации несамостоятельного тлеющего

разряда
1.3. Сравнение приемников лазерного излучения
1.4. Рассмотрение методов повышения надежности систем управления
Выводы.
ГЛАВА И. Система управления ЛТК с НТР
2.1. Исследование ЛТК с НТР как объекта управления
2.2. Система управления координатным столом и подсистема ввода файлов
лазерной резки.
2.3. Микропроцессорное устройство управления технологическим лазером с
2.4. Система управления ЛТК с НТР с повышенной надежностью и
расширенными диагностическими возможностями
Выводы.
ГЛАВА III. Управление мощностью излучения ЛТК с НТР
3.1. Способы управления мощностью излучения ЛТК с НТР.
3.2. Измерение мощности излучения ЛТК с НТР.
3.2.1. Экспериментальное исследование
3.2.2. Обработка результатов эксперимента
3.3. Исследование временных характеристик мощности излучения ЛТК с НТР
3.3.1. Схема измерительного эксперимента.
3.3.2. Результаты эксперимента и их обработка.
3.3.3. Влияние амплитудного изменения мощности лазерного излучения на
технологические возможности ЛТК с НТР
3.4. Исследование особенностей управления мощностью лазерного излучения
ЛТК с НТР при работе на новой газовой смеси.
3.4.1. Схема измерительного эксперимента.
3.4.2. Результаты эксперимента и их обработка
3.4.3. Алгоритмы работы системы управления при включении ЛТК с НТР и
при полной замене газовой смеси
3.5. Исследование автоматической системы управления мощностью излучения
ЛТК с НТР.
3.5.1. Экспериментальное получение переходной характеристики, построение модели, оценка переходного процесса и определение передаточной функции
объекта управления.
3.5.2. Определение параметров регулятора и экспериментальная проверка
полученных результатов.
Выводы.
ГЛАВА IV. Методика и средства повышения надежности и расширения
диагностических возможностей системы управления ЛТК с НТР
4.1. Блок диагностирования аварийных ситуаций системы управления ЛТК с НТР
4.2. Исследование влияния натекания воздуха в газовый контур лазера на
мощность излучения ЛТК с НТР
4.2.1. Схема измерительного эксперимента
4.2.2. Предварительная обработка результатов эксперимента.
4.2.3. Влияния натекания воздуха на параметры лазерного излучения
4.2.4. Влияния натекания воздуха на эмпирическое среднее значение мощности лазерного излучения при оптимальной частоте импульсов
ионизации
4.2.5. Метод диагностики натекания воздуха в газовый контур ЛТК с НТР
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


Специализированные ЛТК предназначены для обработки одного изделия или группы однотипных деталей, реализации особых лазерных технологий и работы в отдельных отраслях производства. Примеры специализированных ЛТК приведены в работах [6], [7], [8], [9], [], [И], [], [], [], [], [], []. Специализированные ЛТК находят широкое применение в современном промышленном производстве для обработки одного изделия или группы однотипных деталей, для реализации особых лазерных технологий и для работы в отдельных отраслях производства. Их основное преимущество заключается в высокой производительности, что определяется их жесткой технологической ориентацией. Но в современных условиях даже специализированное оборудование приобретает некоторые черты универсальности. Оно скорее ориентировано на производство группы однотипных изделий, чем на производство одного изделия. Отраслевая специфика ЛТК предполагает их максимально универсальное использование внутри отрасли и применяемой технологии. Все это отражает тенденции современного производства, которое все больше ориентируется на оперативность, гибкость и индивидуальный подход. Универсальные ЛТК, как следует из их названия, имеют общепромышленное применение и предназначены для обработки широкой номенклатуры изделий, как в массовом, так и в серийном производстве. По своему назначению универсальные ЛТК делятся на двухкоординатные ЛТК для обработки деталей в плоскости и ЛТК для пространственной обработки деталей. Двухкоординатные ЛТК для обработки деталей в плоскости предназначены для резки плоских листов, заготовок, труб и профилей прямоугольного сечения. Важной особенностью двухкоординатного ЛТК, которая определяет его конструкцию и технологические возможности, является принцип взаимного перемещения обрабатываемой детали и зеркал внешнего оптического тракта. По этому принципу универсальные двухкоординатные комплексы можно разделить на ЛТК с перемещением оптики, ЛТК с перемещением детали и гибридные ЛТК. В двухкоординатном ЛТК с перемещением оптики обрабатываемая деталь остается неподвижной, а обработка осуществляется за счет линейного перемещения зеркал внешнего оптического факта, подводящих лазерное излучение. Такие комплексы часто называют ЛТК с «летающей оптикой». В случае двухкоординатного ЛТК с перемещением детали внешний оптический тракт, подводящий лазерное излучение в зону обработки, остается неподвижным, а перемещается сама обрабатываемая деталь. В гибридном двухкоординатном ЛТК по одной координате перемещается обрабатываемая деталь, а движение по другой координате осуществляется за счет перемещения зеркал внешнего оптического тракта. Универсальные ЛТК для пространственной обработки деталей предназначены для резки, сварки и модификации поверхности объемных деталей. При пространственной обработке к трем линейным перемещениям X, У, 2 добавляются два вращательных движения: вращение всей лазерной головки вокруг оси 2 и поворот линзового блока лазерной головки относительно оси 2. Таким образом, эти комплексы имеют пять управляемых координат и поэтому их принято называть пятикоординатными. Примеры пятикоординатных ЛТК для пространственной обработки деталей приведены в работах [], [], [], [], []. Другим способом организации пространственной обработки является использование промышленных роботов. Такие системы получили название лазер-роботы. Основная трудность при создании таких систем заключается в передаче лазерного излучения в оптическую головку робота. Существует два конструктивных решения этой проблемы. В первом случае робот перемещает гибкий световод из кварцевого волокна (оптоволокна) в который подается лазерное излучение. Эта система применяется для передачи излучения твердотельных Ш-АИГ лазеров, которые излучают в видимом диапазоне. К сожалению, такой способ передачи излучения не применим для технологических газовых лазеров, излучающих в инфракрасном диапазоне. Поэтому в случае газовых лазеров излучение проходит внутри робота по специальному лучепроводу, который состоит из нескольких отражающих поворотных зеркал на шарнирах. Примеры лазер-роботов приведены в работах [], [], [].