De regelnauwkeurigheid van het automatische volgsysteem van de lasersnijfocuspositie heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit van de lasersnijverwerking.
Het besturingssysteem dat bestaat uit een inductieve LVDT-sensor of een capacitieve sensor en een microcomputer met één chip heeft nadelen zoals een laag anti-interferentievermogen, slechte dynamische responskwaliteit en slechte openheid.Dit artikel introduceert een besturingssysteem dat bestaat uit een digitale optische encoder en een bewegingscontroller.Het gebruikt een universele bewegingscontroller als besturingssysteem om de besturingskwaliteit, openheid, stabiliteit en betrouwbaarheid van het systeem te verbeteren, wat de bovenstaande problemen effectief kan oplossen.
Het bestuderen van het automatische volgsysteem van de lasersnijdende focuspositie kan in twee aspecten worden overwogen:
(1) Hoe de relatieve positie tussen de laserfocus en het verwerkte object stabiel, betrouwbaar en gemakkelijk te detecteren
Laserverwerking is contactloze verwerking en de focuspositie kan niet direct worden gedetecteerd en de focuspositie wordt bepaald door de afstand tussen de focusspiegel en het oppervlak van het verwerkingsobject.Daarom is een gebruikelijke methode het detecteren van de afstand tussen de focusspiegel en het oppervlak van het verwerkingsobject, waardoor indirect de relatieve positie van de laserfocus en het oppervlak van het verwerkingsobject wordt gedetecteerd.
Gewoonlijk zijn de detectiemethoden onderverdeeld in contacttype en contactloos type:
De contactsensor bestaat uit een mechanische transmissie en enkele lineaire verplaatsingssensoren (meestal inductieve sensoren) die de relatieve verplaatsing van de focusspiegel en het oppervlak van het object omzetten in een spanning voor gebruik door het besturingssysteem.
De contactloze sensor is uitgerust met een capacitieve en inductieve wervelstroomsensor op de optische kop, die de verandering van de capaciteit of inductantie van de sensor op de optische kop gebruikt om de relatieve afstand tussen de scherpstellende spiegel en het oppervlak van de verwerkend voorwerp.
Deze twee detectiemethoden zijn voor verschillende toepassingen.Capacitieve contactloze sensoren worden voornamelijk gebruikt in 3D-lasermetaalbewerkingstoepassingen omdat het niet handig is om contactsensoren te gebruiken.In andere gevallen is het geschikter om een contactsensor te gebruiken.
Beide sensoren worden echter gedetecteerd door analoge signalen en tijdens het lasersnijproces wordt ionisatie gegenereerd in het verwerkingsgebied om elektromagnetische interferentie te vormen, wat van invloed is op het detectieresultaat.Ondertussen is de responsfrequentie van de inductieve LVDT-sensor laag.Dit zijn de problemen die dringend moeten worden opgelost, omdat ze de dynamische kenmerken van het besturingssysteem beïnvloeden.
(2) Na het detecteren van de verandering van de laserfocus en de positie van het verwerkingsobject, hoe de afwijking snel te compenseren, dat wil zeggen het ontwerpprobleem van het positievolgende systeem.
Het gebruikelijke afzonderlijke focusvolgsysteem wordt geïmplementeerd met behulp van de stappenmotor voor minimale systeembesturing van de microcontroller.Omdat de prestaties van de microcomputer met één chip relatief eenvoudig zijn, is het moeilijk om een meer gecompliceerde besturingsstrategie te implementeren en zijn de dynamische kenmerken van de gewone stappenmotor relatief slecht, wat moeilijk is om te voldoen aan de snelle vereisten van laserfocustracking.
Om de bovenstaande tekortkomingen te verhelpen, wordt er een automatisch volgsysteem voor laserfocus geïntroduceerd op basis van bewegingscontroller, dat een optische encoder gebruikt als verplaatsingssensor en de master-slave tracking (elektronische versnelling) functie van de bewegingscontroller gebruikt om een snelle compensatie van de focuspositie te bereiken fout.
2 hardware-ontwerp van het besturingssysteem
Het besturingssysteem bestaat uit een laserfocuspositiesensor - een optische encoder, een controller - een bewegingscontroller en een actuator AC-servosysteem.
De optische codeschijf is de meest gebruikte verplaatsingssensor in het semi-gesloten lus numerieke besturingssysteem.Vergeleken met de inductieve verplaatsingssensor heeft het de voordelen van goede stabiliteit, goede dynamische eigenschappen, sterk anti-interferentievermogen en gemakkelijke verbinding met de positiecontroller.Aangezien de optische encoder echter een hoekverplaatsingssensor is, is het noodzakelijk om de mechanische component te veranderen om de relatieve verplaatsing van de laserfocus en het oppervlak van het werkstuk te detecteren.We gebruiken de tandwielrotatie die hoort bij de tandheugelaandrijving en de optische encoder om deze conversie te bereiken.De specifieke structuur wordt hier niet besproken.
De bewegingscontroller is een eenassige bewegingscontroller met positie-master-slave-volgfunctie.Naast de functie van de algemene bewegingscontroller heeft het ook een automatische volgfunctie voor de positie van een optisch encodersignaal.Het automatisch volgen van de positie van de laserfocus tijdens het bewerken kan ook verschillende bewerkingen uitvoeren tijdens het afstellen van de toeren.
Aangezien de motion controller slechts twee pulssignalen of puls- en richtingssignalen kan uitvoeren, kan de aandrijving alleen een volledig digitaal servosysteem met pulsinvoer gebruiken.
