3-74  SLS快速成形的直线导轨高速扫描动态轨迹误差的仿真

李建国  许明恒

选择性激光烧结SLS快速成形XY直线导轨扫描系统进给运动由数字式随动控制系统产生，系统中存在随动跟踪误差，它与SLS成形扫描系统的运动速度和加工程序所控制的指令运动轨迹密切相关，称轨迹误差。在其高速运动的情况下，随动跟踪误差对成形工件的精度影响极大，是不可忽视的加工误差因素，必须对其进行计算和预测，以便采取相应措施，进一步提高加工精度。

研究利用MATLAB计算轨迹误差的方法，并计算出SLS快速成形xy直线导轨扫描系统的轨迹误差。SLS高速的轨迹控制由插补器和位置控制器完成，如图1所示。SLS控制系统控制加工程序定义了工件轮廓的形状F(x，y)(直线、圆弧、样条等)、起点P_b、终点P_e和进给速度F。

SLS快速成形xy直线导轨高速扫描系统位置控制器的结构图和传递函数见图2(a)(以x轴为例)。它是一种采样控制随动系统。位置控制器参数为：频率响应w_n=80~150 s^-1，阻尼系数ξ=0.8~0.9，位置增益K_v=15~30 s^-1。系统的位置跟踪误差与扫描系统的运动速度密切相关，e_x = x /K_V , e_y = y /K_V。插补点x_i，y_i通过e_x和e_y产生进给轴运动x_c(t)，y_c(t)，因此插补后的指令轨迹与扫描系统实际运动轨迹是不一致的，它是SLS快速成形xy直线导轨高速扫描时，产生轨迹误差的主要理论误差。见图2(b)。

研究利用MATLAB对SLS快速成形xy直线导轨高速扫描动态轨迹误差仿真的方法，并计算了动态轨迹误差。可以看出；在高速激光扫描运动情况下，该误差对激光烧结工件成形精度影响很大，在对新型SLS快速成形控制系统开发中，必须对这一技术问题采取措施。