[发明专利]一种具有温度补偿功能的测距装置及切割系统

说明书

本发明公开了一种具有温度补偿功能的测距装置及切割系统。将寄生电容的第一端接测距端，寄生电容的第二端接运放的信号输入端；变容二极管与第一电阻并联，组成并联电路；并联电路与寄生电容并联；变容二极管的正极接地，变容二极管的负极与电压源连接；运放的信号输出端与处理器的信号输入端连接。当温度变化时，寄生电容的变化和变容二极管的等效电容的变化方向相反，大小相近，这样就能补偿掉除板间电容以外的无用电容因温度变化对电容传感器测量高度的影响，使得高度测量更加准确，从而保持切割高度的稳定，保证了切割效果和切割质量。

技术领域

本发明涉及切割技术领域，尤其涉及一种具有温度补偿功能的测距装置及切割系统。

背景技术

在激光切割过程中，为了保证被加工件的切割效果及质量，就必须要求激光切割头的喷嘴与被加工件之间的间隙恒定。由于工件表面起伏不平和弯曲、机床工作台的不平整等因素，导致二者之间的间距经常发生变化，此时就需要用到电容高度传感器来探测切割头喷嘴与工件表面的高度。但是在高功率激光切割中，切的大部分都是较厚的碳钢，而且激光焦点较高，导致了喷嘴陶瓷环部位的温度升得很高，而陶瓷环的材质会因为温升而发生一定的形变，进而导致电容传感器探测到的电容值发生变化。电容高度传感器是根据电容值来测量高度的，电容值变化就会使测出的高度值也发生变化。当测量到的高度值与实际高度相差较大时，就会导致撞板、高空出光以及切割头上抬等现象发生，对切割效果以及质量造成很严重的不良影响。

发明内容

本发明通过提供一种具有温度补偿功能的测距装置及切割系统，解决了距离测量受温度变化影响的技术问题，实现了保持切割高度稳定，保证了切割效果和切割质量的技术效果。

本发明提供了一种具有温度补偿功能的测距装置，包括：寄生电容、变容二极管、第一电阻、电压源、运放及处理器；所述寄生电容的第一端接测距端，所述寄生电容的第二端接所述运放的信号输入端；所述变容二极管与所述第一电阻并联，组成并联电路；所述并联电路与所述寄生电容并联；所述变容二极管的正极接地，所述变容二极管的负极与所述电压源连接；所述运放的信号输出端与所述处理器的信号输入端连接。

进一步地，还包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第一驱动电压源及第二驱动电压源；所述寄生电容的第二端与所述运放的输入正极连接；所述第二电阻的第一端与所述变容二极管的负极连接，所述第二电阻的第二端与所述电压源连接；所述第五电阻与所述第一电容串联，组成串联电路；所述串联电路的第一端与所述寄生电容的第二端连接，所述串联电路的第二端与所述第三电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端与所述运放的输入负极连接，所述第三电阻的第二端还与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地；所述第三电阻的第一端还与所述运放的信号输出端连接；所述第一驱动电压源的一端接地，所述第一驱动电压源的另一端接所述运放；所述第二驱动电压源的一端接地，所述第二驱动电压源的另一端接所述运放。

进一步地，所述处理器包括：

频率接收模块，用于接收由所述运放发送的频率数据；

处理模块，用于将所述频率数据处理得到距离数据。

进一步地，所述处理模块，具体用于根据公式计算得到所述距离数据h；其中，R为电路内部谐振回路的等效电阻，ε为介电常数，s为测距端截面积，k为静电力常量，f为接收到的频率数据。

进一步地，所述处理器，还包括：

数据发送模块，用于将所述距离数据发送到切割机构的控制端。

进一步地，所述运放为UA741运放。

本发明还提供了一种切割系统，包括：上述的测距装置和切割机构；所述处理器的信号输出端与所述切割机构的信号输入端通信连接。