A Study on a Wire Tension Adaptive Control System of a Multi-wire Saw in Computer Simulation

Based on the analysis of the mechanism of wire tension control by using torque motors in the multi-wire saw machining process, some mathematical models of a tension control system are studied, and an adaptive algo- rithm is designed for controlling the wire tension. In this algorithm of tension control, the rotation speeds and waving angle of motors are measured and fed back to the controller, and the NLMS（ normalized least mean squares） algorithm is used to calculate the adaptive correction value and control the wire tension accurately. The computer simulation results in Matlab software validate the high accuracy for controlling the system of the wire tension with the NLMS algorithm in the multi-wire saw machining process.

跨既有高速天桥拆除施工技术

按照当前现代交通业的发展进程,大多数涉及预应力钢筋混凝土构造物废除新建、扩容美化施工需求持续增长,预应力钢筋混凝土构造物废除或重建施工采用保守施工工法、机具面临施工条件复杂、安全风险极大、对外协调难度大、利润低等特点,而施工管理必须满足当地有关法律法规、最新规范及环水保要求。因此迫切需要新工艺解决预应力钢筋混凝土构造物废除遇到的各种难题。

多线切割机线张力控制系统设计实现

分析多线切割机张力控制机械原理,针对传统的线张力控制方式局限性,从运动学角度对放线系统数学模型的理论研究,探讨多线切割机走线过程中影响线张力的各种因素,提出一种机电一体化的张力控制系统方案,该方案用转矩电动机代替张力锤施加张力,并运用自适应逆算法设计智能控制器以降低多电动机系统速度同步系统的跟踪误差,极大地降低线张力波动的强度。设计并实现基于现场总线的张力控制系统硬件平台,XQ300A多线切割机产品测试结果证明该系统的可行性、可靠性,该控制方案不仅张力控制精度高、易于实现,而且具有断线故障率低、张力调整方便的优点。

多线切割机走线系统的张力控制

随着集成电路和光伏产业的飞速发展,硅材料加工技术越来越受到重视,其中切割是硅材料加工的一道关键工序。介绍多线切割机走线系统的总体结构,说明它的工作原理,建立放线系统张力控制结构的运动学方程,分析产生张力波动的原因,提出相应的解决方法。设计张力控制系统的硬件平台,通过多电动机同步控制进行间接张力控制,提出一种基于相邻轴误差的多电动机同步控制方法,定义多电动机系统的跟踪误差和同步误差,引入相邻轴误差的概念,构造积分滑模面,设计控制转矩,保证多电动机的同步运动,减小张力的波动,保证钢丝线的张力稳定。试验结果表明所提出的张力控制方法十分有效,该张力控制系统具有张力波动范围小、控制精度高、调整方便的优点。

多线切割机控制系统的研制

分析了多线切割机的总体结构,说明了它的工作原理,给出了其控制系统的硬件和软件实现框图。重点研究了多线切割机中张力控制和多电机同步控制两个难点问题,设计了一种机电一体化的张力控制方案,使用伺服电机代替重锤施加张力,通过伺服电机的绝对值编码器反馈实时位置,调整收放线电机的速度,保证切割线的张力稳定。分析了多电机的控制结构,建立了多电机同步的运动模型,采用基于虚拟主轴和无模型自适应控制来实现多电机的同步运动。样机实验结果表明张力控制稳定,多电机同步控制性好,证明所采用方法正确可行。

硅片多线切割的温度场仿真研究

硅片切割的温度场分布对硅片表面加工质量具有十分重要的影响。以硅材多线切割的温度场为研究对象,在分析硅片多线切割工作原理的基础上,建立了数值分析模型,充分考虑了切割发热机理以及空气与切削液的冷却作用。采用参数化编程与生死单元技术,仿真分析了硅片切割的温度场分布情况,研究了线锯张力、硅材进给速度对硅片温度场分布的影响。仿真结果显示:硅切片的温升与线锯张力成正比关系,张力越大,温升越明显;进给速度对硅切片的温升曲线有一定的影响,但硅材在不同进给速度下的最终温度几乎相同。论文为研究硅片的切割变形机理、改善硅片表面质量等提供了一定的理论参考。

钎焊金刚石线锯拉伸力学性能及断口分析

使用Cu–Sn–Ti预合金粉末作为过渡层材料,实现了金刚石颗粒与0Cr18Ni9不锈钢丝的钎焊连接,制作了直径约为0.8mm的金刚石线锯。通过拉伸试验,获得了钢丝及线锯的拉伸力学性能数据,分析了钎焊前后钢丝横截面金相组织,利用扫描电子显微镜观察钢丝及线锯断口微观形貌,并分析了其拉伸断裂机理。结果表明:金刚石颗粒通过钎焊牢固连接于0Cr18Ni9不锈钢丝表面,形成耐磨工作层。线锯的抗拉强度可以保持700 MPa以上,屈服强度保持600 MPa以上,塑性大幅提高。钢丝基体奥氏体长大,组织均匀性大幅提高。经钎焊热处理的钢丝及其制备的线锯的拉伸断裂方式为韧性断裂,钎焊金刚石线锯工作层拉伸失效形式为钎料合金层断裂并从金属丝基体表面剥离。

Si片多线切割技术与设备的发展现状与趋势

介绍了Si片的多线切割宏观切割机理与微观切割机理,指出控制钢线张力减少钢线震动是切割工艺的重要指标。讨论了切割过程主要影响因素,钢线的外包Cu会造成Si片表面金属残留,钢线磨损影响Si片厚度,砂浆喷嘴和线网角度在形成水平薄膜层时能够获得好的表面质量。分析了钢线带动砂浆进行切割的核心工艺,给出了Si片切割工艺理论切片量的计算方法。并简要概括了目前多线切割技术及设备的国内外发展形势和未来发展趋势,指出未来多线切割技术将朝着提高加工精度与加工效率、降低成本、改良切割用钢线这几个方向迈进。

多线切割金属丝张力控制技术的研究现状

多线切割机是一种用来加工脆硬材料的数控专用设备,其原理是利用高速运动的金属丝带动磨料对脆硬材料进行磨削加工。收放线辊速度差的存在会使金属丝上的张力产生波动,直接影响到加工产品的质量。综述了已有的诸如重力锤、弹簧旋转编码器、汽缸旋转编码器、机电一体化综合控制等各种张力控制方式。目前使用的张力控制策略,主要讲述了传统PID控制、自适应逆控制、模糊PID控制、神经网络PID控制等。最后对张力控制技术的发展趋势进行了展望。

海洋废弃平台桩基拆除绳锯机的研发

海洋废弃平台桩基在拆除过程中可以采用金刚石绳锯机切断。介绍了绳锯机的工作原理。研制了一种新型的串珠绳张紧检测装置。分析了绳锯机工作时的夹紧装置动态特性,提出了绳锯机的夹紧力求解数学模型。研制出了桩基拆除绳锯机工程样机,建立了实验系统,测得了切割过程中的一些重要参数,实验表明,绳锯机能够安全稳定的完成桩基切割任务。

基于PID积分分离算法的多线切割机恒张力控制研究

以高速高精度晶体多片切割加工为研究对象,对多线切割机的恒张力控制问题进行了分析。为保证切割机生产效率和产品精度,采用力矩电机施加张力,运用PID积分分离算法实现了全闭环的恒张力控制。运行结果表明,该张力控制系统较好地抑制了张力扰动,解决了高速换向引起的全闭环控制张力振荡问题,达到了预期的工艺控制要求,为实现多线切割机高效、高精作业提供了保证,具有较好的借鉴意义。

用于水下作业的锯绳张力检测系统

为了使金刚石串珠绳锯能够完成海底输油复合管道的切割作业,通过锯绳张力的检测可以监控切割状态,保证切削与进给运动处于协调状态。文中分析了锯绳切割时的受力状态,采用力合成法设计了张力传感器的机械结构,提出了上、下单片机通讯的水下锯绳张力的检测方案;设计了检测张力传感器,介绍了受力检测工作原理,对传感器进行了标定和精度分析;进行了锯绳水下切割管道张力检测试验,结果验证了锯绳水下张力检测方法的可行性、可靠性。

大型太阳能硅片多线切割机的张力控制

分析中小型多线切割机的不足,用垂直的张力摆杆替代中型多线切割机的水平张力摆杆,减少张力摆杆自身重力对张力波动的影响,实现张力值的精确设定。综合考虑大型多线切割机的结构特点和控制器的运算特点,提出具有初始状态的闭环迭代学习张力控制算法。该算法较好地解决了系统中存在的收放线轮半径变化和排线器出线位置不同等非线性时变问题。试验表明,该算法张力摆杆波动幅度小,优于传统PID控制。试验样机的张力控制性能指标总体达到国外大型太阳能多线切割机,学习时间指标优于国外同类机型。

多线切割工艺中晶片翘曲度的控制

翘曲度是鉴别晶片几何参数好坏的重要指标之一。采用逐点扫描法对多线切割制备的晶片翘曲度分布进行了测量。通过对切割线张力、砂浆使用次数、切割速度等影响翘曲度的主要因素进行实验分析,阐述了产生的原因,并得出了翘曲度的分布规律。针对影响翘曲度的主要因素,根据其分布规律调整相应的切割工艺条件,可较好地控制晶片的翘曲度。虽是针对Si单晶加工中出现的实验情况进行分析,但该结论完全可用于Ge、GaAs等其他晶体的加工中。

往复式单线切割机的张力波动研究

针对往复式单线切割机在工作中的张力波动问题,提出并分析了主动轮转动加速度对张力波动的影响。建立走丝系统运动的数学模型,揭示了主动轮线加速度与张力的关系。建立Matlab/Simulink的动态仿真模型,仿真了在3种不同的换向方法的作用下张力的波动情况,仿真结果表明张紧力的波动与主动轮线加速度有直接关系。对比3种仿真结果可知,双余弦单波换向法的张力波动最小。

多线切割机线张力控制技术研究

为满足现代基础材料硅片加工的要求,针对多线切割机走线系统的特点,提出一种全自动机线张力控制方法。应用该方法对切割线进行恒张力控制,并对全自动机线张力控制系统进行了仿真。仿真结果表明:该方法能够满足大直径、超薄硅片的加工要求。

多线切割机恒张力控制系统研究

简述了多线切割机的轮系结构,提出了一种可行的弹簧张紧机构,设计了工控机加PCI总线I/O板卡的硬件体系,建立了罗拉电机和张紧机构的控制系统传递函数模型。针对系统的时变特性,设计了综合免疫算法和微分项的控制器。最后,分别在Matlab环境中和机器上进行了仿真实验和试验,仿真和试验结果表明所设计控制系统具有一定的可行性和有效性。

多线切割张力控制系统研究

对多线切割张力控制技术进行论述,分析了多线切割机中张力控制技术的特点,在此基础上,提出了一种多线张力的控制方法。该方法基于对张力信号变化的实时检测,将检测张力的变化转变为电机扭矩的变化,通过控制扭矩电机的扭矩来调整切割线张力,由控制软件来实现对切割线张力的检测、分析与控制。控制精度高,成功实现了在双主辊系统驱动下的多线切割机张力控制。实验证明,该方法可靠、稳定,能很好地检测并控制多线切割系统张力精度。

基于自适应反演的超细金刚线张力控制系统

针对多线切割机张力控制系统存在库仑摩擦和摆角耦合等较强非线性特征,以及收放卷轮直径变化引起的参数不确定问题,提出了一种基于自适应反演的非线性补偿控制方法。该方法结合实验辨识和自适应参数控制器设计方法分别对多线切割机的多轴电机同步运动控制系统和不确定系统参数进行简化分析和在线估计,使用李雅普诺夫稳定性理论保证了系统全局渐近稳定性以及系统状态的有界性。仿真和实验结果表明,所设计的自适应控制器可以实现多轴同步运动,并将张力摆角控制在较小的范围内,获得更高的张力控制精度。

基于粒子群优化算法的多线切割机恒张力免疫反馈控制仿真研究

研究了免疫系统的应答响应机理,基于应答机理,提出一种免疫反馈控制器,建立多线切割机恒张力控制模型,以粒子群算法作为控制器参数优化的方法,在Matlab环境下对控制器参数进行优化,结果表明,参数优化后的免疫控制器在多线切割机恒张力控制中具有响应速度快、调节时间短的控制效果。