Lazer kesim odak konumu otomatik izleme sisteminin kontrol doğruluğu, lazer kesim işleme kalitesini doğrudan etkiler.
Endüktif bir LVDT sensöründen veya kapasitif bir sensörden ve tek çipli bir mikro bilgisayardan oluşan kontrol sistemi, düşük parazit önleme yeteneği, zayıf dinamik yanıt kalitesi ve zayıf açıklık gibi dezavantajlara sahiptir.Bu makale, dijital optik kodlayıcı ve hareket denetleyicisinden oluşan bir kontrol sistemini tanıtmaktadır.Yukarıdaki sorunları etkili bir şekilde çözebilen sistemin kontrol kalitesini, açıklığını, kararlılığını ve güvenilirliğini iyileştirmek için kontrol sistemi olarak evrensel bir hareket kontrolörü kullanır.
Lazer kesim odak konumu otomatik izleme sistemini incelemek iki açıdan düşünülebilir:
(1) Lazer odak ile işlenen nesne arasındaki göreli konumun istikrarlı, güvenilir ve rahat bir şekilde nasıl algılanacağı
Lazer işleme temassız bir işlemdir ve odak konumu doğrudan tespit edilemez ve odak konumu, odaklama aynası ile işleme nesnesinin yüzeyi arasındaki mesafe ile belirlenir.Bu nedenle, yaygın bir yöntem, odaklama aynası ile işleme nesnesinin yüzeyi arasındaki mesafeyi tespit etmek ve böylece dolaylı olarak lazer odağının göreceli konumunu ve işleme nesnesinin yüzeyini tespit etmektir.
Genellikle algılama yöntemleri, temaslı tip ve temassız tipe ayrılır:
Temas sensörü, mekanik bir aktarımdan ve odaklama aynasının ve nesnenin yüzeyinin göreli yer değiştirmesini kontrol sistemi tarafından kullanılmak üzere bir voltaja dönüştüren bazı doğrusal yer değiştirme sensörlerinden (genellikle endüktif sensörler) oluşur.
Temassız sensör, odaklama aynası ile yüzey arasındaki bağıl mesafeyi algılamak için optik kafa üzerindeki sensörün kapasitans veya endüktansındaki değişikliği kullanan, optik kafa üzerinde kapasitif ve endüktif bir girdap akımı sensörü ile donatılmıştır. işleme nesnesi
Bu iki algılama yöntemi farklı uygulamalar içindir.Kapasitif temassız sensörler, kontak sensörlerin kullanılması uygun olmadığı için çoğunlukla 3D lazer metal işleme uygulamalarında kullanılır.Diğer durumlarda, bir kontak sensörü kullanmak daha uygundur.
Bununla birlikte, her iki sensör de analog sinyallerle algılanır ve lazer kesim işlemi sırasında, algılama sonucu üzerinde etkisi olan elektromanyetik girişim oluşturmak için işleme alanında iyonizasyon üretilir.Bu arada, endüktif LVDT sensörünün yanıt frekansı düşüktür.Kontrol sisteminin dinamik özelliklerini etkileyen, acilen çözülmesi gereken sorunlar bunlardır.
(2) Lazer odağındaki değişikliği ve işleme nesnesinin konumunu tespit ettikten sonra, sapmanın nasıl hızlı bir şekilde telafi edileceği, yani konum takip sisteminin tasarım sorunu.
Olağan ayrı odak izleme sistemi, mikro denetleyicinin minimum sistem kontrollü kademeli motoru kullanılarak gerçekleştirilir.Tek çipli mikro bilgisayarın performansı nispeten basit olduğu için, daha karmaşık bir kontrol stratejisi uygulamak zordur ve sıradan kademeli motorun dinamik özellikleri nispeten zayıftır, bu da lazer odak izlemenin hızlı gereksinimlerini karşılamak zordur.
Yukarıdaki eksikliklerin üstesinden gelmek için, yer değiştirme sensörü olarak optik kodlayıcı kullanan ve odak konumunun hızlı telafisini sağlamak için hareket kontrol cihazının ana-bağımlı izleme (elektronik dişli) işlevini kullanan hareket denetleyicisine dayalı bir lazer odaklı otomatik izleme sistemi tanıtılmaktadır. hata.
2 kontrol sistemi donanım tasarımı
Kontrol sistemi, bir lazer odak konum sensörü - bir optik kodlayıcı, bir kontrolör - bir hareket kontrolörü ve bir aktüatör AC servo sisteminden oluşur.
Optik kod diski, yarı kapalı döngü sayısal kontrol sisteminde en yaygın kullanılan yer değiştirme sensörüdür.Endüktif yer değiştirme sensörü ile karşılaştırıldığında, iyi stabilite, iyi dinamik özellikler, güçlü anti-parazit yeteneği ve konum kontrolörü ile kolay bağlantı avantajlarına sahiptir.Bununla birlikte, optik kodlayıcı bir açısal yer değiştirme sensörü olduğundan, lazer odağının ve iş parçasının yüzeyinin göreli yer değiştirmesini algılamak için mekanik bileşeni değiştirmek gerekir.Bu dönüşümü gerçekleştirmek için raf sürücüsü ve optik kodlayıcı ile ilişkili dişli dönüşünü kullanıyoruz.Spesifik yapı burada tartışılmamaktadır.
Hareket kontrolörü, konum master-slave izleme işlevine sahip tek eksenli bir hareket kontrolörüdür.Genel hareket kontrolörünün işlevine ek olarak, optik kodlayıcı sinyalinin konumu için otomatik izleme işlevine de sahiptir.İşleme sırasında lazer odak konumunun otomatik takibi, yavaş hareket ayarı sırasında da çeşitli işlemler gerçekleştirebilir.
Hareket kontrol cihazı yalnızca iki darbe sinyali veya darbe ve yön sinyali verebildiğinden, sürücü yalnızca darbe girişi olan tamamen dijital bir servo sistemi kullanabilir.
