РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

ВВЕДЕНИЕ 8
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ 10
1.1. Актуальность задачи повышения производительности лазерных комплексов с мехатронными системами управления движением рабочих органов. 11
1.2. Цель и задачи исследования. 21
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ, ОРИЕНТИРОВАННОЙ НА ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ. 24
2.1. Структура математической модели мехатронной системы управления движением рабочего органа комплекса лазерной обработки. 24
2.2. Математическая модель механических объектов управления в составе комплексов лазерной резки 26
2.3. Математическая модель исполнительной подсистемы в составе системы управления движением комплекса лазерной обработки 32
2.4. Редуцированная математическая модель исполнительной подсистемы, содержащей следящие приводы и упругие механические передачи 39
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЖЕЛАЕМОЙ ТРАЕКТОРИИ, КОНТУРНОЙ СКОРОСТИ И ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПРИВОДОВ НА ТОЧНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА В ОКРЕСТНОСТЯХ УЗЛОВЫХ ТОЧЕК ТРАЕКТОРИИ 47
3.1. Программная реализация компьютерной модели мехатронной системы управления комплекса лазерной резки для исследования контурной погрешности движений рабочего органа в окрестностях узлов траектории 47
3.1.1 Формирование задающих воздействий на модели сепаратных систем 50
3.1.2. Компьютерное моделирование системы управления движением и определение реализуемой траектории движения рабочего органа 51
3.2. Выявление факторов, влияющих на значение максимальной контурной погрешности при движении рабочего органа в окрестностях узлов траектории 55
3.3. Назначение параметров закона управления, при соблюдении требований к точности движения 57
3.3.1 Ограничения на контурную скорость рабочего органа 59
3.3.2. Определение предельных контурных скоростей на сегментах траектории, обусловленных требованиями к точности исполнительных движений 61
3.3.3. Определение предельных контурных скоростей в узлах траектории, обусловленных требованиями к точности исполнительных движений 62
3.3.4 Анализ реализуемости предельных контурных скоростей на сегментах траектории 63
3.3.5. Определение значений параметров желаемого закона движения рабочего органа, обеспечивающих наибольшую производительность с учётом требований к контурной точности движения 63
3.4. Формирование задающих воздействий на исполнительные приводы, замкнутые по положению 65
4. АППАРТАТНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТАННОЙ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ 66
4.1 Состав управления мехатронной системой 66
4.2 Реализация программного обеспечения мехатронной технологической системы лазерной обработки 71
4.3. Порядок проведения экспериментов и основные результаты исследования системы 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
ЛИТЕРАТУРА 76

Весь текст будет доступен после покупки

В текущее время на промышленных предприятиях малого и среднего бизнеса стали популярны компактные и доступные технологические комплексы для лазерной резки. Они отличаются тем, что способны перемещать лазерную головку по двум или трём направлениям, имеют управление на основе ПК, исполнительные приводы с бесконтактными двигателями постоянного тока и координатные столы с механическими передачами на основе зубчатых ремней. Такие комплексы удобны в использовании из-за открытой архитектуры систем управления рабочими органами и постоянно обновляемого программного обеспечения. Однако у них средняя точность из-за упругости механических передач.
Основной проблемой является увеличение производительности данного класса лазерных комплексов при сохранении требуемой точности вырезаемых деталей. Оценкой производительности является время выполнения программы движения рабочего органа лазерного комплекса. Сокращение времени обработки возможно с учётом технологических ограничений на скорость и ускорение движения рабочего органа по заданной траектории, то есть на максимальные значения скорости и ускорения, наложенные мощностью лазера, необходимостью снижения перегрузок на оптику рабочего органа и ограниченными возможностями исполнительных приводов. Для увеличения производительности скорость и ускорение движения рабочего органа на каждом участке траектории должны быть максимальными, однако их рост ограничивается влиянием на контурную ошибку лазерной обработки, которая представляет собой отклонение фактической траектории от заданной.

Весь текст будет доступен после покупки

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
Лазерные технологические комплексы - передовые решения, которые открывают новые горизонты в современной индустрии. Эти высокотехнологичные системы, используемые на предприятиях малого и среднего бизнеса, отличаются интеллектуальными системами управления, построенными на базе промышленных ПК. Они оснащены цифровыми исполнительными механизмами и координатными столами с инновационными зубчато-ремённым приводом. Такие комплексы обеспечивают точное и плавное перемещение лазерной головки в плоскости, демонстрируя компактность, доступность и высокую точность лазерной резки. Эти передовые решения являются ключом к повышению эффективности производственных процессов и укреплению конкурентоспособности предприятий.
Повышение эффективности лазерных технологических комплексов с компьютерным управлением за счет их потенциала как мехатронных систем является важной задачей, имеющей значительное экономическое значение. Ключевым аспектом является увеличение производительности при соблюдении технологических ограничений и требований к точности движения по траектории, как в установленных режимах, так и в переходных процессах вблизи точек сопряжения участков траектории.
В данной главе рассматривается актуальность задачи повышения производительности лазерных комплексов данного класса при обеспечении необходимой точности изготовления деталей. Особое внимание уделяется необходимости исследования взаимосвязей между контурными ошибками движений рабочего органа, параметрами движения и характеристиками компонентов системы. Кроме того, сформулированы цель и задачи данного исследования

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ю.М. Климков, В.С. Майоров, М.В. Хорошев / Взаимодействие лазерного излучения с веществом: учебное пособие. — M: МИИГАиК, 2014
2. Сборник научных трудов «Мехатроника и системы управления». – М.: МИТУ Издательство, 2019.
3. Умнов В.П., Егоров И.Н., Молостов С.В. / Современные проблемы науки и образования. 2014. № 1. С. 190.
4. Мехатронные и робототехнические системы: учеб. пособие / В. Г. Хом­чен­ко, В. Ю. Соломин. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008. – 160 с.
5. Подураев Ю. В., Илюхин Ю. В. МЕХАТРОНИКА // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2017); ttps://old.bigenc.ru/technology_and_technique/text/4138417 Дата обращения: 29.04.2024
6. Никольский А.А. / Устойчивость, точность и быстродействие самообучающихся мехатронных электроприводов циклического действия / Электричество. 2013. № 9. С. 28-36.
7. Никольский А.А. / Особенности регулирования координат в электроприводах циклического действия «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» 2013. № 10. С. 34-41.
8. Константинов А. П. Мехатроника в автоматизации и робототехнике: учебное пособие. – М.: Изд-во МЭИ, 2008
9. Храмцов А. В. Техническая диагностика и надежность мехатронных систем. – М.: Изд-во МГУ, 2007.
10. Князьков М. В. Лазерная технология: учебное пособие. – СПб.: Политехника, 2011.
11. Кузнецов Д. В. Разработка управления производственными процессами на базе мехатронных систем. – М.: Машиностроение, 2004.
12. Новиков А. В. Лазерная обработка: технология, оборудование, аппаратура. – М.: Энергия, 2008.

Весь текст будет доступен после покупки