[发明专利]基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统

说明书

本发明涉及激光切割技术领域，具体地说是基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统。一种基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，其特征在于：EtherCAT主站的信号端双向连接激光切割头电机驱动器，PD控制器的信号输出端通过通讯线路连接EtherCAT通讯控制器的信号输入端，EtherCAT通讯控制器通过通讯线路双向连接第一主控板处理器，第一主控板处理器通过通讯线路双向连接第二主控板处理器，第二主控板处理器分别通过端口双向连接镜片电机控制器；第一主控板处理器通过线路端口P18双向连接传感器控制板。同现有技术相比，利用EtherCAT总线技术，动态监控整个激光切割过程并收集相应工艺关键参数，无需任何人工干预，自动调节光斑直径大小和焦点位置等参数。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体地说是基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统。

背景技术

激光切割广泛应用于金属和非金属材料的加工中，相比传统的加工方式，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。

近些年，随着激光切割的逐步普及，对不同类型材料的高效、优质切割需求越来越多。目前，这种发展趋势迫切需要提升现有激光加工制造工艺和技术，以实现对不同类型不同厚度材料的高精度、高效率、高质量切割。而在当前的激光切割加工过程中，为应对不同材料和不同厚度工件进行高质量的加工要求，需要精准地控制最终工艺参数。为了应对上述对激光加工不同工件参数的设定要求，目前大多对应措施是在设备停机后，通过操作人员手工重新进行设定相应的参数。然而，这一加工流程不仅依赖于现场相应的操作人员必须具有相对应的操作经验，还会大大增加工件加工时间并降低整套设备的加工效率。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，利用EtherCAT总线技术，动态监控整个激光切割过程并收集相应工艺关键参数，根据切割材料特点，无需任何人工干预，自动调节光斑直径大小和焦点位置等参数，可以实现对不同材料、不同厚度的材料进行高质量、高效、低成本的快速加工。

为实现上述目的，设计一种基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制系统，包括EtherCAT主站、POE供电控制板、激光切割头主控板、传感器控制板、数字式电容采集放大器、激光切割头电机驱动器，其特征在于：EtherCAT主站的信号端通过网口LAN1双向连接激光切割头电机驱动器，激光切割头电机驱动器的信号端通过网口双向连接POE供电控制板的端口P1， POE供电控制板通过端口P4双向连接激光切割头主控板的端口P7；所述的激光切割头主控板内包括PD控制器、EtherCAT通讯控制器、第一主控板处理器、第二主控板处理器、镜片电机控制器、信号接收电路，PD控制器的信号输出端通过通讯线路连接EtherCAT通讯控制器的信号输入端，EtherCAT通讯控制器通过通讯线路双向连接第一主控板处理器，第一主控板处理器通过通讯线路双向连接第二主控板处理器，第二主控板处理器分别通过端口P14，P15，P16，P17双向连接镜片电机控制器；第一主控板处理器通过RS485通讯线路端口P18双向连接传感器控制板；所述的激光切割头电机驱动器的信号输出端通过线路连接激光切割头电机。

所述的信号接收电路的信号输出端通过通讯线路连接第二主控板处理器信号输入端P2，信号接收电路的信号输入端P2连接数字式电容采集放大器的信号输出端TP1。

所述的数字式电容采集放大器内设有信号放大电路及LC谐振电路。

所述的镜片电机控制器双向连接镜片电机驱动机构。

所述的传感器控制板内设有控制板处理器，控制板处理器双向连接气压传感器、污染传感器、温湿传感器、穿孔传感器。

所述的POE供电控制板内设有PSE控制器。

一种基于EtherCAT总线多轴同步运动的激光切割头的控制方法，具体控制方法如下：