[发明专利]激光切割随动控制系统

说明书

本发明公开了一种激光切割随动控制系统，包括控制器、电容检测芯片、电容传感器、伺服电机驱动系统、物镜驱动机构，其中电容传感器设置在激光切割头喷嘴上，用于将感应到的电容传送给电容检测芯片；电容检测芯片用于根据接收到的感应电容输出相应的电压信号；控制器用于接收该电压信号，并根据该电压信号驱动伺服电机驱动系统，从而带动激光切割头向上或向下移动；物镜驱动机构用于在控制器的控制下，带动激光切割头喷嘴内的激光头的物镜移动。通过本发明，能够根据加工工件表面的凹凸度自动调节激光切割头的高度，保持预定的激光焦距，加工精度高。

本申请是申请号为“201610979378.X”、申请日为2016年11月8、发明名称为“激光切割随动控制及物镜自动调焦系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种激光切割系统的控制装置。更具体来说，涉及一种激光切割系统的自动调焦控制装置。是一种当激光切割板材遇到凹凸不平变化时，可使激光切割头(喷嘴)随着切割板材表面高度变化而自动变化的随动控制装置。

背景技术

激光切割已在国内金属材料切割和汽车制造等工业领域获得大规模应用，然而作为激光切割系统的关键组件激光切割随动控制器仍以德国和美国等进口技术为主，且存在标定困难、接口复杂等问题，国内同类技术还存在着精度不高、难以适应高速切割要求等问题。迫切需要一种适合国内技术人员操作现状的高速、高精和使用简便的激光切割随动控制器。

激光切割的重要条件之一是必须保证良好的聚焦，在切割过程中，即使焦距发生±0.1mm的变化，就会导致焦点温度发生数百摄氏度变化，并产生锯齿状的切痕，严重降低切割质量。在激光切割过程中，板材在不同位置的高度变化则通常可达数毫米，而现代高速加工需要激光切割速度达到每分钟60～120米，在此高速切割过程中，实现激光的高速动态自动聚焦无疑是激光切割的关键技术之一。本发明的目的之一就是设计一种激光切割随动控制器，其功能即是采集激光激光切割头下端的非接触式传感器输出的激光喷嘴相对于切割板材高度信号，并将采集的高度信号转换为控制伺服电机驱动系统的模拟电压信号，使伺服电机驱动系统的伺服电机可以在该模拟电压控制下，随着切割板材平面的凹凸不平变化而在垂直方向发生正转或反转，从而使激光喷嘴相对于切割板材的高度保持恒定，即激光焦距恒定。

发明内容

传统的激光切割头随动控制器一般采用电容式距离测量方法，其测量原理是激光切割头与金属加工件之间构成电容，电容值与两者之间的距离有关，测量二者之间的电容值，即可计算出二者之间的距离。现有测量方式为模拟测量，基于LC振荡电路原理测量电容，采用这种方式的问题是当温度变化时，电感受温度影响变化很大，造成电容测量产生很大温度漂移误差。另外传统模拟测量速度较慢，主要原因是需要将LC高频振荡的正弦波转换为方波，再测量单位时间内的脉冲数，求出频率，再换算为频率，误差大。本发明采用单芯片数字测量方式，无温度漂移、速度快(1秒可测量1000次以上)。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种激光切割随动控制系统，包括控制器、电容检测芯片、电容传感器、伺服电机驱动系统，其中：

电容传感器设置在激光切割头喷嘴上，用于将检测到的电容信号传送给电容检测芯片；

电容检测芯片用于根据接收到的检测电容信号输出相应的电压信号；

控制器用于接收该电压信号，并根据该电压信号驱动伺服电机驱动系统，从而带动激光切割头向上或向下移动。

所述的激光切割随动控制系统，优选的：

电容传感器包括金属感应极板，激光切割头喷嘴为锥形空心结构，外层为喷嘴金属外壳，接地，内层为电容传感器的金属感应极板，金属外壳与金属感应电极之间设置有陶瓷绝缘层，金属感应极板在喷嘴下端向喷嘴外部水平延伸，该延伸部大致呈环状，且覆盖陶瓷绝缘层的部分或全部下表面。

所述的激光切割随动控制系统，优选的：