Материал: Управление электронно-лучевой сваркой
ным магнитным полем, создаваемым в отклоняющей системе. Для этой цели с порта В х через цифро-аналоговый преобразователь ЦАП4 вво дится управляющее напряжение £/ку, которое через сумматор и усили тель мощности УМ2 создает в отклоняющей системе ОК2 магнитное поле, компенсирующее влияние поля помехи по углу отклонения. Воз никающее при этом отклонение электронного пучка от стыка отраба тывается системой позиционирования через сигнал Un. Можно выбрать такое расстояние /2 от отклоняющей системы ОК2 до свариваемого изделия, при котором вместе с компенсацией угла наклона траектории также достигается и компенсация отклонения электронного пучка от действия магнитного поля. В этом случае 12 = Х /'¥ . Для случая дейст вия магнитного поля, вызванного остаточной намагниченностью дета лей (пример 2 в разд. 4.2), /2 = 62 мм. Программа отработки угла Ч* записывается в ОЗУ контроллера аналогично программе отклонения стыка. В процессе проведения сварки в результате теплового воздейст вия может измениться поле намагниченности изделия. Поэтому в про цессе сварки производится контроль магнитного поля, его текущее значение отступает на компенсацию угла а по разности текущих и записанных в ячейки ОЗУ значений вырабатывается сигнал Uту осуще ствляющий корректировку перемещения пучка, вызванную прираще нием магнитного поля.
Вслучае если отклоняющая система ОК2 установлена на опти мальном расстоянии /2, корректировка по положению стыка не требуется.
Для осуществления плоскопараллельного перемещения пучка разработана конструкция отклоняющей системы на базе электронно лучевой пушки КЭП-2М. На рис. 7.7 представлена анодная часть элек тронно-лучевой пушки с закрепленным на ней феррозондовым датчиком.
Вфункциональную схему системы введена модель М, с помо щью которой осуществляется имитация датчика отклонения стыка. Модель позволяет производить отладку системы и контроль ее работо способности без включения электронно-лучевого оборудования.
Конструктивно система выполнена в виде стойки (рис. 7.8), в ко торую входят три блока: блок цифровой части, аналоговый блок и блок источников питания. На столе стойки установлено видеоконтрольное устройство.
Всостав блока цифровой части входят плата микроконтроллера «Электроника МС2702» («Электроника К 1-20»), АЦП, ЦАП, устройст ва управления, ОЗУ, интерфейс связи с пультом управления. На перед нюю панель выведены органы управления режимами работы (кнопки: «Поиск», «Запись», «Сварка», «Установка нуля адреса», «Включение модели»).
ции, алгоритмы функционирования и программное обеспечение. Для получения высокого быстродействия системы, работающей в реальном масштабе времени, программирование микроконтроллера произведено на ассемблере. Программа размещена в постоянном перепрограмми руемом запоминающем устройстве (ППЗУ) на микросхемах К573РФ2 емкостью 2 килобайта. Для программирования были использованы кросс-средства [54; 69].
Испытания микропроцессорной системы проводились в лабора торных и производственных условиях. Целью лабораторных испытаний являлась оценка адекватности математической модели, описывающей метод синхронного детектирования, а также проверка работоспособно сти и точности системы в условиях действия различных помех.
Испытания проводились на электронно-лучевой установке! ЭЛУ-9Б с источником питания У250А и электронно-лучевой пушкой КЭП-2М. Сваривались кольцевые образцы из сплавов АМгб и ЭИ654 диаметром 400 мм и толщиной до 30 мм. С помощью колец Геймгольца вводилось магнитное поле в рабочем пространстве в направлении, совпадающем с направлением стыка. Искусственно вводились биения стыка до ± 5мм.
Испытания проводились следующим образом. При сварке не магнитного материала (сплав АМгб) в отсутствии магнитного поля производилась запись программы в режиме слежения при токе пучка 5 мА. Затем система переводилась в режим воспроизведения, и осуще ствлялась сварка.
В других случаях вводились магнитные поля напряженностью 50, 150, 250 А/м, а канал компенсации магнитного поля отключался. Производилась запись и сварка. Затем включался канал компенсации влияния полей при тех же значениях биения стыка и магнитных полей. Производилась запись программы стыка и сварка. Образцы были соб раны из колец, соединенных прихватками с помощью аргонно-дуговой сварки.
Аналогичные испытания проводились с кольцевыми образцами из сплава ЭИ654. В этом случае имела место остаточная намагничен ность образцов с напряженностью поля на поверхности до 60 А/м.
Оценка адекватности математической модели проводилась пу тем измерения амплитуд первой и второй гармоники на выходе соот ветствующих избирательных усилителей и демодуляторов при прове дении операции настройки пучка на стык. Точность совмещения элек тронного пучка со стыком определялась по микрошлифам сварных соединений, а также методами радиографического и ультразвукового контроля.
дыдущих главах результаты исследований показывают возможность создания такой системы, обеспечивающей требуемую помехоустойчи вость. Как уже отмечалось, метод синхронного детектирования для слежения за стыком на рабочем токе не применим, поэтому в этом случае используется кратковременный вывод пучка из зоны сварки и реализация развертывающего преобразования. Исследования, описан ные в гл. 4, показывают, что наилучшие показатели помехоустойчиво сти и надежности дает использование коллимированного рентгеновско го датчика и обработка информации методом синхронного накопления. Данный метод не только повышает достоверность принятого сигнала от стыка, но и сохраняет его информативность, что позволяет исполь зовать форму сигнала от стыка для контроля фокусного расстояния.
Реализация метода синхронного накопления не возможна без применения вычислительных средств. Анализ алгоритма работы и вы числительных операций показывает, что с этими задачами могут ус пешно справиться микропроцессорные средства. Сравнение различных вариантов реализации системы слежения за стыком и фокусом позво лило сделать вывод о целесообразности следующего распределения функций между программными и аппаратными средствами: формиро вание траектории сканирования, усиление сигнала от стыка, управле ние положением пучка и фокуса производится аппаратными средства ми; распознание полезного сигнала, сглаживание случайных помех, расчет требуемой коррекции положения пучка и фокуса, индикация состояния системы - программными средствами.
Функциональная схема системы представлена на рис. 7.10 и 7.11 [97]. Система состоит из трех основных блоков: блока выброса пучка, измерительного блока, блока коррекции и индикации. Управляет рабо той микропроцессорной системы микропроцессорный контроллер МК, который связан с внешними устройствами через шесть портов (А, В, С, Аь Вь Cj), входящих в состав контроллера, а также через внутреннюю шину данных (ШД), шину адресов (ША) и шину управления (ШУ).
Блок выброса пучка осуществляет его вывод из сварочной ван ны, пересечение пучком стыка в прямом и обратном направлении вдоль зоны обзора коллимированного рентгеновского датчика. Развертка пучка производится цифровым генератором по 512-ти точкам. Генера тор тактовых импульсов ГТИ через счетчик C4i выставляет на адрес ный вход постоянных запоминающих устройств ПЗУХи ПЗУу последо вательность адресов ячеек памяти, в которых записаны координаты траектории сканирования пучка. Последовательности кодовых комби наций с помощью цифро-аналоговых преобразователей ЦАПХи ЦАПУ преобразуются в аналоговые сигналы, которые через усилители мощ