Проект курсовой

На тему: «Проектирование автоматизированной системы управления лазерной сваркой электро-оптических преобразователей»

Расчетно-пояснительная записка

Москва 2008 г.

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по курсу «Основы проектирования систем автоматического управления оборудования электронных технологий».

Тема проекта: Проектирование автоматизированной системы управления лазерной сваркой электро-оптических преобразователей.

1. Проработать описание работы установки, выбрать и обосновать состав ее основных целевых функций, сервисных функций, функций коррекции цели.

2. Разработать комплексную принципиальную схему, как совокупность системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками.

3. Описать механический, энергетический и информационный интерфейс компонентов машины. Дать техническое задание и техническое предложение на САУ и основные элементы машины.

4. Разработать принципиальную электрическую схему элемента САУ или САУ в целом.

Содержание графической части.

1. Процессная модель установки..................................................1 л.
2. Комплексная принципиальная схема....................................2 л.
3. Принципиальная электрическая схема..................................1 л.

Содержание расчетно-пояснительной записки.

1. Введение. Описание целевого, механического и энергетического интерфейса спроектированной технологической машины.
2. Описание процессной модели. Выбор и обоснование целевых, сервисных функций, и функций коррекции цели.
3. Техническое задание и техническое предложение на систему управления машины по приведенной в Приложении 1 форме.
4. Описание комплексной принципиальной схемы ФС. Обоснование структурно-компоновочного решения, выбор и согласование уровней потоков элементов.
5. Документы, сопровождающие комплексную принципиальную схему:
6. перечень элементов ПЭ;
7. перечень потоков и сигналов ПС;
8. технические задания на основные подсистемы и узлы машины ТЗ.
9. Информационный поиск датчиков и исполнительных элементов машины и ее САУ, описание целевого, механического, энергетического и информационного интерфейса этих элементов ОЭ.
10. Расчет и описание принципиальной электрической схемы.
11. Заключение.

Содержание

1. Реферат. 4

2. Введение. 5

3. Процессная модель. 6

3.1. Подготовка к работе. 6

3.2. Работа. 7

Процесс сварки. 7

Процесс позиционирования. 9

4. Комплексная принципиальная схема. 9

4.1. Рабочий стол и система автоматического визуального позиционирования. 9

4.2. Блок энергосистемы. 11

5. Технические параметры управляемых элементов. 13

5.1. Лазер VA-II-N.. 13

5.2. Пневмораспределитель с электроуправлением MHP1-M1H-3/2O-M3-HC.. 14

5.3. Регулятор расхода газа Bronkhorst F112-AI/F-001AC. 14

5.4. Цифровая камера SDU-285C.. 15

5.7. ПИД-регулятор МЕТАКОН-613-Т-ТСХ-1. 17

5.8. Лампа освещения OSRAM... 19

6. Блок питания. 19

7. Блок питания лазера VD-II-N.. 20

8. Блок управления пневматикой. 20

9. Блок управления камерой. 21

10. Блок управления лампой. 21

11. Датчики контроля. 22

12. Микроконтроллер CPU 112. 22

13. Драйвер шаговых двигателей SLA7052М фирмы Allegro. 24

14. Заключение. 26

15. Список использованных источников. 27

• Реферат

В данном курсовом проекте рассмотрена система автоматизированного управления лазерной сваркой для сваривания коваровых тарелочек электро-оптических преобразователей.

Рассмотрены основные узлы САУ и проведено проектирование принципиальной электрической схемы.

Графическую часть проекта составляют 4 листа, выполненных в среде AutoCAD 2007

Расчетно–пояснительная записка составляет 32 листа выполненных в среде Microsoft Word 2007.

Графическая часть курсового проекта содержит:

• Комплексную принципиальную схему установки.
• Таблицы сигналов и элементов.
• Процессную модель установки. Блок схему алгоритмов работы..
• Электрическую принципиальную схему.

2. Введение

Окончательную сборку электро-оптических преобразователей производят на установке лазерной сварки, где сваривают коваровые тарелочки ЭОПа. На каждом ЭОПе получается 3-и шва.

Процесс лазерной сварки состоит в расплавлении металла под действием высококонцентрированного источника световой энергии. Излучение лазера фокусируется на поверхности металла в области стыка двух деталей, частично поглощается верхним слоем металла, вызывая его нагрев до температуры плавления и кипения. Хотя поглощающая способность металлов и сплавов относительно невелика, но с ростом температуры поглощение растет. При достижении состояния кипения пленка жидкого металла может вытесняться под действием обратного давления струи паров металла и образуется каверна, а затем и парогазовый канал. В таком режиме излучение лазера поглощается почти полностью, а с точки зрения теплофизики источник нагрева имеет характер линейного. Если сфокусированный пучок излучения движется по стыку, то образуется зона проплавления и поверхности свариваются.

К сожалению, существует еще один физический эффект, существенным образом усложняющий картину процесса. Это образование плазменного облака над поверхностью металла. Сравнительно легко ионизируемые пары металла начинают поглощать лазерное излучение, образуя плазменный факел. Этот факел может оказывать разнообразное влияние на процесс - отрицательное, блокируя передачу части лучевой энергии к поверхности металла и в канал проплавления или рассеивая пучок из-за образования отрицательной оптической линзы - положительное, за счет косвенного нагрева поверхности металла в начальных стадиях, когда прямое поглощение излучения невелико.

Для исключения вредного влияния плазменного факела используют плазмоподавляющие газовые смеси. При лазерной сварке это обычно смесь гелия с аргоном, которая одновременно выполняет и функции защиты расплавленного металла от окисления воздухом. Так как скорости лазерной сварки могут быть достаточно велики, то иногда необходимо применять и газовую защиту хвостовой зоны и даже обратной стороны шва. Здесь можно применять чистый аргон.

В классическом варианте для лазерной сварки не нужны ни присадочные материалы, ни флюсы. Процесс сварки бесконтактный и хорошо управляемый - в отличии от дуговых способов сварки не нужно применять специализированных источников энергии с падающей характеристикой.

Основной тенденцией современной электронной техники является уменьшение затрат на производство, времени производства каждого ЭОПа и точность позиционирования. Это приводит к выпуску более качественной продукции.

Проектируемая установка предназначена для качественной сварки компонентов ЭОПа и их позиционирования с помощью системы автоматического визуального позиционирования.

В разрабатываемой установке за ЭОПом от начала и до конца ведется видеонаблюдение при помощи камеры. Таким образом, точность установки зависит только от разрешения камеры.