레이저 절단 초점 위치 자동 추적 시스템의 제어 정확도는 레이저 절단 처리 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
유도성 LVDT 센서 또는 정전용량 센서와 단일 칩 마이크로컴퓨터로 구성된 제어 시스템은 낮은 간섭 방지 능력, 낮은 동적 응답 품질, 열악한 개방성과 같은 단점이 있습니다.본 논문에서는 디지털 광 인코더와 모션 컨트롤러로 구성된 제어 시스템을 소개한다.범용 모션 컨트롤러를 제어 시스템으로 사용하여 시스템의 제어 품질, 개방성, 안정성 및 신뢰성을 향상시켜 위의 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
레이저 절단 초점 위치 자동 추적 시스템을 연구하는 것은 두 가지 측면에서 고려할 수 있습니다.
(1) 레이저 초점과 가공 대상물 사이의 상대 위치를 안정적이고 안정적이며 편리하게 감지하는 방법
레이저 가공은 비접촉 가공으로 초점 위치를 직접 감지할 수 없으며, 초점 거울과 가공물 표면 사이의 거리에 따라 초점 위치가 결정됩니다.따라서, 포커싱 미러와 피처리체 표면 사이의 거리를 검출함으로써, 레이저 포커스와 피처리체 표면의 상대적인 위치를 간접적으로 검출하는 것이 일반적인 방법이다.
일반적으로 감지 방법은 접촉식과 비접촉식으로 나뉩니다.
접촉 센서는 기계식 변속기와 포커싱 미러와 물체 표면의 상대 변위를 제어 시스템에서 사용할 전압으로 변환하는 일부 선형 변위 센서(일반적으로 유도 센서)로 구성됩니다.
비접촉식 센서는 광학 헤드에 용량성 및 유도성 와전류 센서가 장착되어 있으며 광학 헤드에 있는 센서의 커패시턴스 또는 인덕턴스의 변화를 사용하여 포커싱 미러와 표면 사이의 상대적인 거리를 감지합니다. 처리 개체.
이 두 가지 감지 방법은 서로 다른 응용 프로그램을 위한 것입니다.정전용량형 비접촉식 센서는 접촉식 센서를 사용하는 것이 편리하지 않기 때문에 3D 레이저 금속 가공 응용 분야에 주로 사용됩니다.다른 경우에는 접촉 센서를 사용하는 것이 더 적합합니다.
그러나 두 센서 모두 아날로그 신호로 감지되며 레이저 절단 공정 중에 가공 영역에서 이온화가 발생하여 전자기 간섭을 형성하여 감지 결과에 영향을 미칩니다.한편, 유도성 LVDT 센서의 응답 주파수는 낮습니다.제어 시스템의 동적 특성에 영향을 미치는 이러한 문제는 시급히 해결해야 할 문제입니다.
(2) 레이저 초점의 변화와 처리 대상물의 위치를 감지한 후 편차를 신속하게 보상하는 방법, 즉 위치 추종 시스템의 설계 문제.
일반적인 별도의 초점 추적 시스템은 마이크로 컨트롤러의 최소 시스템 제어 스테퍼 모터를 사용하여 구현됩니다.단일 칩 마이크로 컴퓨터의 성능이 상대적으로 단순하기 때문에 더 복잡한 제어 전략을 구현하기 어렵고 일반 스테핑 모터의 동적 특성이 상대적으로 열악하여 레이저 초점 추적의 빠른 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.
상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 광학식 엔코더를 변위센서로 사용하고 모션컨트롤러의 마스터-슬레이브 트래킹(전자기어) 기능을 이용하여 초점 위치를 빠르게 보상하는 모션컨트롤러 기반의 레이저 초점 자동추적 시스템을 소개한다. 오류.
2 제어 시스템 하드웨어 설계
제어 시스템은 레이저 초점 위치 센서 - 광학 인코더, 컨트롤러 - 모션 컨트롤러 및 액추에이터 AC 서보 시스템으로 구성됩니다.
광학 코드 디스크는 반 폐쇄 루프 수치 제어 시스템에서 가장 널리 사용되는 변위 센서입니다.유도 변위 센서와 비교할 때 안정성이 우수하고 동적 특성이 우수하며 간섭 방지 기능이 강하고 위치 컨트롤러와 쉽게 연결할 수 있습니다.그러나 광학 엔코더는 각 변위 센서이기 때문에 레이저 초점과 공작물 표면의 상대적인 변위를 감지하기 위해 기계 구성 요소를 변경할 필요가 있습니다.우리는 이 변환을 달성하기 위해 랙 드라이브 및 광학 인코더와 관련된 기어 회전을 사용합니다.특정 구조는 여기에서 설명하지 않습니다.
모션 컨트롤러는 위치 마스터-슬레이브 추적 기능이 있는 단축 모션 컨트롤러입니다.일반적인 모션 컨트롤러의 기능 외에도 광학 인코더 신호의 위치에 대한 자동 추적 기능도 있습니다.가공 중 레이저 초점 위치의 자동 추적은 조그 조정 중에도 다양한 작업을 수행할 수 있습니다.
모션 컨트롤러는 두 개의 펄스 신호 또는 펄스 및 방향 신호만 출력할 수 있기 때문에 드라이브는 펄스 입력이 있는 전체 디지털 서보 시스템만 사용할 수 있습니다.
