[实用新型]一种陶瓷功能材料快速成型装置的自适应控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机械加工技术领域，具体涉及一种陶瓷功能材料快速成型装置的自适应控制系统。

背景技术

功能材料(Functionally Materials，FM)是指具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学或者生物医学功能，广泛应用于各类高科技领域且用于制造各种功能元器件的高新技术材料。三维挤出快速成型法作为现有陶瓷功能材料制备功能元器件的一种新方法，其成型过程中仍存在着一些缺点：主要是：陶瓷功能材料在储料室中受挤压容易产生气泡，聚集，液体相变导致的材料变化等都使得挤出过程中挤出力呈现动态变化，挤出状态变得十分不稳定，造成从储料室挤出的材料不均匀，使得成型的零件材料不连续，进而导致零件的质量大大降低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种陶瓷功能材料快速成型装置的自适应控制系统，解决了现有技术材料挤出过程中的不均匀问题，使工件呈现稳定的成型质量。

本实用新型所采用的技术方案是，一种陶瓷功能材料快速成型装置的自适应控制系统，该陶瓷功能材料快速成型装置包括电机，电机的动力输出轴上连接有旋转运动—直线往复运动转换机构，旋转运动—直线往复运动转换机构的运动输出件为一水平方向的传动轴，传动轴的后方同轴线设置有储料器，储料器的前端设置有活塞杆且后端开有喷嘴，活塞杆的前端部固定有力传感器，力传感器与传动轴的后端紧密接触；其特征在于，自适应控制系统包括Target xPC模块，Target xPC模块上连接有用于控制电机输入电压的PCI 6711模拟输出卡、用于采集电机实时转速的PCI6602数据采集卡、以及用于获取力传感器实时挤出力的PCI6040E数据采集卡，PCI 6711模拟输出卡与电机相连接，电机的动力输出轴上安装有电机解码器，PCI6602数据采集卡与电机解码器相连接，PCI6040E数据采集卡与力传感器相连接。

本实用新型的有益效果是，通过PCI6040E数据采集卡获取力传感器的实时挤出力，再通过PCI 6711模拟输出卡及时调整电机输入电压，形成自适应的控制系统，使得整个挤出过程中的挤压力保持恒定，挤出料的速度和挤出量保持恒定，保证挤出的工件呈现稳定的成型质量。解决了在功能陶瓷材料挤出过程中，根据储料器中陶瓷功能材料的特性变化，如气泡的释放，材料凝块的分解以及材料的相变等，而导致挤出力呈现动态变化和单位时间挤出的材料的量发生变化，使得根据挤出材料的量形成三维零件出现成型不连续，进而影响零件质量的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

其中，1、电机，2、齿轮传动机构，3、电机解码器，4、轴承座，5、轴承，6、PCI 6711模拟输出卡，7、PCI 6602数据采集卡，8、Target xPC模块，9、PCI 6040E数据采集卡，10、传动轴，11、力传感器，12、连接头，13、连接螺栓，14、活塞杆，15、储料器，16、喷嘴，17、固定支撑，18、固定螺母座，19、安装板，20、箱体。

具体实施方式

  下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种陶瓷功能材料快速成型装置的自适应控制系统，该陶瓷功能材料快速成型装置包括电机1，电机1的动力输出轴上连接有旋转运动—直线往复运动转换机构，旋转运动—直线往复运动转换机构的运动输出件为水平方向的传动轴10，传动轴10的前段为花键轴且后段为丝杠，电机1的动力输出轴和传动轴10之间通过齿轮传动机构2相连接，齿轮传动机构2的动力输入齿轮安装在电机1的动力输出轴上，齿轮传动机构2的动力输出齿轮通过轴承座4和轴承5安装在花键轴上。丝杠外部设置有固定螺母座18。传动轴10的后方同轴线设置有储料器15，储料器15的前端设置有活塞杆14且后端开有喷嘴16，活塞杆14的前端部通过连接头12和连接螺栓13固定有力传感器11，力传感器11与传动轴10的后端紧密接触。其中，齿轮传动机构2的外部设置有箱体20。固定螺母座18安装在安装板19上，储料器15通过固定支撑17固定在安装板19上。

自适应控制系统包括Target xPC模块8，Target xPC模块8上连接有用于控制电机1输入电压的PCI 6711模拟输出卡6、用于采集电机1实时转速的PCI6602数据采集卡7、以及用于获取力传感器11实时挤出力的PCI6040E数据采集卡9，PCI 6711模拟输出卡6还与电机1相连接，电机1的动力输出轴上安装有电机解码器3，PCI6602数据采集卡7与电机解码器3相连接， PCI6040E数据采集卡9与力传感器11相连接。

本实用新型的工作过程是：PCI 6711模拟输出卡6输出的电压信号传输给电机1作为电机1的输入信号，电机1运行后输出一定的转速和扭矩，输出的转速经安装在电机1动力输出轴上的电机解码器3将数字信号转化成脉冲信号输入给PCI 6602数据采集卡7；电机1输出的扭矩经齿轮传动机构2和传动轴10传递后转换成力，通过力传感器11将采集到的力信号输入给PCI 6040E数据采集卡9。PCI 6711模拟输出卡6，PCI 6602数据采集卡7，PCI 6040E数据采集卡9分别将信号输入至Target xPC模块8，PCI 6602数据采集卡7采集到的电机转速输入至Target xPC模块8，通过Target xPC模块8显示出电机的实时转速；PCI 6040E数据采集卡9采集到的力信号输入至Target xPC模块8，并与Target xPC模块8中预设的参考力进行比较，将比较的误差结果通过Target xPC模块8中的基于极点配置自校正PID算法得到调整此次力误差所需的电机输入电压信号，将计算出的电压信号经过D/A转换输入给PCI 6711模拟输出卡6，PCI 6711模拟输出卡6再将新的电压信号输入给电机1从而实现了陶瓷功能材料快速成型装置的自适应控制过程。