[发明专利]用于高功率激光切割头实现全闭环调焦的控制系统

说明书

本发明公开了一种用于高功率激光切割头实现全闭环调焦的控制系统，其包括伺服驱动器、伺服电机、丝杆、准直镜组、光栅尺组件、单片机主控板、与单片机主控板通过ADS接口连接的上位机系统，伺服驱动器与ADS接口通过总线电气连接，伺服电机内设置有检测伺服电机速度的编码器；光栅尺组件的信号分为两路，一路将焦点位置信息传输给单片机主控板，另一路将位置信息反馈给伺服驱动器；编码器提供伺服电机的速度信息反馈给伺服驱动器，伺服驱动器再控制伺服电机的运转驱动准直镜组的位置调节从而实现全闭环控制。本发明采用光栅尺监测镜筒组件的实时位置，再反馈给驱动电机进行位置补偿命令，实现全闭环高精度调焦控制，使切割头的切割工艺更加稳定可靠。

【技术领域】

本发明属于自动调焦技术领域，特别是涉及一种用于高功率激光切割头实现全闭环调焦的控制系统。

【背景技术】

在激光切割领域中，切割速度、切割质量的高低主要取决于选定的切割参数是否合适，切割参数包括激光功率、切割速度、焦点位置、切割气压等。其中焦点位置的精度控制非常关键，市面上常规切割头厂家设计的切割头调焦方式可分为伺服电机+联轴器+丝杆+导轨以及直流电机+钢带+导轨两种分别驱动镜筒组件上下运动进行焦点位置的调节。目前，传统的这两种调节方式都是开环控制，传动机构均存在一定量的间隙值，无法对切割头实际焦点位置进行实时监测及反馈。

因此，需要提供一种新的用于高功率激光切割头实现全闭环调焦的控制系统来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种用于高功率激光切割头实现全闭环调焦的控制系统，实现了全闭环高精度调焦控制，使切割头的切割工艺更加稳定可靠。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种用于高功率激光切割头实现全闭环调焦的控制系统，其包括伺服驱动器、受所述伺服驱动器控制的伺服电机、受所述伺服电机控制的丝杆、设置在所述丝杆上的准直镜组、反馈所述准直镜组位置的光栅尺组件、与所述光栅尺组件电气连接的单片机主控板、与所述单片机主控板通过ADS接口连接的上位机系统，所述伺服驱动器与所述ADS接口通过总线电气连接，所述单片机主控板中设置有蓝牙通讯模块可与移动通讯设备进行数据传输，所述伺服电机内设置有检测所述伺服电机速度的编码器，所述编码器与所述伺服驱动器电气连接；

所述光栅尺组件的信号分为两路，一路将焦点位置信息传输给所述单片机主控板，另一路将位置信息反馈给所述伺服驱动器；所述编码器提供所述伺服电机的速度信息反馈给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器再控制所述伺服电机的运转驱动准直镜组的位置调节从而实现全闭环控制。

进一步的，还包括与所述单片机主控板电气连接的腔内温度传感器、准直镜温度传感器、聚焦镜温度传感器、下保护镜温度传感器、腔内压力传感器、切割气压压力传感器、下保护镜缺失红外传感器、下保护镜安装到位传感器。

进一步的，所述控制装置用于控制激光切割头中准直调焦驱动模组，所述准直调焦驱动模组包括副机体、所述准直镜组、所述光栅尺组件、螺帽支架、第一支撑座、所述丝杆、限位开关、固定座、联轴器、前盖板、所述伺服电机、导轨；

所述准直镜组内部装有准直镜片，所述准直镜组由交叉滚子导轨固定在所述副机体上；所述伺服电机、所述固定座、所述第一支撑座均固定在所述副机体上，所述螺帽支架一侧表面与所述丝杆的螺母连接、另一侧表面与所述准直镜组连接；

所述丝杆由所述固定座和所述第一支撑座支撑，所述丝杆和所述伺服电机间装有所述联轴器，消除所述伺服电机、所述丝杆间的同轴误差；

所述限位开关装在所述副机体零件的内部两侧，所述螺帽支架零件的两端可以对所述限位开关的位置起到感应作用。

进一步的，所述光栅尺组件包括读头、光栅尺及第二支撑座，所述读头靠所述第二支撑座固定在所述副机体上，所述光栅尺与所述准直镜组连接，所述读头可以在所述第二支撑座上调整与所述光栅尺之间的高度及左右位置，以达到最佳感应位置；