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汽车内饰面板激光弱化系统及其剩余厚度控制研究

作　者: 卢伟
导　师: 程愿应
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光弱化 CO2激光器 ABB机器人热释电探测器占空比可调
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要

随着我国汽车工业的蓬勃发展以及人们对汽车安全性、美观性和舒适性的追求,激光弱化技术将有广阔的市场前景。激光弱化技术将机器人自动化控制与激光加工技术有机结合起来,保证了弱化的效率与精度。本论文主要就弱化设备中机器人自动化控制以及弱化剩余厚度控制进行研究与设计。激光弱化设备的电气控制主要涉及到激光器的控制和夹具气缸的控制。通过对Rofin CO2激光器电气控制、ABB机器人总线控制以及SMC旋转气缸电气控制的深入了解,设计了通过ABB机器人的DeviceNet总线扩展I/O端口来控制激光器和夹具气缸。为了对弱化剩余厚度进行控制,需要一个闭环控制系统进行实时监控。本文提出的闭环控制策略为:利用传感器探测与弱化剩余厚度有关的物理量,根据传感器的输出信号来控制激光器的出光与关光。闭环控制系统主要由两个模块组成:反馈信号采集模块和反馈信号处理模块。在反馈信号采集模块设计过程中,提出了背面同轴光探测方案。详细比较了HgCdTe探测器、热电偶和热释电探测器的性能与性价比,最终选择热释电探测器。理论分析了热释电探测器对脉冲辐射的响应,并进行了Matlab仿真。对比了电容补偿放大、电压和电流前置放大电路,最终选择电流前置放大并对前置放大电路进行了噪声分析、TINA模拟仿真以及实际测试。测试结果与理论分析基本相符,此探测方案可行。反馈信号处理模块的设计,主要涉及脉冲信号发生模块、占空比可调模块、脉冲调制模块和电平匹配模块的设计。脉冲信号发生模块利用555芯片实现;占空比可调模块由寄存器和加法器来实现;脉冲调制模块由与门实现;电平匹配模块采用电平转换芯片实现。利用Protel DXP对占空比可调模块和脉冲调制模块进行仿真以及实际测试,仿真与测试结果符合预期要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 汽车内饰面板弱化简介  9-10
  1.2 国内外研究概况及发展趋势  10-11
  1.3 研究内容  11-14
2 激光弱化系统介绍  14-33
  2.1 激光弱化系统概述  14-15
  2.2 激光器系统  15-18
  2.3 机器人系统  18-19
  2.4 电气控制系统  19-28
  2.5 光传输系统  28-30
  2.6 反馈控制系统  30-32
  2.7 上料下料系统  32
  2.8 本章小结  32-33
3 反馈信号采集系统设计  33-66
  3.1 探测器选择  33-36
  3.2 热释电探测器模型分析  36-45
  3.3 热释电探测器的前置放大电路设计  45-56
  3.4 热释电探测器前放仿真与测试  56-65
  3.5 本章小结  65-66
4 反馈信号处理模块设计  66-75
  4.1 电压比较模块设计  66-68
  4.2 脉冲发生器模块设计  68-70
  4.3 占空比可调模块设计  70-73
  4.4 脉冲调制和电平匹配模块设计  73-74
  4.5 本章小结  74-75
5 总结与展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79

汽车内饰面板激光弱化系统及其剩余厚度控制研究

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