Разработка и исследование системы управления лазерным технологическим комплексом с несамостоятельным тлеющим разрядом
Диссертация
Исследованы особенности управления мощностью лазерного излучения при работе на новой газовой смеси. Определено, что пиковая мощность излучения на новой смеси газов примерно в 3,17 раза превышает мощность излучения в рабочем режиме при одной и той же частоте импульсов ионизации, что связано с протеканием плазмохимических реакций в тлеющем разряде. Выбрана оптимальная с точки зрения значения… Читать ещё >
Содержание
- 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
- 1. 1. Назначение и особенности конструкции универсальных ЛТК
- Выводы
- ГЛАВА II. 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 JITK 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 JITK с НТР
- 3. 4. Исследование особенностей управления мощностью лазерного излучения
- JITK 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 JITK 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
- Выводы
Список литературы
- ANNUAL REVIEW AND FORECAST: Economic aftershocks keep laser markets unsettled / G. Overton, T. Hausken, D.A. Belforte etc. // Laser Focus World. -2012. V. 48. — № 1.
- Belforte D.A. 2010 Annual Economic Review and Forecast // Industrial Laser Solutions. 2011. — V. 46. -№ 1.
- Kincade K., Anderson St.G. LASER MARKETPLACE 2008: Innovation opens the door for next wave of success // Laser Focus World. 2008. — V. 44. — № 1.
- SINUMERIK 840D. Версия программного обеспечения 4. Проектирование NCU 571−573. Руководство. АО SIEMENS AG, 1997.
- Метод существенного повышения предела стабильности разряда в быстропроточных лазерах большого объема / Н. А. Генералов, В. П. Зимаков, В. Д. Косынкин и др. // Письма в ЖТФ. 1975. — Т. 1. — В. 9. — С. 431−435.
- Технологические лазеры. Справочник. В 2 т. / под общ. ред. Г. А. Абильситова. М.: Машиностроение, 1991. — Т. 2. — 544 с.
- New Products. Laser Cell // Industrial Laser Solutions. 2002. — № 8.
- SCHULER PRESSES, Laser Notchmaster for flexible production of rotor and stator laminations. SCHULER PRESSEN GMBH & CO. KG.
- News story from: Emag Lasertec, Laser cell assembles and welds automotive parts // Manufacturingtalk. 2004. — № 9.
- Rofin Laser Macro Group, C02 SLAB LASERS // PHOTONICS SPECTRA. 2004. — № 2.
- Product Showcase: Laserpowder fusion welder // Aerospace Engineering. -2000. № 6.
- Lacent lands airbag technology contract I I CANADA FOCUS. 2003. — Vol. 11. — № 18.
- The reality of remote laser welding // Industrial Laser Solutions. 2004 — № 2.
- On a clear day you can see the Alps // Industrial Laser Solutions. 2004 — № 6.
- Интервью // ГАРТ GRAPHIC ARTS NEWS. 2004. — № 6. — C. 16−18.
- News story from: Schuler Presses UK, Laser welding to make aircraft structures lighter. // Manufacturingtalk. 2004. — № 11.
- Rotzer I. Laser-beam welding makes aircraft lighter // Fraunhofer magazine. -2005.-№ 1.
- New Products. Cutting systems // Industrial Laser Solutions. 2005. — № 4.
- Bailey M. Software drives the laser // Industrial Laser Solutions. 2004. — № 5.
- Новая продукция: TRUMPF TLC CUT 5: Простая ЗБ-обработка // TRUMPF EXPRESS. 2004. — № 5.
- New Products. Five-axis welding // Industrial Laser Solutions. 2005. — № 6.
- David A. B. Entering a new manufacturing age // Industrial Laser Solutions. -2002. № 8.
- New C02-Laser Robot with Increased Power // Robotics Online. 2004. — № 1.
- New Products. High-power laser/robot // Industrial Laser Solutions. 2004.10.
- David A.B. Celebrating in distant locales // Industrial Laser Solutions. 2004. -№ 12.
- TRUMPF hits milestone // Industrial Laser Solutions. 2004 -№ 11.
- TruLaser серии 3000. Электронный ресурс. URL: http://www.ru.trumpf.com (дата обращения: 25.10.2011).
- TruLaser серии 5000. Электронный ресурс. URL: http://www.ru.trumpf.com (дата обращения: 25.10.2011).
- TRUMATIC L 3050 with TLF 6000 Laser: Rapid positioning, rapid cutting // TRUMPF EXPRESS. 2004 — № 10.
- TLF versus TCF: Where is the trend heading in the field of laser cutting // TRUMPF EXPRESS. 2004. — № 10.
- Engel M. The backbone of production // Industrial Laser Solutions. 2005.5.
- News Release from: Bystronic Laser AG, Highspeed laser cutting of large sheets // Manufacturingtalk. 2005. — № 1.
- News Release from: LVD (UK), Laser profiling machine can be fully automated // Engineeringtalk. 2001. — № 10.
- Laser Carves More Profit for Job Shop // Forming & Fabricating. 2002. -Vol. 9. — №. 2.
- News Release from: Prima Industrie UK, CNC profiling speeds, accelerations doubled // Manufacturingtalk. 2002. — № 5.
- News Release from: Prima Industrie UK, Flat bed laser doubles up on cutting speed // Manufacturingtalk. 2005. — № 7.
- Laser Cutting in XXL // TRUMPF EXPRESS. 2005. — № 4.
- Мурашов П. Прогресс двигают творцы // Шатурский вестник. -07.06.2005.
- Грязев А.Н. Качество оборудования определяет эффективность сервисного обслуживания // Эксперт Оборудование: рынок, предложение, цены. -2002.-№ 12.
- Выставка «МЕТАЛЛООБРАБОТКА-2004» // Комплект: ИТО. 2004.
- News Release from: LVD (UK), Latest sheet metal working tools go on show // Manufacturingtalk. 2005. — № 6.
- Herzfeld R. Quick QC // Industrial Laser Solutions. 2003. — № 7.
- New Products. Mazak Adds High-Speed Laser // MetalCenter News. 2004. -№ 12.
- Голубев B.C., Лебедев Ф. В. Физические основы технологических лазеров. М.: Высшая школа, 1987. — 190 с.
- Электроионизационный СОг-лазер замкнутого цикла непрерывного действия / Н. Г. Басов, И. К. Бабаев, В. А. Данилычев и др. // Квантовая электроника. 1979. — Т. 6. -№ 4. — С. 772−781.
- Мощный быстропроточный СС>2-лазер непрерывного действия с накачкой комбинированным разрядом / А. П. Беляев, P.A. Дмитерко, В. А. Епишов и др. // Письма в ЖТФ. 1979. — Т. 5. — В. 6. — С. 325−328.
- Генералов H.A. Исследование неравновесных состояний газовой среды, возникающих под действием ударных волн, тлеющего разряда и мощных световых импульсов: дис.. докт. физ.-мат. наук. М., 1981. — 298 с.
- Справочник по лазерам. В 2 т. / под ред. акад. A.M. Прохорова. М.: Советское радио, 1978. — Т. 2. — 400 с.
- Соловьев Н.Г. Экспериментальное исследование несамостоятельного тлеющего разряда в скоростном потоке газа и создание технологического СО2-лазера на замкнутом цикле: дис.. канд. физ.-мат. наук. М., 1986. — 169 с.
- Кременчугский Л.С. Современные тепловые приемники излучения // ПТЭ. 1970. -№ 3. — С. 12−33.
- Новые термоэлементы и болометры / А. Ш. Берман, Л. П. Буйко, И. М. Весельницкий и др. // В кн.: Фотометрические измерения и их метрологическое обеспечение. Ротапринт ВНИИОФИ, 1974. — С. 19−20.
- Кременчугский Л.С., Шульга А. Я. Лазерные пироэлектрические приемные устройства Киев: Институт физики АН УССР, 1979. — Препринт. — 29 с.
- Преобразователь мощности лазерного излучения ТИ-5А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации КРПГ.433 648.001 ТО. Фрязино Московской обл.: ГНПП «ИСТОК», 1993. — 12 с.
- Андреев В.И., Грановский А. Б., Яковлев В. А. Малоинерционный неохлаждаемый приемник импульсного лазерного излучения // Квантовая электроника. 1985. — Т. 12. — № 6. — С. 1295−1296.
- Пархоменко П.П., Согомонян Е. С. Основы технической диагностики. -М.: Энергоиздат, 1981. 320 с.
- Боллард Д.Р. Проектирование сверхнадежных микропроцессорных, систем // Электроника. 1979. — Т. 52. — № 1. — С. 73−80.
- Уильяме Г. Б. Отладка микропроцессорных систем. М.: Энергоатомиздат, 1988.-253 с.
- Контроль и исправление ошибок в многоразрядных устройствах памяти // Электроника. 1982. — Т. 55. — № 11. — С. 52−74.
- Балакин В.Н., Барашенков В. В., Усачев Ю. Е. Проектирование системы самодиагностирования управляющей микропроцессорной системы // Управляющие системы и машины. 1984. -№ 2. — С. 39−43.
- Гладштейн М.А., Комаров В. М., Шубин Н. А. Простой метод повышения надежности функционирования микропроцессорных систем управления // Приборы и системы управления. 1987. — № 4. — С. 5−6.
- Горюнов Г. В. Микроконтроллеры NEC с повышенными требованиями к надежности // Электронные компоненты. 2005. — № 7. — С. 67−70.
- Стационарный несамостоятельный разряд с ионизацией безэлектродными импульсами в лазере на замкнутом цикле. I. Конструкция и эксперимент / H.A. Генералов, В. П. Зимаков, В. Д. Косынкин и др. // Физика плазмы. 1977. — Т. 3. — В. 3. — С. 626−633.
- Стационарный несамостоятельный разряд с ионизацией безэлектродными импульсами в лазере на замкнутом цикле. II. Теория емкостного разряда / H.A. Генералов, В. П. Зимаков, В. Д. Косынкин и др. // Физика плазмы. -1977. Т. 3. — В. 3. — С. 634−643.
- Исследование несамостоятельного тлеющего разряда и генерации в быстропроточных лазерных устройствах. Итоговый отчет / H.A. Генералов, В. П. Зимаков, В. Д. Косынкин и др. М.: ИПМ АН СССР, 1980. — № 78 055 483. — 148 с.
- А. С. 615 795 СССР, МКИ3 HOIS 3/22. Способ получения непрерывного тлеющего разряда / H.A. Генералов, В. П. Зимаков, В. Д. Косынкин и др. Опубл. 21.03.1978.
- Бойцов O.M., Верин B.M., Генералов H.A., Зимаков В. П., Зотов В. П., Москалев B.C., Поденок С. Е., Соловьев Н. Г., Шемякин А. Н., Якимов М. Ю. Технологический лазер Лантан-3 М.: ИПМ АН СССР, 1989. — Препринт № 407. -38 с.
- Соловьев Н.Г. Разработка физических основ и создание мощных технологических С02-лазеров с высококачественным быстро управляемым излучением: дис. докт. физ.-мат. наук. М., 2004. — 244 с.
- Основные принципы построения микропроцессорных систем управления технологическими лазерами и лазерными технологическими комплексами / Г. А. Абильситов, B.C. Голубев, В. Г. Гонтарь и др. Троицк: НИЦТЛАН СССР, 1984. — Препринт № 6. — 22 с., , |11 I
- Хвощ С.Т., Варлинский H.H., Попов Е. А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. — 640 с.
- Диденко К.И., Гозен Ю. В. Микро-ДАТ. Принципы построения. Основные параметры и характеристики // Приборы и системы управления. 1985. -№ 1.-С. 5−8.
- Шереметьевский H.H., Долкарт В. М. Магистрально-модульные микросредства управляющей вычислительной техники // Микропроцессорные средства и системы. 1984. — № 2. — С. 24−27.
- Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 2 т. М.: Мир, 1984. -Т. 2. — 590 с.
- Шемякин А.Н., Рачков М. Ю. Выбор способа управления мощностью излучения лазерного технологического комплекса с несамостоятельным тлеющим разрядом // Известия МГИУ. 2009. — № 3 (16). — С. 25−31.
- Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 7. Лазерная резка металлов: Учеб. пособие для вузов / под ред. А. Г. Григорьянца. М.: Высш. шк., 1988. — 127 с.
- Термоэлектрическое зеркало-приемник лазерного излучения / В. Н. Глебов, В. М. Мананков, A.M. Малютин и др. // Известия РАН. Серия физическая. 1993. — Т. 57. — № 12. — С. 167−169.
- Пат 2 031 377 РФ, МІЖ G01J5/12. Термоэлектрический приемник излучения / В. Н. Глебов, A.M. Малютин. Опубл. 20.03.1995.
- Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. -ИЛ, 1956.-664 с.
- Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.-192 с.
- ГОСТ Р ИСО 11 554 2008. Методы испытаний лазеров и измерений мощности, энергии и временных характеристик лазерного пучка. — М.: Стандартинформ, 2008. — 13 с.
- Дьяконов В.П. Mathcad 11/12/13 в математике. Справочник. М.: Горячая линия — Телеком, 2007. — 958 с.
- Schwarzenbach A.P., Hunziker U.W. Industrial CO2 laser with high overall efficiency // High power CO2 Laser Systems and Applications: Proc. SPIE, 1988. V. 1020.-P. 43−48.
- ГОСТ 4784–97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. — 11 с.
- Лазерная резка. Источники лазерного излучения. Электронный ресурс.1. URL: http://www.bystronic.m/cuШngandbendmg/ru/ru/products/laser/bylaser/index.php (дата обращения: 21.12.2010).
- Cut Calculator. Электронный ресурс. URL: http://www.prclaser.com/calculator.shtml (дата обращения: 21.12.2010).
- International standard ISO/DIS 11 146. Optics and optical instruments, Lasers and laser related equipment, test methods for laser beam parameters: Beam widths, divergence angle and beam propagation factor. 1995.
- Получение и применение высококачественных негауссовых пучков мощных технологических СОг-лазеров / Н. А. Генералов, М. И. Горбуленко, В. П. Зимаков и др. // Известия РАН. Серия физическая. 1997. — Т. 61. — № 8. — С. 1554−1559.
- Клоповский К.С., Лопанцева Г. Б., Старостин А. Н. Химические процессы в плазме несамостоятельного разряда С02-лазера // Химия высоких энергий. 1978. -Т. 12.-№ 5.-С. 448−455.
- Якимов М.Ю. Экспериментальное исследование физико-химических процессов в лазерных разрядах в потоке молекулярных газов: дис.. канд. физ.-мат. наук. М., 1990. — 247 с.
- Шемякин А.Н., Рачков М. Ю., Соловьев Н. Г. Исследование влияния деградации рабочей смеси газов на мощность излучения лазерного технологического комплекса с несамостоятельным тлеющим разрядом // Известия МГИУ. 2010. — № 3 (20). — С. 28−31.
- Трэвис Дж., Кринг Дж. Lab VIEW для всех. М.: ДМК Пресс, 2008.800 с.
- Суранов А.Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2007. — 536 с.
- Лазер газовый технологический комбинированного действия ЛГТ-2.02 УХЛ4.2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИЕГВ 433 713.001 ТО. Ленинград: ВНИИЭСО, 1988. — Ч. 1. — 125 с.
- Оришич A.M., Фомин В. М. Актуальные проблемы физики лазерной резки металлов: Монография. Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т., 2011. — 192 с.
- Востриков A.C., Французова Г. А. Теория автоматического регулирования: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 2004. — 365 с.
- Бесекерский В.А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. 3-е изд., испр. — М.: Наука, 1975. — 768 с.
- Математические основы теории автоматического регулирования. / под ред. Б. К. Чемоданова. 2-е изд., доп. -М.: Высшая школа, 1977. — Т. 2. — 455 с.
- TruFlow lasers with up to 10 000 Watts. Technical data. Электронный ресурс. URL: http://www.trumpf-laser.com/en/products/co2-lasers/axial-flow-lasers/truflow-10 000-w.html (дата обращения: 20.06.2012).
- Пат. 75 791 Россия, МПК H01S 3/00. Система управления лазером / А. Н. Шемякин, М. Ю. Рачков. Опубл. 20.08.2008.
- Шемякин А.Н., Рачков М. Ю. Повышение надежности работы лазерного технологического комплекса с несамостоятельным тлеющим разрядом // Машиностроение и инженерное образование. 2008. — № 2 (15). С. 27−35. (из перечня изданий, рекомендованных ВАК)
- Рачков М.Ю., Шемякин А. Н. Развитие методов диагностирования систем управления лазерами // Сб. Межд. конф. по искусственному интеллекту. -Кацивели: Украина, 2008. С. 195−199.
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. 3-е изд., перераб. и доп. -Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. — 736 с.
- Дьяконов В.П. Mathcad 11/12/13 в математике. Справочник. М.: Горячая линия — Телеком, 2007. — 958 с.