A precisão do controle do sistema de rastreamento automático da posição do foco do corte a laser afeta diretamente a qualidade do processamento do corte a laser.
O sistema de controle que consiste em um sensor LVDT indutivo ou um sensor capacitivo e um microcomputador de chip único tem desvantagens, como baixa capacidade antiparasitária, baixa qualidade de resposta dinâmica e baixa abertura.Este artigo apresenta um sistema de controle composto por codificador óptico digital e controlador de movimento.Ele usa um controlador de movimento universal como sistema de controle para melhorar a qualidade do controle, abertura, estabilidade e confiabilidade do sistema, o que pode efetivamente resolver os problemas acima.
O estudo do sistema de rastreamento automático da posição do foco do corte a laser pode ser considerado em dois aspectos:
(1) Como detectar a posição relativa entre o foco do laser e o objeto processado de forma estável, confiável e conveniente
O processamento a laser é um processamento sem contato e a posição do foco não pode ser detectada diretamente, e a posição do foco é determinada pela distância entre o espelho de foco e a superfície do objeto de processamento.Portanto, um método comum é detectar a distância entre o espelho de foco e a superfície do objeto de processamento, detectando assim indiretamente a posição relativa do foco do laser e a superfície do objeto de processamento.
Normalmente, os métodos de detecção são divididos em tipo de contato e tipo sem contato:
O sensor de contato consiste em uma transmissão mecânica e alguns sensores de deslocamento linear (geralmente sensores indutivos) que convertem o deslocamento relativo do espelho de foco e a superfície do objeto em uma tensão para uso pelo sistema de controle.
O sensor sem contato é equipado com um sensor de corrente parasita capacitivo e indutivo na cabeça óptica, que usa a mudança da capacitância ou indutância do sensor na cabeça óptica para detectar a distância relativa entre o espelho de foco e a superfície do objeto de processamento.
Esses dois métodos de detecção são para aplicações diferentes.Os sensores capacitivos sem contato são usados principalmente em aplicações de processamento de metal a laser 3D porque não é conveniente usar sensores de contato.Em outros casos, é mais adequado usar um sensor de contato.
No entanto, ambos os sensores são detectados por sinais analógicos e, durante o processo de corte a laser, é gerada ionização na área de processamento para formar interferência eletromagnética, que influencia o resultado da detecção.Enquanto isso, a frequência de resposta do sensor indutivo LVDT é baixa.Afetando as características dinâmicas do sistema de controle, essas são questões que precisam ser resolvidas com urgência.
(2) Depois de detectar a mudança do foco do laser e a posição do objeto de processamento, como compensar rapidamente o desvio, ou seja, o problema de design do sistema de seguimento de posição.
O sistema de rastreamento de foco separado usual é implementado usando o motor de passo de controle mínimo do sistema do microcontrolador.Como o desempenho do microcomputador de chip único é relativamente simples, é difícil implementar uma estratégia de controle mais complicada e as características dinâmicas do motor de passo comum são relativamente ruins, o que torna difícil atender aos requisitos rápidos do rastreamento de foco a laser.
A fim de superar as deficiências acima, introduz um sistema de rastreamento automático de foco a laser baseado no controlador de movimento, que usa codificador óptico como sensor de deslocamento e usa a função de rastreamento mestre-escravo (engrenagem eletrônica) do controlador de movimento para obter uma compensação rápida da posição do foco erro.
2 projeto de hardware do sistema de controle
O sistema de controle consiste em um sensor de posição de foco a laser - um codificador óptico, um controlador - um controlador de movimento e um sistema servo AC de atuador.
O disco de código óptico é o sensor de deslocamento mais amplamente utilizado no sistema de controle numérico de circuito semi-fechado.Comparado com o sensor de deslocamento indutivo, tem as vantagens de boa estabilidade, boas características dinâmicas, forte capacidade anti-interferência e fácil conexão com o controlador de posição.No entanto, como o codificador óptico é um sensor de deslocamento angular, é necessário alterar o componente mecânico para detectar o deslocamento relativo do foco do laser e a superfície da peça de trabalho.Usamos a rotação da engrenagem associada ao acionamento do rack e ao codificador óptico para realizar essa conversão.A estrutura específica não é discutida aqui.
O controlador de movimento é um controlador de movimento de eixo único com função de rastreamento mestre-escravo de posição.Além da função do controlador de movimento geral, ele também possui uma função de rastreamento automático para a posição de um sinal de codificador óptico.O rastreamento automático da posição do foco do laser durante a usinagem também pode alcançar várias operações durante o ajuste do jog.
Uma vez que o controlador de movimento só pode emitir dois sinais de pulso ou sinais de pulso e direção, o drive só pode usar um sistema servo totalmente digital com entrada de pulso.
