激光切割机床安全防护系统设计开题报告

 2021-08-08 19:56:09

1. 研究目的与意义

激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发,以达到切割和雕刻的目的,具有精度高,切割快速,不局限于切割图案限制,自动排版节省材料,切口平滑,加工成本低等特点,将逐渐改进或取代于传统的切割工艺设备。国内高端数控激光切割机床还主要依赖进口,如德国通快、瑞士百超等。随着我国国民经济的发展、企业设备改造和技术更新的深入开展,各行业对数控机床的需求量将大幅度增加,这将有力促进数控机床的发展。特别是现在企业的用工成本增加及劳动力短缺,对数控机床的需求量将大幅度增加。在现阶段我国工业正在迅猛发展必不可少的运用到各种机床去提高劳动效率,但机床提高工作效率的同时我们的安全保护措施也不应该停滞不前。尤其是对于像激光切割机床这种大型的对人体可以造成比较严重伤害的操作人员在使用没有安装安全保护装置的机床时,稍不留神或患有生理眩晕症等,容易造成双手及头部的伤残事故,由此给国家、社会、企业、受害者个人以及家庭带来沉重的负担和灾难。为了确保机械操作人员的人身安全,防止工伤事故的发生。机床的安全防护措施及系统的设计势在必行,由于激光切割机床的体积较大,一般都在4m2.5m以上,机床在工作时,如果有人进入工作区域,很容易造成人员伤亡,这就要求在机床工作时,人员不能进入,当有人不注意进入时要立即将机床停止工作。就需要一套安全防护控制系统。

2. 国内外研究现状分析

在我国经济快速发展的过程中,工业发展的速度较为明显。加工工业操作的过程中,激光切割是一种使用较为频繁,激光切割技术被广泛应用于车辆制造、航空以轻工业等领域中。最近几年,国内外加工工业发展的过程中,激光切割技术在应用中获得较快的发展。作为一种加工技术,激光切割技术的自动化与无人化方向具有发展的必要性和紧迫性。与此同时,计算机网络技术的应用促使激光切割技术的自动化与无人化成为可能。当前国外已经生产出了较多的这类型的激光切割机,市场对这种技术的应用需求也不断增大,促使激光切割技术逐渐实现自动化与无人化。激光切割高效率的同时也存在着高危险,在缺少人为控制的情况下对激光切割机床的安全性能也有了新的要求。一切的工业发展都是以造福人类为目的的,这就要求我们在发展技术的同时也应该对人类的安全提供保障,目前最主要的安全隐患是因为激光切割机床的体积过大,工作人员容易误入被激光的强能量伤及,我们要做的是在人们误入工作区时机器能够自己停止。而激光切割机床的安全保护的方法和设计从未止步,现阶段主要自我保护的方法是提高安全常识

、对机床本身设置进行隔离、对人本身穿上防护服的一系列自保装备、继电器控制自锁电路等。本次设计的系统采用的红外对射与无线信号传播更简捷方便。

3. 研究的基本内容与计划

毕业设计的具体内容:

1、采用对射红外传感器,以及2.4gnrf24l01无线通信模块,dspic502主控芯片。

2、机床工作时,当有人进入工作区,系统会自动检测到,并且将信号传到数控机床(cnc),通知机床停止工作。

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4. 研究创新点

本论文特色与创新如下:

1、对射红外传感器:利用物体对近红外线光束的反射原理,由同步回路感应反射回来的光,据其强弱来检测物体的存在与否,光电传感器首先发出红外线光束到达或透过目标物体,物体或镜面对红外线光束进行反射,光电传感器接收反射回来的光束,根据光束的强弱判断物体的存在。

2、2.4gnRF24L01无线通信模块:2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用;最高工作速率2Mbps,高效GFSK调制,抗干扰能力强,适合工业控制场合;125频道,满足多点网络通信需要;内置硬件8/16位CRC校验和点对多点通信地址控制,结合TDMA-CDMA-FDMA原理,可实现无线网络通讯;低功耗1.9 - 3.6V工作,待机模式下状态仅为1uA;模块可软件设地址,只有收到本机地址时才会输出数据(提供中断指示),可直接接各种单片机使用,软件编程非常方便;收发完成中断标志,每次最多可发32字节;内置专门稳压电路,使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果;标准DIP间距接口,便于嵌入式应用CLK,DATA,DR三线接口,软件编写简单。双通道数据接收,内置环行PCB天线,开阔地无干扰条件通信距离50~80米;尺寸: 34mm *16mm * 1mm

3、dspic502主控芯片是控制设备运行工作的大脑它主要负责外部接口和内部cpu的联系。

总结:当工作人员误入工作区域时红外对射传感器立刻被阻断信号传输,通过在对射红外光栅上安装无线信号模块并编写程序迅速将此信号传输给CNC主控机床的cpu发出指令停止机床运行,从而保护工作人员安全。

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