La precisión de control del sistema de seguimiento automático de posición de enfoque de corte por láser afecta directamente la calidad del procesamiento de corte por láser.
El sistema de control que consiste en un sensor LVDT inductivo o un sensor capacitivo y una microcomputadora de un solo chip tiene desventajas tales como baja capacidad antiinterferente, mala calidad de respuesta dinámica y poca apertura.Este artículo presenta un sistema de control compuesto por un codificador óptico digital y un controlador de movimiento.Utiliza un controlador de movimiento universal como sistema de control para mejorar la calidad del control, la apertura, la estabilidad y la confiabilidad del sistema, lo que puede resolver de manera efectiva los problemas anteriores.
El estudio del sistema de seguimiento automático de la posición del foco de corte por láser se puede considerar en dos aspectos:
(1) Cómo detectar la posición relativa entre el foco del láser y el objeto procesado de manera estable, confiable y conveniente
El procesamiento láser es un procesamiento sin contacto, y la posición de enfoque no se puede detectar directamente, y la posición de enfoque está determinada por la distancia entre el espejo de enfoque y la superficie del objeto de procesamiento.Por lo tanto, un método común es detectar la distancia entre el espejo de enfoque y la superficie del objeto de procesamiento, detectando así indirectamente la posición relativa del foco láser y la superficie del objeto de procesamiento.
Comúnmente, los métodos de detección se dividen en tipo de contacto y tipo sin contacto:
El sensor de contacto consiste en una transmisión mecánica y algunos sensores de desplazamiento lineal (generalmente sensores inductivos) que convierten el desplazamiento relativo del espejo de enfoque y la superficie del objeto en un voltaje para uso del sistema de control.
El sensor sin contacto está equipado con un sensor de corriente de Foucault capacitivo e inductivo en el cabezal óptico, que utiliza el cambio de capacitancia o inductancia del sensor en el cabezal óptico para detectar la distancia relativa entre el espejo de enfoque y la superficie del objeto de procesamiento.
Estos dos métodos de detección son para diferentes aplicaciones.Los sensores capacitivos sin contacto se usan principalmente en aplicaciones de procesamiento de metales con láser 3D porque no es conveniente usar sensores de contacto.En otros casos, es más adecuado utilizar un sensor de contacto.
Sin embargo, ambos sensores son detectados por señales analógicas y, durante el proceso de corte por láser, se genera ionización en el área de procesamiento para formar interferencias electromagnéticas, lo que influye en el resultado de la detección.Mientras tanto, la frecuencia de respuesta del sensor LVDT inductivo es baja.Afectando las características dinámicas del sistema de control, estos son los problemas que se necesitan urgentemente para ser resueltos.
(2) Después de detectar el cambio del foco del láser y la posición del objeto de procesamiento, cómo compensar rápidamente la desviación, es decir, el problema de diseño del sistema de seguimiento de posición.
El sistema de seguimiento de enfoque separado habitual se implementa utilizando el motor paso a paso de control de sistema mínimo del microcontrolador.Debido a que el rendimiento de la microcomputadora de un solo chip es relativamente simple, es difícil implementar una estrategia de control más complicada, y las características dinámicas del motor paso a paso común son relativamente pobres, lo que dificulta cumplir con los rápidos requisitos del seguimiento de enfoque láser.
Para superar las deficiencias anteriores, se introduce un sistema de seguimiento automático de enfoque láser basado en un controlador de movimiento, que utiliza un codificador óptico como sensor de desplazamiento y utiliza la función de seguimiento maestro-esclavo (equipo electrónico) del controlador de movimiento para lograr una compensación rápida de la posición de enfoque. error.
2 diseño de hardware del sistema de control
El sistema de control consta de un sensor de posición de enfoque láser, un codificador óptico, un controlador, un controlador de movimiento y un servosistema AC del actuador.
El disco de código óptico es el sensor de desplazamiento más utilizado en el sistema de control numérico de bucle semicerrado.Comparado con el sensor de desplazamiento inductivo, tiene las ventajas de una buena estabilidad, buenas características dinámicas, fuerte capacidad antiinterferente y fácil conexión con el controlador de posición.Sin embargo, dado que el codificador óptico es un sensor de desplazamiento angular, es necesario cambiar el componente mecánico para detectar el desplazamiento relativo del foco láser y la superficie de la pieza de trabajo.Usamos la rotación de engranajes asociada con la unidad de cremallera y el codificador óptico para lograr esta conversión.La estructura específica no se discute aquí.
El controlador de movimiento es un controlador de movimiento de un solo eje con función de seguimiento de posición maestro-esclavo.Además de la función de controlador de movimiento general, también tiene una función de seguimiento automático para la posición de una señal de codificador óptico.El seguimiento automático de la posición de enfoque del láser durante el mecanizado también puede lograr varias operaciones durante el ajuste manual.
Dado que el controlador de movimiento solo puede emitir dos señales de pulso o señales de pulso y dirección, el variador solo puede usar un servosistema totalmente digital con entrada de pulso.
