עיצוב פייד פיקולטורים למכונות חיתוך לייזר מדויקות

הקדמה לייזר חיתוך שליטה

מכונות חיתוך לייזר precision הפכו הכרחיים בייצור מודרני, המאפשר ייצור של גיאמטריה מורכבת עם דיוק ברמה מיקרון-רמה. בין אם חיתוך גיליון, פולימרים, או מורכב, איכות החיתוך - סיום מראש, רוחב kerf, ו סובלנות ניתוק - תלוי מאוד על מערכת בקרת התנועה כי מדריך לייזר לאורך נתיבי בקרה שונים זמין, מערכת הבקרה הבסיסית של מערכת הבקרה, כולל ביצועים מתקדמים (ID) במיוחד על ידי ניהול יעיל במיוחד על ידי שימוש בקריטציה של בקרה פיזית, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עיצוב באופן נרחב על ידי בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה של כל אמצעי בקרה גבוהה של מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת תנועה, עם זאת, עם כל אחד המאפיינים של מערכת בקרת תנועה, עם זאת, עם דגש על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת תנועה אשר ממריצים באופן נרחב על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת תנועה, עם דגש על ידי מערכת בקרת תנועה, אשר ממריצים באופן נרחב על ידי מערכת בקרת אבטחה גבוהה על ידי מערכת בקרת תנועה, עם זאת, אשר מ

מימון של בקרת PID בלייזר חיתוך

בקר PID הוא מנגנון משוב אשר מחשב כל הזמן אות שגיאה - ההבדל בין נקודת מוצא הרצוי (למשל, מיקום, מהירות או כוח לייזר) ואת משתנה התהליך נמדד (למשל, מיקום בפועל, מהירות או כוח).זה לאחר מכן חל אות תיקון המורכב משלושה תנאים:

(ב) [17] , ויקרא י"ד): "המונח היחסי מייצר תפוקה ביחס לשגיאה הנוכחית.
(ב) [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]][ה]]]][ה]]]][ה]]]][ה[ה]]]]][ה[ה]]] [ה[[המאה ה-20], ו[המאה ה'] היא [15], ו[התחילה], ו[ה[ה], ו[ה'], ו[ה'], ו[ה'], ו[ה'[ה'[ה'], ו[ה'[ה'], ו[ה', ו', ו', ו'[ה'], ו', ו'] ויקרא ויקרא י"ה'[ה'[ה'[ה'], ו'[ה'], ו'[ה'[ה'], ו'[ה'], ו'[ה'], ו'], ו'], ו'[ה'[ה'[ה'[ה'] ויקרא'] ויקרא י"ה'] ויקרא'] ויקרא י'] ויקרא ויקרא
(ב) [ה]המילה הנגזרה [ה] מנבאת את השגיאה העתידית על ידי התבוננות בשיעור השינוי של השגיאה: FLT:2uFLT 3:3dph=KirFLT: 5 ⁇ FLT:5 ⁇ 5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עיצוב בקר PID עבור לייזר חיתוך מערכות

תכנון בקר יעיל עבור מכונת חיתוך לייזר דיוק כרוך כמה שלבים שיטתיים, החל מודלים הצמח כדי אימות הבקר הסופי על החומרה בפועל.כל צעד חייב לקחת בחשבון את הדינמיקה הספציפית של מערכת התנועה ואת תהליך חיתוך.

שלב 1: מערכת מודלים וזיהוי

(הופנה מהדף אספקת לייזר (הצמח כולל בדרך כלל את המגבר של המנוע, את מערכת השידור המכנית (למשל, כדור, חגורת או כונן ישיר), את הרכבה של ראש לייזר, וכל משוב של חיישן משותף כולל זיהוי תיבת דואר אלקטרוני (באמצעות נתוני שלב או תדירות תגובה) או מודל לבן המבוסס על פרמטרים פיזיים (inertia, לחות, 1F2)

מודל מדויק מאפשר לך לדמות את התגובה הסגורה לפני יישום הבקר, לחסוך זמן ולהפחית את הסיכון.זה גם מספק בסיס ליישום שיטות כוונון אשר מסתמכות על הפרמטרים מערכתיים קריטיים כגון הרווח האולטימטיבי ותקופה האולטימטיבית.

שלב 2: שיטות כוונון ראשוניות

כמה שיטות כוונון קלאסי מספקות ערכים מתחילים טובים עבור KFLT:0reapLT:1, KigFLT:2icioFLT 3, ו KigFLT:4digph:5 הנפוץ ביותר הם:

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]
(ב) [ה]התכנונו-קואון: [ה] על פי מודל של זמן-מה-הזמן הראשון, שיטה זו מניבה פחות כוונון אגרסיבי מאשר Z-N, והיא טובה יותר עבור מערכות עם זמן מת משמעותי.הוא מחשב את KIRFLT:2pLT 3:FLT:4iLT:5 (בקיצור), ו-TLTd) באמצעות שלב פתוח ו-TLT.
(FLT:0) משפט-ו-Error: ⁇ FLT:1 עבור מהנדסים מנוסים, כוונון ידני מבוסס על התבוננות בתגובה של צעד (זמן, overshoot, יישב זמן, שגיאות מצב יציב) הוא לעתים קרובות הגישה הישירה ביותר.התחל עם רווח פרופורציונלי שמרני, להוסיף אינטגראלי כדי לחסל את ההתחלה, ולאחר מכן להוסיף נגזרת לשיפור לחות.

עבור מערכות חיתוך לייזר, מומלץ להתחיל עם הישגים שמרניים ומבחן במהירויות נמוכות כדי למנוע נזק מכני או איכות ירודה לחתוך איכות. השתמש במערכת אחסון נתונים כדי ללכוד שגיאות עמדה, מהירות ושליטה מאמץ במהלך כוונון.

שלב 3: יפה ואופטימיזציה

לאחר שהישגים ראשוניים נקבעים, יש צורך בזיקוקציה של הזיקוקציה כדי להתאים את הביצועים עבור משימות ספציפיות.המטרות כוללות בדרך כלל:

צמצום יתר (בדרך כלל <5%) כדי למנוע את הלייזר מלהישאר במקום אחד, אשר יכול לגרום לצטברות חום מופרזת וסימנים כוויות.
צמצום זמן כך שראש הלייזר מייצב במהירות לאחר מאיץ, במיוחד על עקומות ופינות חדות.
השגת אפס שגיאות קבועות במהירות ובמיקום מתמיד.
שמירה על יציבות בתנאי עומס שונים (למשל, כאשר חיתוך מתכת עבה לעומת סרט דק).

השתמש בכלים סימולציה לביצוע מטבוליזם parametric או להשתמש אלגוריתמים אופטימיזציה כגון ירידה ⁇ או אלגוריתמים גנטיים כדי למזער את תפקוד העלות (למשל, שילוב שגיאות מוחלטות) כוונון בזמן אמת על המכונה בפועל יכול להתבצע על ידי התאמה ידנית של רווחים תוך מעקב אחר התגובה החורגת על או מערכת רכישה של נתונים.טכניקה נפוצה היא להגדיל את הרווח הנגזר תוך ירידה של הרווח היחסי כדי שיפור ללא הקרבה, בנוסף לסינון לייזר - 0Flower לשקול תגובה תגובה תגובה תגובה על ידי דלקתית של תגובה על ידי דלקת מפרקים קריטית של תגובה (אוקומה).

דרישות עיצוב מתקדמות עבור לייזר חיתוך

בקרים סטנדרטיים PID לעתים קרובות נופלים קצרים ביישומים חיתוך לייזר מדויקים עקב אי-לינאריות, דינמיקות של זמן, ואת הצורך סינכרוניזציה הדוקה בין תנועה לבין ירי לייזר. שינויים מתקדמים כמה יכול לשפר באופן משמעותי את הביצועים.

Integrator Anti-Windup

כאשר תפוקת הבקרה ישארוטות (למשל, המנוע מגיע למתח המקסימלי או הנוכחי), המונח האינטגראלי ממשיך לצבור שגיאות, מה שגורם לבקר לירות באופן חמור פעם אחת מסתיימת - זה ידוע בשם Windup משב רוח integrator. Anti-windup מנגנונים, כגון אינטגרציה מותנית (הפסקת אינטגרציה כאשר המכנה רווי) או חישוב אחורי (הנקה לאחור את ההבדל בין פינות רוחיות בלתי רוויות), ניתן להבטיח דיוק חזק.

בקרת מזון

[ה] דרך האכלה קדימה אשר מעלה את אות השליטה על בסיס המסלול הרצוי יכול לשפר באופן דרמטי את הדיוק מעקב, במיוחד במהירויות גבוהות. עבור חיתוך לייזר, מונח הזנה משותף הוא האצה קדימה: FLT:0uFLT:0uFLT:1ffrovate קדימה FLT:2= m * tLT 3DNSFLT:5, שבו הערכה של משוב מהיר יותר ו-Fintrai פחות.

הסתגלות עצמית ועצמית

מכונות חיתוך לייזר לעתים קרובות לעבד מגוון רחב של חומרים ועוביים, מה שגורם לדינמיקה של המערכת (למשל, אינרציה, חיכוך) כדי לשנות.בקר PID מותאם באופן קבוע להתאים את הרווחים שלה בהתבסס על זיהוי מערכת מקוונת או תזמון מכווץ מבוסס על תנאי הפעלה מוגדרים מראש (למשל, חומר, עובי, מהירות חיתוך).

Cascaded PID for Motion and Power Control

במכונות חיתוך לייזר רבות, שתי לולאות נפרדות של PID פועלות: אחת עבור מיקום / שליטה על ראש לייזר (לאה פנימית) ועוד לשליטה על כוח לייזר או דופק (לאה חיצונית) לולאה התנועה הפנימית חייבת להיות מהירה ויציבה לפני הלולאה החיצונית יכול למעשה לשנות את הכוח כדי להשיג רוחב פס קבוע ואת איכות קצה Cascaded בקרת מאפשר ביצועים הדוקים יותר על ידי הפרעות בתוך ההתחממות הפנימית, כדי למנוע לולאה חיצונית לפחות חמש פעמים, כדי להפחית את רוחב פסטור חיצוני של לוח זמנים של לחץ דם זה, תוך כדי להפחית את רוחב פסטור זה, תוך כדי להפחית את רוחב פס קבוע של פחות.

אתגרים ספציפיים ל- לייזר חיתוך עיצוב PID

מעבר לתכנון מערכת בקרה כללי, חיתוך לייזר מציג אתגרים ייחודיים שיש לטפל בהם במהלך פיתוח PID.

(FLT:0) חיכוך וסטיות לא-לינאריות: מדריכי מכונות ומברגי הכדור מציגים חיכוך מקל-Slip במהירויות נמוכות, המוביל לגזרים מקובעים ודיוק מתפתל גרוע.טכניקות פיצוי מתקדמות (למשל, דיטר, להאכיל מודלים קדימה, או שימוש במנועים ליניאריים ללא חיכוך כמעט) נדרשים לעתים קרובות רק PID לא יכול לפצות על מודל חיכוך הכרחי;
(FLT:0) ההשפעות הירומליות: 1FLT (כמו לייזר פועל), חום יכול לנפץ את מסגרת המכונה, לשנות את הלכידות סיכה, ולשנות את מאפייני חיישן. אלה סחף תרמי ליצור דינמיקות איטיות של זמן כי קבוע-גאין PID לא יכול להתמודד היטב.
(FLT:0) רנסנס ורטטים מכניים:FreaLT:1) המבנה הגנטרי יכול להיות בעל מספר מצבי resonant מרובים.בקר PID סטנדרטי עשוי להרגשת מצבים אלה, גרימת סימני רטט על קצה חיתוך. מסננים נוטריון או מסננים נמוכים יש להוסיף לולאה בקרה כדי להגביר את התדרים בעייתיים.
(FLT:0) מגבלות בזמן אמת: FLT:1 הלולאה הבקרה חייב לרוץ בקצב גבוה (בדרך כלל 1-10 kHz עבור שליטה בתנועה) כדי לשמור על יציבות ודיוק. אלגוריתם PID הוא אור חישובי, אבל נגד-windup, סינון, והזנת קדימה יכול להוסיף אופטימיזציה לעקביות כדי לבצע את חוק הבקרה בתוך שירות הפרעה יחיד.
(FLT:0) וריאציות אוויריות: 1FLT חומרים שונים יש רפלקטיביות שונה, מוליכות תרמית ועובי, הדורשות מהירויות חיתוך שונות ורמות כוח.בקר PID צריך להיות חזק כדי שינויים ב אינרציה יעילה עומס (למשל, כאשר המעבר מחיתוך פלסטיק דק לאלומיניום עבה).

יישום מעשי וזרימת עבודה

כדי להביא את כל התיאוריה לפרקטיקה, בצע את זרימת העבודה המובנה הזו בעת תכנון בקר PID עבור מכונת חיתוך לייזר:

(FLT:0) Instrument המכונה: FLT:1 ודא משוב אמין מקודדים (עדיף קודים דיגיטליים עם מספיק החלטה) ואם אפשרי, accelerometer או אינטרפרמטר לייזר עבור אימות.
(FLT:0) זיהוי הצמח: FLT:1 בצע בדיקות צעד פתוח במהירות נמוכה לאסוף נתונים עמדה. Fit מודל לתגובה, לא זמן מת וכל שיאי התחדשות.
(FLT:0) לעצב את PID בסימולציה: FLT:1 השתמש במודל מזוהה כדי לכוון את היתרונות PID באמצעות Ziegler-Nichols או שיטות ידניות. משלב אנטי-windup ו מסנן נמוך על הצעד סימטה, רמפה, וטרמטים מעגליים כדי לבדוק שגיאות מעקב.
(FLT:0) שפע על המכונה עם מגבלות בטיחות: אנדרל 1 (קביעת מגבלות תוכנה על פלט בקרה מקסימלית וטעיית עמדה.עצי חירום אפשריים.התחל עם הישגים שמרנים מאוד (למשל 10% מהערכים המדומים) כדי לאמת יציבות.
(ב) [ה]] [ה]]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]][ה]]]][ה]]] [ה]][ה]]]]][ה]]], [ההתקבלה] ב[[המאה ה'], ו[[המאה ה']]], ו[[המאה ה', ו[[המאה ה', ו[[המאה ה',]], ו[[המאה ה',]],]], ו[[המאה ה',]],]], [[המאה ה',]],]],]], [[המאה ה', [[המאה ה', [[המאה ה',]],]],]],]],]], [[המאה ה', [[המאה ה',]], [[המאה ה',]], [[המאה ה', [[המאה ה',]], [[ה', [[המאה ה',]], [[ה', [[המאה ה', [[ה[[ה[[ה', [[המאה ה', [[המאה ה', [[המאה ה', [[ה[[המאה ה',
(ב) [15] ויקרא י"ד): "הזזזות" (ב) ו"הזזזות" (ב)" (ב) ו"הזזזז" (ב)"ב) ,"הזזזז" (ב) ו"התזז'ו" (ב)"ב)"ב"ב)"ה')"ב"ה' (ב).
(FLT:0)Validate על נתיבי חיתוך אמיתיים:FreaLT:1 (מבחן עם חתכים סטרייטים, מעגלים, פינות חדות וצורות מורכבות. Check Cut Quality: kerf רוחב עקביות, בורר קצה, אזור חום-מואץ' מקבל עוד אם יש צורך.לדוגמה, אם פינות מראה בניית חום, להפחית רווח או להגדיל את הפחתת הפחתת הרווח הנגזרה.
(FLT:0) ביצוע ויצירה של לוחות זמנים של רווח: קיד 1) להקליט את הרווחים המוטוריים עבור כל שילוב חומר / יקניות. לאחסן אותם בקר המכונה כך המפעיל יכול לבחור את המערכת המתאימה.

משאבים חיצוניים וקריאה נוספת

לצלול עמוק יותר לתוך עיצוב בקר PID וחיתוך לייזר שליטה, להתייעץ עם מקורות סמכותיים אלה:

(ב) ,0) כלי לאומי (התיאוריה של PID) הסבירו את ה-FIRLT:1
הנדסת דלק (Zegler-Nichols Tuning Methodssph:1)
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) - לייזר חיתוך מערכות בקרת בקרת לייזר (Switch)
(ב) ◄ מחקר: שליטה מתאימה של PID עבור מערכות Precision Motion SystemsFIRLT

מסקנה

תכנון בקר PID עבור מכונות חיתוך לייזר דיוק דורש גישה שיטתית אשר מאזן תיאוריה שליטה קלאסית עם שיקולים מעשיים ייחודי ליישום. על ידי מודל הדינמיקה של המערכת, יישום שיטות כוונון מוכח, שילוב שיפורים כגון אנטי-windup, להאכיל קדימה, ולהשיג תזמון מוכח, מהנדסים יכולים להשיג את הדיוק, תגובה מהירה, יציבות דרושה עבור חיתוך לייזר תעשייתי.