[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

说明书

本发明公开了一种基于激光位移传感器的自动调高装置，该装置包括Z轴电机执行机构、高度调节控制器和激光位移传感器，结构简单；激光位移传感器对工件位置进行检查并反馈距离信号，高度调节控制器再根据测量反馈结果进行激光切割头高度位置调节。在本发明中，优选采用松下HG‑C1100型号的激光位移传感器，检测精度高。另外，在对激光切割头高度调节过程中，要使激光位移传感器测量光点位置与切割工件距离保持一致，达到激光焦点不偏离切割工件的目的。本发明还提供了一种基于激光位移传感器的自动调高装置的控制方法，该方法采用实时采集点的信息，实时进行控制，有效提高了控制精度，提高了整个系统的运行效率。

技术领域

本发明属于激光加工领域，特别涉及一种激光切割机的自动调高装置及其控制系统和方法。

背景技术

普通的二维激光切割加工一般由激光器、反射镜以及聚焦镜组成，激光焦点聚焦到二维的平面上进行切割。但是当遇到不平或者是三维的加工材料时，普通的二维切割系统将不能满足切割要求。激光切割技术具有切割尺寸精度高、切口无毛刺、切缝不变形、切割速度快且不受加工形状限制等特点，目前已越来越多地应用于机械加工领域。

切割机在作业时，为了保证其切割头的切割嘴与待切割工件之间的距离保持在一定高度内，一般会设有自动调高装置。目前，市场上的激光切割机的自动调高装置一般采用电容调高，其原理为电容感应环与待切割工件之间形成两平板间电容，而电容的大小与两者间的距离有关。

但上述电容切割一般只适用于切割金属材料，因为当切割非金属材料时，由于非金属材料无法导电，非金属无法与切割嘴之间产生间隙电容，即切割头无法感应到电容值，也就不能判断切割头与工件之间的距离。因此，现有技术中通常在切割非金属材料时，需要关闭电容调高装置，将切割枪抬高到一定高度进行切割。但当工件表面不平整时，切割头无法感应到钢板高度的变化，就会发生撞枪的危险。

专利CN201320802131.2公开了一种激光金属切割电容传感运动叠加调高器，包括通用型多维运动控制系统，所述多维运动控制系统的X轴运动输出通过X轴伺服电机驱动器控制X轴电机、Y轴运动输出通过Y轴伺服电机驱动器控制Y轴电机、A轴运动输出通过A轴伺服电机驱动器控制A轴电机，其特征在于：所述多维运动控制系统的Z轴运动输出连接在运动叠加调高器的输入端口，电容传感器采集的信号通过放大器的放大输入到运动叠加调高器的另一输入端口，运动叠加调高器的输出端通过Z轴伺服电机驱动器连接在Z轴电机的输入端实现Z轴电机的控制。该实用新型在电容传感调高器的基础上，叠加通用型多维运动控制系统的Z轴运动信息，实现Z轴方向的高速跟随运动，能够利用低廉的通用型多维运动控制系统以简单的结构实现昂贵的专用数控系统才能实现的功能，实现高速管材切割。但是其不能适用于非金属材料非平面的高度位置检测。

又如专利CN201420079893.9公开了一种激光切割机用辅助调高装置，包括绝缘套、夹紧板、导向柱和感应座，所述夹紧板中心形成一圆形孔，所述绝缘套置于该圆形孔内，该绝缘套套设于激光切割机的切割头上时所述夹紧板和绝缘套之间通过螺钉可拆卸固定连接；所述夹紧板上沿其圆形孔的轴线方向设有至少三个导向孔，每一导向孔内设一导向柱，该导向柱的上端能够相对所述夹紧板上下滑动，该导向柱的下端伸出所述夹紧板下侧并套设于一弹簧内后固定连接于所述感应座上。上述激光切割机用辅助调高装置可以使激光切割机安全的切割非金属材料，并且在切割过程中不关闭电容调高装置，使切割系统可以随时的检测切割嘴与工件之间的距离，从而保证切割质量和切割的安全性。但是该装置依然依赖电容参数作为反馈值，也不能实时动态控制Z轴调节，使激光焦点始终位于被切割物体的表面。