Детальная информация

Данная работа посвящена разработке и созданию функционального макета системы мониторинга состояния лазерной головки, обеспечивающего непрерывный контроль критических параметров в реальном времени. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. проведение сравнительного анализа существующих систем мониторинга от ведущих производителей лазерного оборудования; 2. формулирование технических требований и подбор элементной базы для разрабатываемой системы; 3. разработка электрической принципиальной схемы и сборка натурального макета системы; 4. анализ требований к программному обеспечению и проектирование алгоритма работы системы; 5. разработка управляющей программы для микроконтроллера ESP32 с реализацией интерфейсов; 6. проведение функционального тестирования собранного макета и программного обеспечения. В результате работы был собран и успешно протестирован функционирующий макет модульной системы мониторинга. Программа корректно выполняет поставленные задачи. Обмен данными по Modbus TCP подтвержден с помощью специализированного программного обеспечения. Система демонстрирует возможность интеграции в типовые промышленные сети управления. Для достижения поставленных целей в работе были использованы следующие информационные технологии, программное обеспечение и цифровые инструменты: среда разработки Arduino IDE, программное обеспечение для 3D-моделирования SolidWorks 2023, САПР для проектирования электрических схем EasyEDA.

This work is devoted to the development and creation of a functional mock-up of a laser head condition monitoring system that provides continuous monitoring of critical parameters in real time. Tasks that were solved during the research: 1. conducting a comparative analysis of existing monitoring systems from leading manufacturers of laser equipment; 2. formulation of technical requirements and selection of the element base for the system under development; 3. development of an electrical schematic diagram and assembly of a natural system layout; 4. analysis of software requirements and design of the system operation algorithm; 5. development of a control program for the ESP32 microcontroller with the implementation of interfaces; 6. conducting functional testing of the assembled layout and software. As a result, a functioning mock-up of a modular monitoring system was assembled and successfully tested. The program performs its tasks correctly. Data exchange via Modbus TCP is confirmed using specialized software. The system demonstrates the possibility of integration into typical industrial control networks. To achieve these goals, the following information technologies, software, and digital tools were used in the work: the Arduino IDE development environment, the SolidWorks 2023 3D modeling software, and EasyEDA CAD for designing electrical circuits.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Сравнительный анализ существующих систем мониторинга лазерных головок
• 1.1 Принцип работы лазерной головки
• 1.2 Системы мониторинга в лазерных головках
• 1.2.1 Система мониторинга сварочной головки IPG
• 1.2.2 Система мониторинга резательной головки IPG
• 1.2.3 Система мониторинга наплавочной головки Presitec
• 1.2.4 Система мониторинга резательной головки RayTools
• 2 Разработка системы мониторинга
• 2.1 Подбор компонентов для разрабатываемой системы мониторинга
• 2.2.1 Плата с микроконтроллером
• 2.2.2 Датчик температуры
• 2.2.3 Концевой датчик наличия стекла
• 2.2.4 Двигатель
• 2.2.5 Драйвер двигателя
• 2.2.6 Концевые датчики положения коллимирующей линзы
• 2.2.7 Другие компоненты
• 2.2 Разработка схемы электрической принципиальной
• 2.3 Сборка макета
• 3 Разработка программного обеспечения
• 3.1 Анализ требований к программному обеспечению
• 3.1.1 Интерфейс GPIO
• 3.1.2 Интерфейс I2C
• 3.1.3 ModbusTCP
• 3.2 Разработка алгоритма работы программы
• 3.3 Разработка управляющей программы
• 3.3.1 Конфигурация подключения контактов
• 3.3.2 Библиотеки
• 3.3.3 Обозначение адресов регистров Modbus
• 3.3.4 Переменные
• 3.3.5 Ethernet соединение
• 3.3.6 Инициализация системы
• 3.3.7 Калибровка
• 3.3.8 Цикл 100 мс
• 3.3.9 – Цикл 1000 мс
• 3.4 Тесты системы
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А