[发明专利]一种静电粉末喷涂控制器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及静电粉末喷涂领域，特别涉及一种静电粉末喷涂控制器及控制方法。

背景技术

静电粉末喷涂是利用静电场对带电微粒的作用力使带电涂料粉末牢牢吸附在被加工的工件表面，粉末层经过高温烘烤、熔化、流平和低温固化后，在工件表面形成结实的涂层。静电粉末喷涂控制器是完成静电粉末喷涂的关键设备，现有的控制器往往只对静电电压和静电电流实现了自动控制，未对流速气压和雾化气压实施自动控制，许多国外控制器也只有雾化气压和流速气压的手动调节功能，使得在静电喷涂过程中对气源的气压稳定性要求很高；现有的控制器所支持的控制模式往往也只有静电电压模式和静电电流模式，很难满足高质量喷涂要求；此外，在控制模式的实时运行时，采用的控制策略主要为PI控制策略，缺少适合复杂工件曲面的先进控制策略。本发明实现静电电压、静电电流、流速气压和雾化气压四个变量的自动控制、提供多种控制模式，并把学习控制策略引入静电喷涂控制中，实现对复杂工件曲面的高质量喷涂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种静电粉末喷涂控制器。

本发明的另一目的在于提供一种静电粉末喷涂控制方法，能实现多种工作模式、电气参数和气压参数自动控制并在PI控制基础上增加学习控制策略。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种静电粉末喷涂控制器，包括主控MCU电路，以及分别与主控MCU电路相连的人机界面电路、触发信号处理电路、喷枪接口信号处理电路和气压信号处理电路，还包括为上述电路供电的开关电源。

所述人机界面电路包括三端LDO稳压器SPX1117、LED、数码管LED驱动器、按键输入扫描电路；其中三端LDO稳压器SPX1117将+5V降为+3.3V作为人机界面电路的MCU工作电源；数码管LED驱动器、按键输入扫描电路采用2片BC7277，BC7277通过SPI接口与人机界面的MCU通信；人机界面的MCU采用USART1接口和RS422驱动器SP3490与主控MCU电路通信，采用USART3接口和RS485驱动器SP485与外部RS485总线连接，实现多台静电粉末喷涂控制器组网。

所述主控MCU电路的MCU采用STM32F205VC。

所述人机界面电路的MCU采用STM32F100C8。

所述主控MCU电路与人机界面电路通过RS422接口(经过SP3490驱动芯片)通信。

本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：

一种静电粉末喷涂控制方法，包括以下步骤：

主控MCU电路通过I/O接口与触发信号处理电路连接，接收外部触发信号，结合静电控制器的工作状态输出触发容许信号；通过喷枪接口信号处理电路获得输出的电压、电流和电气输出状态反馈信号，结合静电控制器的工作模式和工作状态输出控制电压，调节输出的静电电压或者静电电流；通过气压信号处理电路获得流速气压和雾化气压反馈信号，结合静电控制器的工作模式和工作状态输出步进电机控制信号，调节流速气压和雾化气压输出值；

触发信号处理电路接收外部触发信号并转换其逻辑电平后变为主控MCU电路的触发输入信号；根据外部触发信号和触发容许信号的逻辑与结果决定输出气路开关信号和电路开关信号的逻辑高和低，实现气路和电路输出的开和关；

气压信号处理电路根据气压开关信号和步进电机的调节位置把空气输入压力变为所需的流速气压和雾化气压压力，同时把输出压力测量值输出给主控MCU电路，在主控MCU电路内部实现气压的数字控制，喷枪接口信号处理电路外接喷枪，把开关电源提供的24V电压变为外接喷枪所需的控制电压，接收喷枪的电流反馈输入值，同时把输出电压、电流和状态(正常、过载和短路)传输给主控MCU电路，与主控MCU电路一起实现静电喷涂控制器的各种控制模式。

所述静电粉末喷涂控制方法的控制模式为静电工作模式，静电工作模式包括常规的恒电压模式和恒电流模式，还包括恒功率模式和恒电流密度模式；其中恒功率模式为静电输出电压和电流的乘积不变，恒电流密度模式是在恒电流模式基础上，根据输出气压的变化对输出电流进行微调，使得输出的电荷数与输出的粉末量近似成正比，实现等电流密度。

所述静电粉末喷涂控制方法，针对自动静电喷涂过程为一重复工件喷涂过程，引入迭代学习控制思想，在每次静电控制电压输出时，根据前次控制误差用于修正本次的控制电压输出。提高具有复杂曲面工件静电粉末喷涂控制精度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：