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定位触发

起搏器等激光缝焊植入式医疗装置除了需要对传递的激光能量进行精确控制外,还需要独特的运动系统控制解决方案。 此例中的主要任务是把设备的两部分缝焊在一起,实现可靠的密封性。 为此目的而制造的设备通常包含一个旋转台,其作用是在固定可植入设备的同时将两部分压紧在一起,以及一个XYZ机器人,其将激光光速瞄准边缘焊缝,保持其垂直于焊缝,同时严格控制焦点偏移距离。 这个四轴协调运动控制系统的操作看上去似乎很简单:只是转动旋转台,保持激光光束对准焊缝即可。 但是有很多实际问题需要加以考量。

举例来说,焊缝的廓型通常并不是简单的一个圆圈,如图1中的样件所示。 通过研究运动系统以匀速沿典型焊接廓型移动时所需的运动特性,可发现一些旋转台的运动轨迹点理论上需要无穷大的加速度。 这些旋转台必须在不降速的情况下瞬间反向运动。 参见图2中的极坐标加速曲线图。 除非得到妥善控制,否则这个动作会导致巨大的反作用力,并通过机器结构加以传递,以强烈的脉冲力形式(“振动感”)作用在原本应当平稳运行的伺服机构上。 脉冲力导致固定夹具弯曲或者振动,导致焊缝焊点之间的间距不规则,而这通常会引发气密性问题。


起搏器显示针对定位触发的廓型

 
极坐标加速度——定位触发


过去,常见的解决方案是降低整个运行速度,从而减小脉冲力,使其不至于影响焊接性能,但这意味着生产率的降低以及产品成本的提高。

更佳的办法是使用“定位触发”进行变速绕焊。 对运动系统进行设置,根据需要在这些拐点处降低速度,然后沿着轮廓线的顺滑部分逐渐加速,从而使加速度的突变幅度降至最低。 使用特殊软件就能够在轮廓线上实现“定位触发”,这样一来就可以随时根据轮廓线实际位置作出反应,而不必以恒定的重复频率触发激光。