[发明专利]一种基于激光位移传感器的自动调高装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于激光位移传感器的自动调高装置，其特征在于，包括Z轴电机执行机构、高度调节控制器和激光位移传感器；所述Z轴执行机构包括激光切割头、Z轴电机、丝杠和丝杠螺母；所述Z轴电机固定在外部机架上，并与所述高度调节控制器电连接，受高度调节控制器控制；所述激光切割头的顶部固定安装有喷嘴；所述丝杠螺母活动安装在所述丝杠上并在丝杠转动时做直线往复运动；所述Z轴电机的输出端与所述丝杠固定连接来驱动所述丝杠；所述丝杠螺母上固定安装有连接座，所述激光切割头上部通过所述连接座与所述丝杠螺母固定连接并随丝杠螺母在Z轴方向上做直线运动；所述激光位移传感器固定安装在所述激光切割头上，并与所述高度调节控制器电连接，对工件进行高度位置检测并将获得的信号传输至高度调节控制器。

2.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的自动调高装置，其特征在于，所述Z轴电机执行机构还包括固定安装在外部机架上的导轨，所述导轨与所述丝杠平行设置，所述导轨上活动安装有滑块，所述滑块上固定安装有用于支撑激光切割头的支撑板，通过所述支撑板固定连接所述激光切割头和所述滑块；所述丝杠的末端固定安装有固定在外部机架上的丝杠座。

3.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的自动调高装置，其特征在于，所述激光位移传感器与所述激光切割头轴线形成倾角，所述倾角≤10°。

4.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的自动调高装置，其特征在于，该装置还包括用于参数配置及系统状态显示的触摸屏；所述高度调节控制器包括运动控制系统，所述触摸屏与所述运动控制系统电连接；所述激光位移传感器和所述Z轴电机均与所述运动控制系统电连接，并受运动控制系统控制；运动控制系统用于获取激光位移传感器的反馈信号并输出控制量，从而控制Z轴电机进行实时高度调节。

5.一种基于激光位移传感器的自动调高装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：Z轴电机执行机构固定安装在外部机架上，并使激光切割头垂直安装，然后将激光位移传感器安装在激光切割头上，使激光位移传感器与激光切割头轴线形成倾角，并确定初始位置，以及在触摸屏中进行参数配置；

S2：开始，检测是否有开始运动指令，若有运动指令，则跳转S3，若没有运动指令，则重复S2；所述运动指令由外部运动控制器发送给高度调节控制器；所述运动指令包括激光切割头上抬指令，激光切割头随动指令；

S3：执行开环运动，激光切割头加速下降，朝焦点位置方向运动，由激光位移传感器同步检测实际位置反馈，并检测PID规划速度，然后将开环运动速度与PID规划速度比较，若开环运动速度≥PID规划速度，则跳转S4；若开环运动速度＜PID规划速度，则重复S3；

S4：执行PID闭环控制，判断激光切割头是否到达焦点位置，若下降到位信号输出有效，则跳转S5；若下降到位信号输出无效，则重复S4；

S5：执行PID闭环控制，输出速度控制信号给Z轴电机，实现对Z轴的动态控制。

6.如权利要求5所述的基于激光位移传感器的自动调高装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中将激光位移传感器安装在激光切割头上具体包括以下步骤：移动激光切割头，并把激光的焦点位置位于加工工件的表面，然后再调节激光位移传感器的位置，通过观察激光位移传感器上的位置显示信息，当位置信息显示为0时，确定该安装位置为初始位置。

7.如权利要求5所述的基于激光位移传感器的自动调高装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，在执行开环运动中，输入的信号为激光位移传感器给入的电信号，输出信号为运动控制信号，运动控制系统通过输入信号及系统预置的参数进行PID计算，然后输出运动控制信号。