[发明专利]一种用于薄脆材料的超快激光等距离打点加工方法

摘要

本发明涉及超快激光器等距离打点加工技术领域，具体地说是一种用于薄脆材料的超快激光等距离打点加工方法。一种用于薄脆材料的超快激光等距离打点加工方法，包括PSO控制器、编码器、机床、超快脉冲激光器，其特征在于：机床的速度信号通过编码器连接PSO控制器，数控设备内部软件模块的参数信号通过线路连接PSO控制器，PSO控制器双向连接超快脉冲激光器。同现有技术相比，提供一种用于薄脆材料的超快激光等距离打点加工方法，PSO控制器为整个系统的核心部分。它接收来自数控软件的打点距离参数、来自机床的各个轴编码器信号、来自超快脉冲激光器的重频信号Sync，通过预测的方式计算得出控制信号的输出时间，完成对超快脉冲激光器的精确控制。

主权项

1.一种用于薄脆材料的超快激光等距离打点加工方法，包括PSO控制器、编码器、机床、超快脉冲激光器，其特征在于：机床的速度信号通过编码器连接PSO控制器，数控设备内部软件模块的参数信号通过线路连接PSO控制器，PSO控制器双向连接超快脉冲激光器；所述的方法如下：(1)在数控设备内部软件模块根据产品的加工需求设置打点加工参数，包括打点间距Delta_s、加工速度V_work，并将打点间距Delta_s、加工速度V_work发送给PSO控制器；(2)超快脉冲激光器将重频信号频率F_sync发送给PSO控制器；(3)机床通过编码器将速度信号发送给PSO控制器；(4)PSO控制器利用FPGA检测超快脉冲激光器将重频信号频率F_sync的上升沿，并测量重频信号频率F_sync是否与数控软件设置的重频信号频率相等；(5)PSO控制器根据编码器信号，计算出当前位置与上次超快激光器出光位置的实际距离dist，其中，n为机床电机轴数，encoder_i_cur为当前轴坐标，encoder_i_pre为当前轴上次出光坐标；(6)机床编码器脉冲encoder_i输入到PSO控制器，PSO控制器通过输入编码器数据计算机床当前运动速度V_cur：其中，n_res为编码器分辨率且单位为um/脉冲，N为编码器相邻两个输入脉冲间隔的PSO控制器系统时钟数，T_sys为PSO控制器系统周期；(7)在每一个FPGA时钟周期进行计算监控dist+V_cur×T_sync≥Delta_s是否成立，若成立，则提前一个周期T_sync预测dist＝Delta_s事件发生的时间，该事件发生时间为T_event时刻；若不成立，则继续等待下一个FPGA系统时钟；(8)当预测到dist＝Delta_s发生的准确时间后，则可以根据上一个Sync信号的上升沿以及Sync信号的周期T_sync，计算得出距离T_event时刻最近的Sync信号上升沿；具体的计算方式为：将一个Sync信号周期内超快激光器的运动看做匀速直线运动，用上一个周期超快激光器运动的位置变化量作为本次周期超快激光器将会发生的运动，完成预测与比较动作；(9)确定目标Sync上升沿后，控制超快脉冲激光器提前T_phase给出超快脉冲激光器PSO控制信号，且该T_phase为超快激光器内部重频信号周期的一半数值；(10)超快脉冲激光器PSO控制信号高电平时间持续T_pso，以保证给出的PSO控制信号覆盖超快脉冲激光器重频信号Sync的高电平时间段，且该T_pso与超快激光器内部重频信号周期一致；(11)超快脉冲激光器等待一个固有时间延迟T_dl后出光，