玻璃切割控制系统设计与控制方法研究

论文摘要

玻璃是一种重要的建筑和装饰材料,被广泛应用于楼房搭建、汽车生产、家具制造等各个领域,而玻璃切割是形成玻璃成品的一个重要工序。目前,国产的切割系统在精度、速度、可靠性方面与国外同类产品相比都还有一定的差距,国内玻璃切割厂家的切割设备大多依赖于进口。因此,自主开发自动玻璃切割系统具有重要的现实意义,它将大大增强国内玻璃机械生产厂家的国际竞争力。根据玻璃切割的工艺流程,本文设计了由上位机、PLC、伺服驱动器、伺服电机和一些辅助设备组成的玻璃切割系统。该系统实现了玻璃自动上片功能,控制器可接收来自上位机的图形信息进行自动切割。为了提高剥片效率,设计了气动式剥片结构。在切割的精度方面,系统采用了插补算法。本文采用最小偏差法、数字积分法分别实现直线和圆弧插补。玻璃深加工产品的排料优化问题,是提高产品成品率的关键,也是难题。由于任意异形图形都可以被某个最小矩形所包容,因此异形玻璃的优化排版问题转化为二维矩形的排版优化问题,此问题属于NP （Non-deterministic Polynomial）完全问题。本文在分析玻璃加工的排料特点与工艺要求的基础上,对一般排料问题的数学模型进行了分析,将二维排料问题通过降维启发式方法转化为一维问题,即将长度或宽度相近矩形块生成矩形条料。采用FFD启发式算法和直接搜索法分别解决大、小规模的一维排料问题。以Visual C++6.0为开发工具,实现了二维排料优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景、意义
• 1.1.1 玻璃及玻璃切割工业的现状、特点
• 1.1.2 论文的目的、意义
• 1.2 国内外控制系统研究现状
• 1.2.1 硬件控制系统
• 1.2.2 排料优化
• 1.3 玻璃切割系统的工艺流程
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 玻璃切割系统总体设计
• 2.1 控制系统的组成
• 2.2 伺服控制系统
• 2.3 PLC与伺服驱动器的选型
• 2.3.1 PLC选型
• 2.3.2 伺服驱动器与伺服电机的选型
• 2.4 PLC与伺服驱动器的功能
• 第3章 插补算法
• 3.1 PLC实现直线插补原理
• 3.2 PLC实现圆弧插补原理
• 第4章 软件设计与仿真
• 4.1 cx-programmer7.1概述
• 4.2 PLC扫描工作与用户程序设计的特殊性
• 4.3 PLC实现插补前的准备
• 4.4 PLC直线插补的软件设计
• 4.4.1 最小偏差法直线插补流程图及插补参数的隔离
• 4.4.2 最小偏差法直线插补的各子程序梯形图设计
• 4.5 圆弧插补的软件设计
• 4.5.1 数字积分法圆弧插补流程图及插补参数的隔离
• 4.5.2 数字积分法圆弧插补的各子程序梯形图设计
• 4.6 插补运算控制输出的进给轨迹仿真结果及分析
• 第5章 异形玻璃的排料优化
• 5.1 排料的特点与工艺要求
• 5.2 排料优化设计思想
• 5.2.1 排料问题数学模型分析
• 5.2.2 排料问题的设计思想
• 5.3 排料优化的实现
• 5.3.1 排样模式分析
• 5.3.2 矩形板条的生成
• 5.3.3 矩形板条的优化排放
• 5.3.4 余料区间的递归填充
• 5.3.5 排料的实现
• 第6章 总结
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢