[实用新型]非金属切割中的激光焦距跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种焦距跟踪装置，尤其是一种非金属切割中的激光焦距跟踪装置，属于激光切割的技术领域。

背景技术

激光在切割金属材料时，可以利用金属材料与切割头喷嘴之间的分布电容变化，实现切割头激光焦距的实时跟踪。但在切割非金属材料时，由于材料本身不导电，无法采集到分布电容的变化，因此给焦距的实时跟踪控制带来了一定的困难，影响对非金属材料的精确切割，切割效率低，切割成本高。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种非金属切割中的激光焦距跟踪装置，其结构简单，焦距跟踪精确，切割效率高，切割成本低，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述非金属切割中的激光焦距跟踪装置，包括用于检测切割头喷嘴进气端与出气端压力差的气压传感器；所述气压传感器通过阻抗匹配模块与微处理器的输入端相连，所述微处理器的输出端与比较放大器的一个输入端相连，比较放大器的另一输入端与阻抗匹配模块的输出端相连；比较放大器的输出端与误差信号合成模块相连。

所述误差信号合成模块与Z轴电机驱动器相互连接。所述阻抗匹配模块通过A/D转换模块与微处理器的输入端相连，微处理器的输出端通过D/A转换采样保持模块与比较放大器的输入端相连。

所述气压传感器采用摩托罗拉MPX4100气压传感器。所述微处理器为单片机或ARM。

所述比较放大器6包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的同相端通过电阻R3与运算放大器U1的输出端相连；运算放大器U2的输出端通过电阻R5与运算放大器U2的反相端，且运算放大器U2的输出端通过电阻R6与运算放大器U3的反相端相连，运算放大器U2的反相端与电阻R4相连；运算放大器U1的输出端通过电阻R2与运算放大器U1的反相端相连，运算放大器U1的反相端通过电阻R1接地；运算放大器U3的同相端通过电阻R7接地，运算放大器U3的输出端通过电阻R9与运算放大器U3的反相端相连，且运算放大器U3的输出端与运算放大器U4的同相端相连，运算放大器U3的反相端与电阻R8相连；运算放大器U4的反相端与运算放大器U4的输出端相连，且运算放大器U4的输出端通过电阻R10接地。

所述电阻R2与电阻R10均采用可变电阻器。所述运算放大器U1、运算放大器U2、运算放大器U3及运算放大器U4均采用TL082放大器。

本实用新型的优点：气压传感器检测切割头喷嘴的进气口与出气口的压差，从而来确定切割头喷嘴与工件间的距离；当切割头喷嘴在Z轴驱动器驱动Z轴运动到设定位置时，微处理器将气压传感器检测的气压差及相应的电压信号锁存，并通过D/A转换采样保持模块采样保持后输入到比较放大器的输入端，作为切割头喷嘴的基准位置，并作为焦距跟踪的依据；比较放大器的输入端与阻抗匹配模块相连，当切割头喷嘴移动工作时，气压传感器通过阻抗匹配模块向比较放大器的输入端输入随机电压信号，比较放大器通过将随机电压信号与基准电压信号的误差电压输入到误差信号合成模块内，误差信号合成模块对Z轴电机驱动器的模拟电压值采样，并将对Z轴电机驱动器的采样电压与比较放大器输出的误差电压信号比较处理后作用于Z轴电机驱动器上，通过Z轴电机驱动器驱动Z轴的移动，达到切割头喷嘴与工件的距离补偿，实现激光焦距跟踪；结构简单，焦距跟踪精确，切割效率高，切割成本低，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为比较放大器与误差信号合成模块间的连接原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：本实用新型包括气压传感器1、阻抗匹配模块2、A/D转换模块3、微处理器4、D/A转换采样保持模块5、比较放大器6、误差信号合成模块7及Z轴电机驱动器8。