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基于单片机的激光再制造送粉器控制系统研究

基于单片机的激光再制造送粉器控制系统研究

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作者：马磊浙江工业大学

学位级别：硕士

在激光再制造过程中,送粉器作为激光在制造系统的重要组成部分,主要用来严格按照制造工艺向工件输送粉末。激光再制造产品的质量很大程度上取决于送粉量是否稳定,所以送粉率的精确控制是实现激光再制造的前提。本文是在自主设计的沸腾... 详细信息

在激光再制造过程中,送粉器作为激光在制造系统的重要组成部分,主要用来严格按照制造工艺向工件输送粉末。激光再制造产品的质量很大程度上取决于送粉量是否稳定,所以送粉率的精确控制是实现激光再制造的前提。本文是在自主设计的沸腾式送粉器基础之上,针对激光再制造对送粉器控制系统的需求,进行设计并实现闭环控制。为获得送粉器的粉末输送规律,采用flnuent软件对送粉器进行了数值模拟分析。通过变化沸腾气流量值、送粉气流量值等参数,探讨气体输送流量大小、输送策略等对粉末输送特性的影响,得到了送粉器的送粉规律和主要的性能指标。进一步开展的实验研究规律与送粉器仿真结果一致：沸腾气路和送粉气路气流量值在1.5-3.5L/min之间变化时,沸腾气流量对送粉率的影响更加显著,并且具有好的线性度,便于对送粉过程进行控制。在仿真研究的基础上,开发了基于PIC16F877A单片机的送粉控制系统,根据前面的讨论和实际需求,首先进行了硬件电路设计,主要包括：单片机主控电路,输入输出接口电路,信号调理电路,LED数据显示电路,线性电源电路。然后,在硬件电路基础之上,进行了软件部分的设计,主要包括：主程序模块,数据采集模块,数据滤波模块,数据处理模块,D/A驱动模块以及显示模块。最后在现场进行了PID控制系统的调试。以此为实验平台对控制规律进行实验验证,该系统通过设计的AD采样系统与比例阀流量控制系统实现闭环控制,所开展的送粉稳定性实验表明：在设定送粉率3-30g/min之间,设定6个送粉率值Q,对每一设定值Q进行6次重复测试,并对每组实验的送粉误差进行统计,送粉率误差控制在2.3%以内,送粉规律与前面仿真相一致,显示了良好的送粉稳定性,在激光再制造领域具有较好的实际应用价值。

关键词：激光再制造送粉器数值模拟送粉单片机 PID控制系统

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