2. Дать развернутый анализ всех факторов и параметров процесса лазерной поверхностной обработки, их причинно-следственные связи; управляющие факторы.

Как видно из приведенной схемы процессы лазерной ПО являются многофакторными и многокритериальными. Управлять процессом, меняя все факторы невозможно. Поэтому из всех названных факторов нужно выделить основные, которые будут называться управляющими. К таким факторам следует отнести:

1. мощность ЛИ (энергия ЛИ, частота следования импульсов, длительность импульса, форма импульса);

2. время облучения (скорость обработки – непрерывное излучение, частота и длительность импульса – импульсное излучение);

3. диаметр пятна фокусирования;

Дополнительные факторы это:

4. распределение мощности по облучаемой поверхность. При использовании сканирующих систем появляются еще три управляющих параметра:

   1. частота сканирования;

   2. амплитуда сканирования;

   3. закон сканирования;

5. поглощательная способность материала;

6. угол падения ЛИ на материал (можно, но не нужно).

Все остальные факторы необходимо учитывать при разработке конкретного технологического процесса. А для этого надо уметь их измерять, знать закономерности их изменения в различных условиях. Таким образом, управление процессом ПО сводится к изменению трех основных технологических параметров V, P, d₀, которые обеспечивают в совокупность с остальными требуемые характеристики теплового состояния поверхностного слоя.

3. Разработать алгоритм управления процессом лазерной поверхностной обработки, как самообучающейся системы.

Приведенный алгоритм представляет собой самообучающуюся технологическую систему. Основой этой системы управления являются математические модели (статистические), отражающие функциональные связи параметров лазерного нагрева с параметрами лазерного луча (А), параметрами условий обработки (В) и параметрами детали (С). На базе математических моделей, задаваясь значениями ограничивающих факторов (диапазон глубин упрочненного слоя, диапазон твердости, диапазон износостойкости, шероховатости поверхности и т.д.), осуществляется при необходимости корректировка параметров нагрева и производится расчет основных управляющих технологических параметров – мощности излучения, скорости обработки и диаметра пятна фокусирования.

К сожалению, в настоящее время отсутствуют быстродействующие устройства для измерения температур в реальном масштабе времени (постоянная времени τ равна 10^-5 – 10^-6 с), но если бы такие приборы были, то возможно построение адаптивной системы управления (с обратной связью). В соответствии с ней производится измерение текущих параметров нагрева, сравнение их значений с расчетными, при необходимости определение ошибки управляющего сигнала и его корректировка. При ПО не все параметры качества обработки можно быстро измерять (износостойкость ΔU, теплостойкость, усталостная прочность σ_-1 и т.д.). Для корректировки режимов обработки с учетом оптимизации процесса по этим параметрам система предусматривает выборочный периодический контроль этих параметров, сопоставление с заданными среднестатистическими, при необходимости статистическая обработка накопленных данных и автоматическая разработка скорректированных математических моделей.

Рис.5. Схема алгоритма управления процессом ЛПО