多线切割机控制系统的设计与研究

发布时间：2017-10-11 13:44

  本文关键词：多线切割机控制系统的设计与研究

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【摘要】：为了提高硅材料的加工效率，，传统的单线加工技术已被现在的多线加工技术完全取代。多线加工技术的原理是通过多根钢线高速往复的运动将研磨材料带入待切割材料的加工区域，将待加工材料（如晶体硅、人造水晶、人造蓝宝石、光学玻璃等硬脆材料）一次性切成数百片甚至数千片的技术。多线切割机控制系统复杂，对控制精度要求比较高，所以生产成本比较高。目前国内厂家还没有完全掌握多线切割机的控制技术，高档多线切割机市场主要还是依赖进口。要提高国产多线切割机的工作性能，必须对其现存的问题进行深入研究，找到解决问题的方法。本文针对现有国产多线切割机常见的问题进行了理论分析和实验研究，为国产多线切割机的性能改进奠定了坚实的基础。 针对国产多线切割机常出现的断线问题，分析了钢线张力发生波动的原因，从数学角度论证了原有张力控制系统的局限性，据此提出了一种机电一体化的新型多线切割机张力控制方案。仿真结果和实验都验证了此种张力控制策略具有精度高，断线率低，易于实现等特点。 针对多线切割机走线系统的同步协调问题，采用了对张力电机机理建模的方式，分析多线切割机的速度调节机理，提出了一种基于积分分离式PID的多电机系统速度同步算法，实验证明，此算法能提高系统的稳定性和精确性。 针对多线切割机传统排线方式的局限性，提出了一种基于电子凸轮的新型排线方式，通过软件方式虚拟出一个电子凸轮对排线电机进行伺服控制。实验证明，这种排线方式具有机械结构简单，排线均匀等优点。 在上述分析的基础上，设计出了多线切割机的硬件系统，其中包括走线系统、主轴系统、供砂系统、工作台系统和热交换系统。并完成了多线切割机的控制程序和人机接口界面程序开发。 本课题的软件和硬件已在多线切割机生产实践中得到检验，性能指标完全达到设计要求。
【关键词】：多线切割机 张力控制 电子凸轮
【学位授予单位】：北京印刷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG48;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题背景和研究意义8-9
• 1.2 多线切割机控制系统的工作原理9-11
• 1.3 多线切割机研究现状与发展趋势11-14
• 1.4 论文的研究内容14-16
• 第二章 多线切割机控制系统关键技术研究16-35
• 2.1 多线切割机张力控制模块设计研究16-20
• 2.2 多线切割机的多电机同步控制研究20-27
• 2.3 排线控制系统的研究27-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 系统 MATLAB 仿真35-42
• 3.1 多电机速度同步控制算法仿真35-37
• 3.2 排线控制仿真研究37-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 硬件系统分析与设计42-53
• 4.1 多线切割机的硬件系统原理42-43
• 4.2 主要硬件设备选型43-47
• 4.3 各硬件模块的分析与设计47-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 控制系统的软件设计研究53-62
• 5.1 主控制程序设计53-57
• 5.2 人机接口画面设计57-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 本文主要研究成果62-63
• 6.2 工作展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录 1 硕士期间发表的论文及所取得的研究成果68-69
• 附录 2 多线切割机主要 PLC 指令69-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 任丙彦;王平;李艳玲;李宁;罗晓英;;Si片多线切割技术与设备的发展现状与趋势[J];半导体技术;2010年04期

2 戴瑜兴;汤睿;张义兵;蒋近;;数控多线切割技术及发展趋势[J];电子工业专用设备;2007年11期

3 成玲,何勇;印染机械多电机同步控制系统[J];纺织学报;2005年01期

本文编号：1012865