[实用新型]一种激光能量跟随控制装置及激光切割机

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工控制技术领域，尤其涉及一种激光能量跟随控制装置及激光切割机。

背景技术

传统的激光加工设备在利用激光束进行切割加工的过程是采用恒功率方式控制激光发生器输出激光束的。在恒功率方式下，仅控制激光发生器的开光与关光，在控制激光发生器开光时，激光发生器输出恒定功率的激光束，在控制激光发生器关光时，激光发生器零功率输出激光束。该种控制方式仅能控制激光发生器输出功率的有无，而不能实现对激光发生器在加工过程中的输出功率的控制，由于在激光切割加工过程中，激光束必然存在加速、减速等移动过程，而由于激光发生器的输出功率恒定，从而导致待加工材料在激光束的加速段、减速段的能量积累不均匀，造成切割深度严重不均匀。

为此，现有技术提供一种激光能量跟随控制装置，该激光能量跟随控制装置采用速度指令跟随控制方式对激光发生器进行发光控制。该速度指令跟随控制方式是将驱动激光发生器发出的激光束的脉冲信号的占空比0％-100％直接与激光发生器的全功率输出0％-100％直接线性对应。在控制过程中，以控制激光束加工速度的运动控制器的当前速度指令为变量，根据某种算法计算激光发生器的当前输出功率，之后通过将该激光发生器的当前输出功率与预设的一常量相乘，得到与激光发生器的当前输出功率线性对应的驱动激光发生器发出激光束的脉冲信号的占空比，并以具有该占空比的脉冲信号驱动激光发生器发出激光束。

然而，在该种控制方式下，激光能量跟随控制装置控制激光发生器发出的激光束的实际运动速度必然滞后于运动控制器发出的速度指令，导致激光束功率超前，具体表现在待加工材料在激光束的加速段能量偏小，在激光束的减速段能量偏大，造成使得切割深度不均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光能量跟随控制装置，旨在解决现有技术提供的激光能量跟随控制装置采用速度指令跟随控制方式对激光发生器进行发光控制，导致激光束功率超前，造成切割深度不均匀的问题。

本实用新型是这样实现的，一种激光能量跟随控制装置，所述装置包括：

检测激光加工设备中电机的X轴位置信号的第一正交编码器；

检测该激光加工设备中电机的Y轴位置信号的第二正交编码器；

与所述第一正交编码器和第二正交编码器连接的能量跟随控制单元，所述能量跟随控制单元根据所述第一正交编码器检测到的激光加工设备中电机的X轴位置信号和所述第二正交编码器检测到的激光加工设备中电机的Y轴位置信号，并结合预存的记录了所述激光加工设备中激光发生器的输出功率与具有相同频率且具有不同占空比的脉冲信号对应关系的功率表，得到所述激光发生器驱动脉冲信号的占空比，并发出具有所述占空比的差分信号；

连接在所述能量跟随控制单元和激光发生器之间的差分信号转换单元，所述差分信号转换单元将所述能量跟随控制单元发出的差分信号转换成电平信号后，驱动所述激光发生器发出激光束。

上述装置还可以包括：

连接所述能量跟随控制单元的运动控制器，所述运动控制器控制所述能量跟随控制单元是否输出所述具有所述占空比的差分信号。

上述装置还可以包括接口单元；个人计算机通过所述接口单元连接所述能量跟随控制单元，所述个人计算机通过所述接口单元接收所述激光发生器通过所述能量跟随控制单元反馈的工作状态信号并显示。

其中，所述能量跟随控制单元包括一数字信号处理器芯片，以及连接所述数字信号处理器芯片的存储器扩展芯片。

其中，所述数字信号处理器芯片采用型号为TMS320LF2407A的芯片；所述接口单元为RS232C通信接口或CAN通信接口。

上述装置还可以包括一电平信号转换单元，所述第一正交编码器以及第二正交编码器分别是通过所述电平信号转换单元连接所述能量跟随控制单元的；

所述电平信号转换单元包括一电平信号转换芯片、接口J2、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、稳压管D2、稳压管D3、稳压管D4以及稳压管D5；所述电平信号转换芯片通过接口J2连接所述第一正交编码器和第二正交编码器，所述电平信号转换芯片的第一信号输出端通过电阻R12连接所述数字信号处理器芯片的第一位置信号输入接口，所述电平信号转换芯片的第二信号输出端通过电阻R13连接所述数字信号处理器芯片的第二位置信号输入接口，所述电平信号转换芯片的第三信号输出端通过电阻R14连接所述数字信号处理器芯片的第三位置信号输入接口，所述电平信号转换芯片的第四信号输出端通过电阻R15连接所述数字信号处理器芯片的第四位置信号输入接口；