La precisione di controllo del sistema di tracciamento automatico della posizione di messa a fuoco del taglio laser influisce direttamente sulla qualità dell'elaborazione del taglio laser.
Il sistema di controllo costituito da un sensore LVDT induttivo o da un sensore capacitivo e un microcomputer a chip singolo presenta svantaggi come una bassa capacità anti-interferenza, scarsa qualità della risposta dinamica e scarsa apertura.Questo documento introduce un sistema di controllo composto da encoder ottico digitale e controller di movimento.Utilizza un controller di movimento universale come sistema di controllo per migliorare la qualità del controllo, l'apertura, la stabilità e l'affidabilità del sistema, che può risolvere efficacemente i problemi di cui sopra.
Lo studio del sistema di tracciamento automatico della posizione di messa a fuoco del taglio laser può essere considerato in due aspetti:
(1) Come rilevare la posizione relativa tra il fuoco del laser e l'oggetto lavorato in modo stabile, affidabile e conveniente
L'elaborazione laser è un'elaborazione senza contatto e la posizione di messa a fuoco non può essere rilevata direttamente e la posizione di messa a fuoco è determinata dalla distanza tra lo specchio di messa a fuoco e la superficie dell'oggetto di elaborazione.Pertanto, un metodo comune consiste nel rilevare la distanza tra lo specchio di focalizzazione e la superficie dell'oggetto in lavorazione, rilevando così indirettamente la posizione relativa del fuoco laser e la superficie dell'oggetto in lavorazione.
Comunemente i metodi di rilevamento sono divisi in tipo di contatto e tipo senza contatto:
Il sensore di contatto è costituito da una trasmissione meccanica e da alcuni sensori di spostamento lineare (solitamente sensori induttivi) che convertono lo spostamento relativo dello specchio di focalizzazione e della superficie dell'oggetto in una tensione utilizzata dal sistema di controllo.
Il sensore senza contatto è dotato di un sensore a correnti parassite capacitivo e induttivo sulla testa ottica, che utilizza la variazione della capacità o dell'induttanza del sensore sulla testa ottica per rilevare la distanza relativa tra lo specchio di messa a fuoco e la superficie del oggetto di elaborazione.
Questi due metodi di rilevamento sono per applicazioni diverse.I sensori capacitivi senza contatto sono utilizzati principalmente nelle applicazioni di lavorazione dei metalli con laser 3D perché non è conveniente utilizzare sensori di contatto.In altri casi è più opportuno utilizzare un sensore a contatto.
Tuttavia, entrambi i sensori vengono rilevati da segnali analogici e durante il processo di taglio laser viene generata ionizzazione nell'area di lavorazione per formare interferenze elettromagnetiche, che influiscono sul risultato del rilevamento.Nel frattempo, la frequenza di risposta del sensore LVDT induttivo è bassa.Influendo sulle caratteristiche dinamiche del sistema di controllo, questi sono i problemi che devono essere risolti con urgenza.
(2) Dopo aver rilevato il cambiamento della messa a fuoco del laser e la posizione dell'oggetto di elaborazione, come compensare rapidamente la deviazione, ovvero il problema di progettazione del sistema di inseguimento della posizione.
Il solito sistema di tracciamento della messa a fuoco separato viene implementato utilizzando il motore passo-passo di controllo del sistema minimo del microcontrollore.Poiché le prestazioni del microcomputer a chip singolo sono relativamente semplici, è difficile implementare una strategia di controllo più complicata e le caratteristiche dinamiche del normale motore passo-passo sono relativamente scarse, il che è difficile da soddisfare i rapidi requisiti del tracciamento della messa a fuoco laser.
Per superare le carenze di cui sopra, viene introdotto un sistema di tracciamento automatico della messa a fuoco laser basato sul controller di movimento, che utilizza l'encoder ottico come sensore di spostamento e utilizza la funzione di tracciamento master-slave (ingranaggio elettronico) del controller di movimento per ottenere una rapida compensazione della posizione di messa a fuoco errore.
2 progettazione hardware del sistema di controllo
Il sistema di controllo è costituito da un sensore di posizione del fuoco laser - un codificatore ottico, un controller - un controller di movimento e un servosistema AC dell'attuatore.
Il disco a codice ottico è il sensore di spostamento più utilizzato nel sistema di controllo numerico a circuito semichiuso.Rispetto al sensore di spostamento induttivo, presenta i vantaggi di una buona stabilità, buone caratteristiche dinamiche, forte capacità anti-interferenza e facile connessione con il controller di posizione.Tuttavia, poiché l'encoder ottico è un sensore di spostamento angolare, è necessario modificare il componente meccanico per rilevare lo spostamento relativo del fuoco laser e della superficie del pezzo.Utilizziamo la rotazione dell'ingranaggio associata all'azionamento del rack e all'encoder ottico per ottenere questa conversione.La struttura specifica non è discussa qui.
Il controller di movimento è un controller di movimento ad asse singolo con funzione di rilevamento della posizione master-slave.Oltre alla funzione di controller di movimento generale, dispone anche di una funzione di tracciamento automatico per la posizione di un segnale dell'encoder ottico.Il tracciamento automatico della posizione della messa a fuoco del laser durante la lavorazione può anche realizzare varie operazioni durante la regolazione del jog.
Poiché il controller di movimento può emettere solo due segnali di impulso o segnali di impulso e direzione, l'azionamento può utilizzare solo un servosistema completamente digitale con ingresso a impulsi.
