Материал: Управление электронно-лучевой сваркой
Рис. 4.10. Нормированная корреляционная функция отклонения пучка электронов
Соответствующая полученной корреляционной функции норми рованная спектральная плотность описывается выражением
а
п[а 2 + (р + о)2 ] л[а2 + (Р - со)2 ]
На рис. 4.11 изображен график нормированной спектральной плотности.
Рис. 4.11. Нормированная спектральная плотность отклонения пучка
электронов: со0 = 8,81 10-2 рад/с
Из графика видно, что энергия помехи, приведенной к эквива лентному отклонению пучка от действия магнитного поля, сосредото чена в окрестностях частоты со0 = Р = 8,8МО”2 с-1. Это говорит о том,
что частотный спектр помехи, обусловленной отклонением пучка под действием магнитных помех, находится в таком же диапазоне низших частот, как и задающее воздействие - отклонение стыка дгст.
4.3. Помеха, обусловленная неоднородностью поверхности свариваемого изделия
При зондировании стыка сканирующим электронным пучком в выходном сигнале датчика возникают пульсации, вызванные неодно родностью поверхности обрабатываемого изделия, приводящей к из менению коэффициента вторично-электронной эмиссии или рентгенов ского излучения. Эти изменения могут быть вызваны шероховатостью поверхности, наличием забоин, царапин, химической неоднородностью свариваемого материала, приводящей к изменению коэффициента вто рично-электронной эмиссии или интенсивности рентгеновского излу чения, а также наличием различных загрязнений. От помех такого рода невозможно избавиться, так как их природа заключена в физической сущности способа получения информации о положении стыка. Для исследования такой помехи и ее влияния на форму сигнала датчика можно пользоваться экспериментально полученными реализациями сигнала от стыка [117]. Получение таких реализаций связанно с опре деленными трудностями и требует создания специальной аппаратуры. На рис. 4.12 изображена блок-схема устройства для исследования по мехозащищенности датчика стыка. Устройство содержит микроЭВМ, устройство связи с объектом УСО, прибор управления пучком ПУЛ, датчик стыка Д, магнитофон, осциллограф. В состав УСО входят циф ро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.
Осцилл.
Рис. 4.12. Блок-схема устройства для исследования помехозащищенности датчика стыка
Устройство работает следующим образом. В дискретных точках траектории зондирования стыка электронным пучком микроЭВМ счи тывает показания датчика стыка и запоминает их в ячейках памяти. После прохождения всей траектории зондирования пучок возвращается в исходное положение и процесс сварки возобновляется. Затем произ водится новый цикл зондирования. Снятые при этом показания датчика запоминаются. Устройство реализовано на базе универсального про граммируемого контроллера «Электроника МС-2702». Связь контрол лера с внешними устройствами осуществляется через шесть портов (А, В, С, Аь Вь СО, входящих в состав контроллера.
На контроллер возложены следующие задачи:
-управление сканированием пучка;
-запуск аналого-цифрового преобразователя и фиксация пока заний датчика;
-запоминание отдельных реализаций и их первоначальная обра
ботка;
-настройка коэффициента измерительного усилителя и компен сация постоянной составляющей сигнала;
-вывод реализации на осциллограф;
-фиксация полученных реализаций на магнитофон. Особенностью работы устройства является то, что исследование
сигнала датчика стыка производится в широком диапазоне изменения тока пучка - от 1 до 400 мА, поэтому необходима подстройка коэффи циента усиления измерительного усилителя и компенсация постоянной составляющей сигнала, для этого измерительный усилитель управляет ся контроллером через ЦАПЛ" и ЦАПУ по специальной программе «На стройка измерительного устройства».
С целью исключения влияния помех, связанных с пульсациями источников питания электронно-лучевой пушки, и помех, связанных с промышленной сетью, работа устройства синхронизируется с фазой промышленной сети в момент, когда напряжение сети становится мак симальным. При этом изменение тока будет минимальным. Синхрони зация производится генератором синхронизации сети ГСС путем пода чи импульса на одну из линий порта Cj.
Внешний вид устройства для исследования помехозащищенно сти датчика стыка показан на рис. 4.13.
Помехозащищенность датчика стыка определяется по получен ным в результате эксперимента реализациям сигнала от стыка с помо щью статистической обработки, которая производится в три этапа [Ю5].
На первом этапе производится осреднение показаний датчика из
значений сигнала от стыка выделяется идеализированный сигнал от стыка. С этой целью функция средних значений /ср(х) аппроксимирует ся функцией
/(*) = Лехр |
(* - е )2 |
|
2а2 |
||
|
При этом А, б, сг подбираются таким образом, чтобы средняя сумма отклонений была минимальна:
1 й
32 j=\
/ ср(у)-Лехр
’ |
Гх.-Е')2! |
____ |
------ ------ Ь |
1 |
<4 |
1 |
1, |
Программа, оптимизирующая функцию 1(х) по параметрам А, в, а, построена по методу координатного спуска. Первоначальная уста новка параметров производится по функции средних значений /ср(дг), где определяется максимальное значение AMPL и соответствующее ей значение А. Смещение точки AMPL по координате х от центра разверт ки задает начальное значение в, а ширина половины импульса на уров не 0,606 AMPL задает начальное значение а. На рис. 4.17 изображен результат оптимизации функции средних значений 1ср(х) функцией /(х) при значениях А = 106, а = 1,8,8 = 21.
Затем производится построение корреляционной функции для сигнала от стыка J(x) по формуле
К*(т) =T ^ - Z W x j ) 4 x J+r)-
32 т j- 1
прит= 1,2,..., 16.
На рис. 4.18 показана нормированная корреляционная функция сигнала от стыка. Нормирование производилось делением величин на дисперсию АГ*(0).
По полученной нормированной корреляционной функции стро ится нормированная спектральная плотность по формуле
5I ( / ) = - J ^ Jt(x)cos(2Tt/r)A.
п о