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文献综述
制及喷丸改性实验学生姓名：
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专业班级：机械设计制造及其自动化
关于激光喷丸运动控制系统方面的专题综述报告机电一体化技术的发展状况是衡量一个国家机械工业发展水平的重要标志。运动控制技术是机电一体化技术的核心部分。因此，对运动控制技术作深入细致的研究，把握国内外运动控制技术的最新发展动态，开发运动控制类产品是摆在我们面前的一个重大课题。
在激光喷丸领域[1][2]，激光喷丸工艺是利用高能脉冲激光在零件表面产生冲击波，冲击波作用于金属表面产生的机械“冷作”作用使表面金属材料达到压缩和塑性变形的效果；表面金属材料塑性变形的结果是在零件表面造成残余压应力，而残余压应力增强了零件材料对表面相关破坏(如疲劳、腐蚀疲劳和应力腐蚀裂纹)的抵抗能力。激光喷丸工艺的最大优越性在于激光喷丸工艺可使飞机和航空发动机零部件在同一零件上的不同区域达到各自不同的抗疲劳性能。当零件上的不同区域要求不同的抗疲劳性能时，激光喷丸工艺可以发挥其“点冷作”的优越性，通过调整工艺参数使零件不同的区域达到不同的残余应力强度和深度，从而实现不同的抗疲劳性能。这是以往常规喷丸工艺所难以实现的，这一优越性赋予了飞机和航空发动机设计师更宽广的零件设计空间。
进行激光喷丸首先要具备激光喷丸机，由于航空零部件的结构特点和激光喷丸工艺的“点”工作特性，要求激光喷丸机具有较高的自动化程度。利用目前成熟的三轴、四轴或五轴数控加工中心的控制系统将不难实现上述激光喷丸工艺的要求。美国的激光喷丸设备处于相对成熟和工业应用推广阶段，但主要的应用领域还局限于航空发动机零部件，而激光喷丸设备存在的效率低是其最大的不足之处。对国内而言现有的激光喷丸设备仅限于试验阶段，激光器的控制不成熟，这限制了激光喷丸工艺的应用和快速发展[3]。
在自动控制领域，开放式控制系统具有软件和硬件开放性，它能使人们自由的选择控制装置、伺服放大器、执行单元等，模块化开放式运动控制系统是当今运动精致技术的发展方向。基于PC和运动控制
卡的伺服系统正演绎着一场工业自动化的革命。目前，常用的多轴控制系统主要分为3大块：基于PLC的多轴定位控制系统，基于PC_based的多轴控制系统和基于总线的多轴控制系统。由于PC机在各种工业现场的广泛应用，先进控制理论和DSP技术实现手段的并行发展，各种工业设备的研制和改造中急需一个运动控制模块的硬件平台，以及为了满足新型数控系统的标准化，柔性化，开放性等要求，使得基于PC和运动控制卡的伺服系统备受青睐[4][5]。
采用PC＋运动控制卡作为上位控制可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂，且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看，基于PC机的运动控制卡主要是硬件接口(输入输出信号的种类、性能)和软件接口
(运动控制函数库的功能函数)的差异。
热轧板运动控制卡是基于PC机各种总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元，总线形式也是多种多样。由于计算机主板的更新换代，ISA插槽都越来越少了，PCI总线的运动控制卡应该是目前的主流。卡上专用CPU与PC机CPU构成主从式双CPU控制模式。PC机CPU可以专注于人机界面、实时监控和发送指令等系统管理工作；卡上专用CPU来处理所有运动控制的细节升降速计算、行程控制、多轴插补等，无需占用PC机资源。同时随卡还提供功能强大的运动控制软件库Ｃ语言运动库、Windows DLL动态链接库等，让用户更快、更有效地解决复杂的运动控制问题。运动函数库为单轴及多轴的步
进或伺服控制提供了许多运动函数，如单轴运动、多轴独立运动、多轴插补运动等等。另外，为了配合运动控制系统的开发，还提供了一些辅助函数，如中断处理、编码器反馈、间隙补偿，运动中变速等。利用Visual C++在Windows平台上，扩展运动控制卡，可以方便地开发数控系统，检测设备、自动生产线等。由于运动控制卡的运动函数库能够完成与运动控制有关的复杂细节，比如升降速直线插补、圆弧插补等，这样可以大大缩短控制系统的开发周期[6]。日程管理
以运动控制平台的激光喷丸机正在不断的运用到实际中，试样在多轴的运动平台上运动，能够达到材料表面强度的不同要求，多轴运动平台在激光喷丸设备中得到了广泛的运用，其多方位多角度的运动方式适应了材料为满足不同要求而选择不同的激光脉冲频率，使其有不同深度的残余压应力，已满度不同的强度要求。因激光喷丸的速度和精度要求相对来说不是很高，所以现在的多轴运动平台一般用的都是步进电机控制，其速度方面和激光脉冲频率相对来说比较匹配，适用于各种场合，控制卡中的运动函数比较强大，适用范围很广，调用起来方便，柔性也好，对于激光喷丸的研究具有深远意义。
结论，根据所查得的一些文献资料，激光喷丸机的三轴运动控制平台的运动速度不能与激光脉冲很好的匹配，对一些曲面零件的喷丸实验不好实施，对激光喷丸技术的研究有一定的局限性，依据现有激光器的脉冲频率，进行四轴运动控制平台的设计，使其运动速度能与激光冲脉实现匹配，以达到使用特定能量和频率的激光脉冲对试样进行喷丸的目的，这对激光喷丸技术的研究是非常有益的。
参考文献：
[1]Preventing Fatigue Failures with Laser Peening， MFN (Metal Finishing News)，Vo1．8 January Issue year 2007．
超高压汞灯[2] Interview， Laser Peening-An Affordab1e So1ution to Metal Fatigue，MFN (Meta1 Finishing News)， Vo1．7 November Issue year 2006．
[3]Laser Peening, Meta1 Improvement Company
[4]刘蕾，唐为义，原所先.基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发，微计算机信息，2008,24（2-2）;203-205
[5]张建民.基于工控PC和Windows98的四轴位置控制系统的设计[j].工业控制计算机，2002,15（4）:35-37
[6]王家畴，位在林，宋方.基于PMAC运动控制器的开放式数控系统研究[J].哈尔滨理工大学学报，2004,10.
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