Лазерный мир

Евстюнин Г.А., Абрахин С.И., Голубев А.С., Аракелян С.М. // Современные наукоемкие технологии, № 5, 2016, УДК 67.05; 621.317.794

Настоящая статья посвящена совместной разработке Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г. Столетовых (ВлГУ) и ООО «Новые технологии лазерного термоупрочнения» по созданию программно-аппаратного комплекса автоматизированной системы управления для роботизированного технологического комплекса при лазерном 3D-термоупрочнении различных материалов, который осуществляет, во-первых, реализацию автоматизированных функций подготовки управляющих программ для процесса лазерного термоупрочнения поверхностей деталей сложной формы и, во-вторых, формирование технологических карт и эскизов. Данный функционал программно-аппаратного комплекса автоматизированной системы управления реализует все требования современного производственного процесса лазерного термоупрочнения поверхности сложных, ответственных 3D-изделий машиностроения. Созданный программно-аппаратный комплекс автоматизированной системы управления является универсальным и может быть использован в других производственных системах автоматизированного управления сложных технических систем.

Описание на английском языке:

INTELLIGENT SOFTWARE AND HARDWARE SYSTEM TO CONTROL THE UNIVERSAL ROBOTIC LASER TECHNOLOGICAL UNIT FOR THERMOSTRENGTHENING OF VARIOUS MATERIALS / Evstyunin G.A., Abrakhin S.I., Golubev A.S., Arakelyan S.M.

The article is devoted the joint development of the Vladimir State University. AG and NG Stoletovs (VlSU) and LLC «New technologies of laser thermal hardening» by creating on creating software and hardware complex of automated control systems for robotic technological complex with 3D-thermostrengthening different materials, which provides. The unit, fi rst, the implementation of automated functions prepare control programs for the process of laser thermal hardening of surfaces of complex shape parts, and, secondly, the formation of fl ow charts and sketches. This functionality of hardware and software of the automated control system implements all the requirements of modern production process of laser thermal hardening the surface of complex, critical 3D-engineering products. Create a software and hardware complex of automated control system is versatile and can be used in other production systems, automated control of complex technical systems.

Базовые элементы лазерного технологического комплекса, являющиеся объектом управления

Роботизированный универсальный интеллектуальный лазерный комплекс с диагностикой процессов упрочнения в реальном масштабе времени (Комплекс) состоит из следующих компонент [1, 2]: – многоканальный диодный источник излучения мощностью 5 кВт; – оптическая головка для поверхностной обработки деталей; – оптическая головка для поверхностной обработки внутрицилиндрических деталей; – система многоволоконной передачи излучения от лазера в головку;
– программно-аппаратный комплекс автоматизированной системы управления (ПАК СУ) Комплексом;
– специализированный шестикоординатный робот;
– специализированный шестикоординатный робот с меньшей рабочей зоной;
– рабочий стол грузоподъемностью 3 т;
– рабочий стол повышенной грузоподъемности 5 т;
– система мониторинга процесса лазер- ной обработки в реальном масштабе времени;
– система автоматического неразрушающего контроля обработанной поверхности.

Основное внимание в настоящем сообщении уделяется характеристикам созданного ПАК СУ. Функциональные возможности данного ПАК СУ определяются необходимостью обеспечения требуемых параметров лазерного термоупрочнения деталей любой сложности (ср. с [4, 5]) с учетом того, что многоканальный (40 каналов) лазерный диодный источник обладает возможностью контроля параметров каждого излучателя в отдельности (режим, мощность, вкл/выкл любого из 40 источников) как до начала, так и во время обработки со стабильной подачей излучения с разбросом мощности выходного излучения не более 5 %.

Таким образом, основными операциями, которые регулируются ПАК СУ в целом, являются:
во-первых, автоматический (в режиме реального масштаба времени) анализ схемы (траектории) обработки, осуществление подбора режимов обработки (мощность, скорость, диаметр и форма пятна), мониторинг обработки (визуализация лазерно-индуцированных процессов) [1, 2, 3]; во-вторых, обеспечение автоматической фокусировки пятна в нужную геометрическую форму и диаметр без изменения положения в плоскости самих головок; в-третьих, обеспечение точной манипуляции лазерным излучением при обработке
деталей любой сложности с помощью как  специализированного шестикоординатного робота, так и другого специализированного шестикоординатного робота с меньшей рабочей зоной обеспечения точной манипуляции обрабатываемого изделия при его съеме и подаче в зону обработки.
Кроме того, по завершению обработки осуществляется неразрушающий контроль поверхности, который в числовом формате показывает трибологические параметры обработанной поверхности – твердость, глубину упрочненного слоя, изменение шероховатости поверхности [7]. По этим данным вносятся коррекции в процесс лазерной обработки через соответствующие команды ПАК СУ. Решение всех этих вопросов в едином комплексе является далеко не простой задачей как в аспекте создания соответствующих алгоритмов схем управления, так и в плане написания и организации функционирования программно-аппаратных средств при их использовании с соответствующими периферийными устройствами и инструментальным обеспечением (контроллеры, интерфейсы и т.д.).
В следующих разделах мы остановимся на ряде полученных нами принципиальных решений из этого списка проблем. Они основаны на заделе по ранее проведенным НИР.

Полное содержание статьи: https://www.top-technologies.ru/pdf/2016/5-2/35891.pdf