直驱型真空机械手运动规划与柔顺控制方法

半导体智能制造涉及的学科技术较多,其中运动规划和柔顺控制是半导体智能机器人技术研究的基础和重点。针对新松公司自主研发的MAG8真空机械手的特殊工作环境、晶圆易脱落等问题,完成了机械手的运动规划与柔顺控制研究。首先对其机械结构和运动方式进行了简要的介绍,可实现双臂的升降、旋转、伸缩动作,其次提出了Modify Denavit Hartenber法分析运动规划,建立了直驱型真空机械手上升轴和伸缩轴各连杆运动关系描述模型。再此,分析了直驱型真空机械手机械传动结构关系,采用牛顿-欧拉法计算各个关节力矩值解决了机械手柔顺控制问题,建立了用于分析各个关节力矩传递关系方程。经过对真空机械手进行仿真结果分析实验,验证了正、逆运动学过程的有效性。齐次变换矩阵可以实现MAG8运动部件以及大多数工业机器人的坐标变换,可用于MAG8的轨迹规划。对理论力矩值和这里所提出方法的实际力矩值进行对比,为进一步为柔顺控制的物理平台作业奠定了基础。

基于模糊控制的负压伺服控制系统研究

针对负压伺服控制系统特点，提出采用模糊ＰＩ复合控制器补偿系统弱品质，实现了负压气信号的高精度、高响应的实时控制．实验研究表明，这种负压伺服控制系统具有良好的稳态精度和动态性能，如跟踪频率为ｆ＝ ０．６ Ｈｚ 的正弦波时，其幅频误差和相频误差分别为０．３６ ％ 和３．５９４ ９°，所产生的负压气信号能够满足某仿真装置的精度和响应特性的要求．

负压伺服控制系统的建模与仿真

提出采用复合真空发生器构造负压伺服控制系统，在对其进行数学描述的基础上，进行了仿真研究，分析了系统参数对系统性能的影响．结果表明，为了获得高精度、高响应的连续可调的负压气信号，采用这种负压伺服控制系统是可行的，系统工作压力和封闭容腔大小的合理选择对实际构造的负压伺服控制系统具有至关重要的影响．

采用模糊控制和脉冲宽度调制技术的同步真空开关位置伺服控制器设计

为保证真空开关动作时间长期稳定性,针对同步真空开关性能受开关动作时间分散性的影响,采用了位置伺服控制使真空开关动触头实现预定的最佳参考轨迹运动。在分析控制电压、环境温度、闲置时间等因素对永磁机构真空开关运动及操作时间影响的基础上,给出了同步真空开关位置伺服控制原理;设计了基于模糊控制和脉冲宽度调制(PWM)技术的同步真空开关位置伺服控制器,并对35kV同步真空开关进行了伺服控制性能测试。测试结果表明,真空开关动触头能很好地跟踪参考轨迹运动,开关合分闸时间分散性在±0.2ms范围内,满足IEC62271-302标准对开关操作时间一致性的要求。

基于模糊PID的焊枪伺服控制系统研究

针对钛及稀有金属真空等离子焊接生产特点和焊接工艺对焊枪位置与速度的高精度要求,提出了基于模糊PID控制策略的焊枪伺服控制系统.该系统由上位计算机、下位PLC、交流伺服控制器、弧压传感器和图像传感器构成,采用模糊PID的控制策略实现对焊枪位置和速度全过程优化控制.系统运行结果表明,采用模糊PID控制算法能够改善焊缝质量,提高焊接生产效率,在钛及稀有金属加工领域具有广泛的应用前景.

真空搅拌摩擦焊机的研制

为了获得性能优异的轻合金(铝、镁合金等)复合板,研制了一台真空搅拌摩擦焊机,有效解决了由于铝镁合金电子束焊接性能差而无法真空制坯的问题。详述了该设备的结构以及工作原理,其相应的组成系统包括机械系统、控制系统、真空系统、冷却系统、气动系统。通过PLC控制真空系统、冷却系统、气动系统来完成抽真空过程,通过CNC控制的伺服驱动系统实现平面以及曲面的焊接,并使用该设备对7050铝合金进行了焊接试验。结果表明,转速为600r/min,焊接速度为100mm/min时,焊接接头力学性能以及表面平整度最佳。该设备的研制为深入研究轻合金复合板制备工艺、界面微观组织演变及结合机理提供了必要的工具和手段。

焊枪数字交流伺服控制系统设计

焊枪控制是真空等离子焊接生产线中重要的生产工艺过程,介绍了数字交流伺服系统用于真空等离子焊接设备以实现焊枪全自动、连续焊接的精确定位控制的原理及设计,以及系统的软、硬件选型方案。该控制系统经过调试,各项技术指标满足要求。

配直线伺服电机操动机构真空断路器运动特性控制技术的研究

为提高真空断路器的开断和关合性能,提高真空断路器的可靠性,本文提出了一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的d-q轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行了分析。设计了基于DSP的动触头位置、速度闭环控制方案,选用了高精度光栅尺作为速度、位置传感器,满足了系统实时性和高精度的要求。最终实现了高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力和改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性。

一种用于核工业的氦质谱检漏装置控制系统

氦质谱检漏装置主要用于生产线上核燃料组件制造过程中燃料棒的检漏测试。该装置的控制系统采用ABB公司的AC500系列PLC,监控系统采用杰控Fame View组态软件,实现了燃料棒氦质谱自动检漏测试。在测试过程中,解决了节拍控制、可靠性控制、检漏控制、扫描控制等关键技术问题。实际应用表明,该系统安全可靠,能确保有效和有序地组织批量生产,降低工作人员的劳动强度,取得了较好的经济和社会效益。

低速真空轴承跑合实验台控制系统设计

针对航天低速真空轴承跑合实验效率低问题,开发设计了基于PLC、伺服电机和组态软件MCGS的实验台控制系统。通过PLC发出频率可调的高速脉冲串来控制加载电机的加载速度,以Modbus通信协议来控制轴承实验台的驱动主轴电机的速度,MCGS组态软件实现对多台低速真空实验台进行集中控制。实践表明,系统运行可靠,操作简便,提高了轴承跑合实验台的效率。

新型高精密真空扩散焊炉的研制及应用

本文介绍了新型高精密真空扩散焊炉的工艺原理及技术特点,并以一台已经研制成功的新型高精密真空扩散焊炉为例,详细阐述了该设备的相关设计思路及特点。该设备采用伺服电机拖动丝杠加压技术,并通过闭环控制实现了工艺过程的自动控制,具有压力精度高、控制灵活、生产效率高、清洁可靠等优点。

TiAlNb合金真空熔炼工艺的研究

对TiAlNb合金的真空熔炼工艺进行研究。通过对熔炼电流、熔炼电压、伺服调节、稳弧电流、循环冷却等参数进行优化设计,制定出合理的工艺方案。经过生产实践验证,工艺方案可行并取得良好的应用效果。

真空扩散焊电伺服控制系统设计

军用真空电子器件向小型化、高频段发展,零件焊接的质量要求大幅提升,传统的真空扩散焊已无法满足焊接需要,在比较了几种压力加载方式后,确定了电伺服压力加载和控制方式开发新型真空扩散焊设备。本文介绍了电伺服压力加载和控制系统的设计要点,并分析了样机试验数据,与传统设备相比,电伺服压力控制系统具有高精度、高柔性的优点,很好地解决了精密焊接难题。

真空热处理生产线自动料车控制系统的设计

针对传统真空热处理的问题,设计了一种真空热处理生产线的自动料车控制系统。介绍了该系统的组成和功能,并对关键点进行了具体的分析;提出了以欧姆龙CP1H系列PLC为控制核心,结合传感器、伺服电机、编码器和变频器的料车自动控制系统。现场的运行情况表明,该系统完全满足工业生产需求,稳定性强,效率高,具有很大的市场应用前景。

负压伺服控制系统的自调整模糊PID控制

针对负压伺服控制系统随压力工作点变化的强非线性和低工作压力时的非对称性,设计了自调整模糊PID控制器.该控制器由PID类型模糊控制器(FPIDC)和模糊自调整机构复合构成,自调整机构以压力工作点和FPIDC的前级输出值为参变量,实现了FPIDC输出比例因子的在线自适应调整.实验研究表明:该控制器对压力工作点变化适应性较好,且在工作压力较低时保持良好的动态性能,解决了常规PID控制器难以适应不同压力工作点以及由低压时充气、抽气非对称性引起的动态跟踪性能较差的问题,实现了负压伺服控制系统的高精度和快速响应.