Открытолположение фокуса aser-система контроляв лазерном гравере

Точность управления системой автоматического слежения за положением фокуса лазерной резки напрямую влияет на качество обработки лазерной резки.

Система управления, состоящая из индуктивного датчика LVDT или емкостного датчика и однокристального микрокомпьютера, имеет такие недостатки, как низкая помехоустойчивость, низкое качество динамического отклика и слабая открытость.В этой статье представлена ​​система управления, состоящая из цифрового оптического энкодера и контроллера движения.Он использует универсальный контроллер движения в качестве системы управления для повышения качества управления, открытости, стабильности и надежности системы, что может эффективно решить вышеуказанные проблемы.

Изучение системы автоматического сопровождения положения фокуса лазерной резки можно рассматривать в двух аспектах:

(1) Как определить относительное положение между лазерным фокусом и обрабатываемым объектом стабильно, надежно и удобно

Лазерная обработка является бесконтактной обработкой, и положение фокуса нельзя определить напрямую, а положение фокуса определяется расстоянием между фокусирующим зеркалом и поверхностью обрабатываемого объекта.Поэтому общепринятым методом является определение расстояния между фокусирующим зеркалом и поверхностью обрабатываемого объекта, тем самым косвенно определяя относительное положение лазерного фокуса и поверхности обрабатываемого объекта.

Обычно методы обнаружения делятся на контактные и бесконтактные:

Контактный датчик состоит из механической трансмиссии и нескольких датчиков линейного перемещения (обычно индуктивных датчиков), которые преобразуют относительное смещение фокусирующего зеркала и поверхности объекта в напряжение для использования системой управления.

Бесконтактный датчик оснащен емкостным и индуктивным вихретоковым датчиком на оптической головке, который использует изменение емкости или индуктивности датчика на оптической головке для определения относительного расстояния между фокусирующим зеркалом и поверхностью оптической головки. объект обработки.

Эти два метода обнаружения предназначены для разных приложений.Емкостные бесконтактные датчики в основном используются в приложениях для трехмерной лазерной обработки металлов, потому что использовать контактные датчики неудобно.В остальных случаях целесообразнее использовать контактный датчик.

Однако оба датчика обнаруживаются по аналоговым сигналам, а в процессе лазерной резки в зоне обработки генерируется ионизация с образованием электромагнитных помех, влияющих на результат обнаружения.Между тем, частота отклика индуктивного датчика LVDT низкая.Влияющие на динамические характеристики системы управления, это те вопросы, которые необходимо срочно решить.

(2) После обнаружения изменения фокуса лазера и положения объекта обработки, как быстро компенсировать отклонение, то есть проблема проектирования системы следования за положением.

Обычная раздельная система слежения за фокусировкой реализована с помощью минимального управления системой шагового двигателя микроконтроллера.Поскольку производительность одночипового микрокомпьютера относительно проста, сложно реализовать более сложную стратегию управления, а динамические характеристики обычного шагового двигателя относительно плохи, что затрудняет быстрое удовлетворение требований лазерного отслеживания фокусировки.

Чтобы преодолеть вышеуказанные недостатки, вводится система автоматического отслеживания лазерной фокусировки на основе контроллера движения, которая использует оптический кодировщик в качестве датчика смещения и использует функцию отслеживания ведущий-ведомый (электронная передача) контроллера движения для достижения быстрой компенсации положения фокуса. ошибка.

2 аппаратный дизайн системы управления

Система управления состоит из датчика положения фокуса лазера – оптического энкодера, контроллера – контроллера движения и сервосистемы привода переменного тока.

Оптический кодовый диск является наиболее широко используемым датчиком перемещения в полузамкнутой системе числового управления.По сравнению с индуктивным датчиком перемещения, он обладает такими преимуществами, как хорошая стабильность, хорошие динамические характеристики, высокая устойчивость к помехам и простое подключение к контроллеру положения.Однако, поскольку оптический энкодер представляет собой датчик углового смещения, необходимо изменить механический компонент для обнаружения относительного смещения лазерного фокуса и поверхности заготовки.Мы используем вращение шестерни, связанное с реечным приводом, и оптическим энкодером для достижения этого преобразования.Конкретная структура здесь не обсуждается.

Контроллер движения представляет собой одноосевой контроллер движения с функцией отслеживания положения ведущий-ведомый.В дополнение к функции обычного контроллера движения он также имеет функцию автоматического отслеживания положения сигнала оптического энкодера.Автоматическое отслеживание положения фокуса лазера во время обработки также может выполнять различные операции во время регулировки толчковой подачи.

Поскольку контроллер движения может выводить только два импульсных сигнала или импульсный сигнал и сигнал направления, привод может использовать только полностью цифровую сервосистему с импульсным входом.