[实用新型]一种激光切割高度跟随系统

说明书

本专利涉及激光切割技术领域，具体是一种激光切割高度跟随系统，包括位移传感器、信号检测单元、控制器和用于驱动切割头运动的驱动单元，位移传感器与信号检测单元连接，信号检测单元、驱动单元均与控制器连接，位移传感器为电容传感器，电容传感器包括上极板和下极板，上极板固定在切割头端部，下极板为待切工件。本方案采用电容式位移传感器进行距离检测，不会因为激光切割过程中焦点附近高温影响；激光切割的切口回割裂部分环境的电涡流影响传感器的输出，而电容式传感器不受该因素影响具有较高的线性度和分辨率、更宽的温度适应范围，解决了现有激光切割测距系统容易受温度影响导致测量不准确的问题。

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，具体是一种激光切割高度跟随系统。

背景技术

在激光切割加工中，为了保证切割质量，激光焦点一般应位于被加工工件表面以下板厚约1/3处，以确保切口处获得最大激光功率密度。但诸多因素会使得激光焦点位置与理想位置发生偏移，因此在加工过程中需要实时检测激光焦点与被加工对象的位置关系，并进行调节。

激光切割机的瓶颈在于如何能够保持切割头与板材的间距不变，即激光焦点与被加工工件表面的间距不变，离焦量的恒定能够控制切割口形状和保证切口的平整度。由于工件的不平整，还有在加工过程中激光对工件造成的热变形都会影响着切割头和板材的间距。现有涡流传感器测距容易受激光切割过程中焦点附近高温影响，从而导致测量结果出现较大误差，造成灵敏度下降甚至导致激光切割装置产生错误动作。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种激光切割高度跟随系统，以解决现有激光切割测距系统容易受温度影响导致测量不准确的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案如下：

一种激光切割高度跟随系统，包括位移传感器、信号检测单元、控制器和用于驱动切割头运动的驱动单元，所述位移传感器与信号检测单元连接，所述信号检测单元、驱动单元均与控制器连接，所述位移传感器为电容传感器，所述电容传感器包括上极板和下极板，所述上极板固定在切割头端部，所述下极板为待切工件。

进一步，所述电容传感器的引线电缆为双层屏蔽线。

进一步，所述信号检测单元为Pcap01芯片。

进一步，所述控制器包括模糊自适应PID控制单元。

进一步，还包括显示单元，所述显示单元与控制器连接，所述显示单元搭载UI界面，通过UI界面对控制器发送设定信息。

本方案的有益效果：(1)本方案采用电容式位移传感器进行距离检测，相对于电涡流传感器测距，具有温度补偿电路简单、温度漂移小等优点，且不会因为激光切割过程中焦点附近高温影响；激光切割的切口回割裂部分环境的电涡流影响传感器的输出，而电容式传感器不受该因素影响具有较高的线性度和分辨率、更宽的温度适应范围。相对于激光测距传感器电容式测距传感器具有测量结构简单、体积小、易于安装、成本低等特点，还具有更快的响应频率。

(2)本方案采用为电容集成芯片进行距离检测，可以避免传统电容测量方式将电容量转化为电压、频率间接测量电容值方式的模拟链路冗长，需经过电压/频率转换器，模拟数字转换器，最后才由信号处理装置运算、处理，而且电容电压转换器往往由振荡及分频电路、锁相环路、放大整形电路和比较电路等分立元件组成，整个过程经过多次转换，容易受到外界干扰，造成灵敏度下降甚至产生误动作。利用测量芯片能够更好的测量并处理，降低开发难度。

(3)本方案采用模糊自适应PID控制伺服电机，作为模糊控制和PID控制相结合的产物，模糊自适应PID控制具有调速范围宽、调节速度快和不要求掌握受控对象的精确数学模型的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的连接示意图；

图2为本实用新型实施例中的信号检测单元的电路连接图；