激光切割机随动系统

一种激光切管机用随动托料机的原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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激光切割Z轴位置随动控制系统设计孙玉国;刘慧颖【摘要】针对激光切割和等离子切割等特种加工过程中需要实时调整切割头与板材间隙的问题,研制一款位移随动控制系统.采用AD7746电容转换器实现了毫米级间隙测量;以STC15单片机作为控制器对丝杆螺母机构进行PID闭环控制;编写RS-485上位机监控程序.实验结果表明:所研制的随动控制系统间隙跟随精度+0.1mm,最大跟随速度50mm/s,这为今后研制高速跟随控制系统奠定了基础.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)012【总页数】3页(P16-18)【关键词】激光切割;随动系统;微小间隙检测;PID控制律【作者】孙玉国;刘慧颖【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TG4850 引言在激光切割和等离子切割等特种加工过程中，要求切割头与板材之间始终保持一定的间隙值（典型范围为1～3 mm）：间隙值过小会烧灼板材，间隙值过大则聚光能量不足、加工件出现毛刺[1-3]。

从运动控制原理来看，这是一个典型的位移随动负反馈控制系统[4-8]。

目前，国内激光切割和等离子切割设备生产厂家一般不具备位移随动控制系统的研发能力，多通过购买国外的调高器与设备的X、Y轴实现联动。

鉴于以上工程背景，设计一款丝杆螺母驱动的位移随动控制系统，其跟随精度+0.1 mm，最大跟随速度50 mm/s，可望为国内激光切割设备生产厂家的自主研发提供理论参考。

1 位移随动控制系统框图位移随动控制系统框图如图1所示：受机架振动和板材自身凹凸不平的影响，切割头与板材之间的间隙会时刻发生变化，可由变间隙式电容传感器检测。

通过PID 负反馈控制，可在线调节滚珠丝杠滑台的运动速度和运动方向，从而实时调整切割头与板材之间的间隙值。

可通过RS-485接口与工控机进行通信，以便于Z轴间隙数的设定以及与X、Y轴控制系统的集成。

激光数控切割中的高度自动跟随控制作者：刘里吉来源：《科学与财富》2018年第01期摘要：本文主要是探讨分析激光数控切割中的高度自动跟随控制。

全面分析该系统组成。

跟踪控制策略和传感器工作。

在此基础之上分析系统软件流程图和硬件流程图。

希望能够为相关技术人员提供参考性价值。

关键词：激光数控切割；高度自动跟随控制高度自动跟随在激光数控切割当中占据重要性位置，激光焦点在工件上的位置一致性和准确性在较大程度上对切割质量产生影响。

国内外都是使用电容高度跟踪技术，该种跟踪技术与氧焰切割虽然在本质上相同，但是在处理信号方面却存在较大的差异性。

激光主要是借助于电容高度跟随的电容信号进行处理，只要是应用微处理器数字控制，采集以及补偿等技术，与传统的模数电路信号处理技术相比较，该项技术能够在较大程度上改善响应向和精度性等。

1.简述高度自动跟随系统高度自动跟随系统都具备同样的问题，就是如何能够更好地与控制器之间进行配合。

现阶段，市场当中的激光电容高度自动跟随系统在实际工作期间都是独立存在的，并且只能提供与数控之间的接口。

这就导致激光切割机在实际应用期间需要处理较多问题，主要表现在：（1）在切割机当中的切割程序当中如何进行高度自动跟随的自动开启，是否能够自定义设置自动跟随的高度。

（2）在实际切割操作当中，怎样能够实现调高器和数控器不在同一时间内进行操作，在切割期间如何只开启数控器的操作。

（3）针对调高器与数控器之间的信号连接方式如何进行简化。

为了全面确保解决以上问题，需要将激光高度跟随系统进行内部设置，需要使激光高度随着系统一起向数控器发射高度信号，以及碰枪时自动抬枪动作，自动跟随功能。

手动升降控制以及跟随速度控制等都能够借助于数控器实现。

需要摒弃激光高度自动跟随系统当中的数控信号接口和电机控制方式等。

该种方式在较大程度上能够对调高器和数控器进行高度集成化作用。

这样能够更加简洁，方便地设计激光数控切割机的高度控制。

使用内置方式的高度跟随系统，能够实现与高度控制的各项功能，比如蛙跳运动，在数控切割机当中进行“蛙跳”选项设置之后，其主要的程序形式如下：此次研究当中的“蛙跳”方法主要是按照参数调节型进行设置，按照数控器功能，能够在此基础之上设计智能化的“蛙跳”方式：首先，理想“蛙跳”，在下个起割点跳到穿孔高度，如图2所示；其次，过长“蛙跳”，在下个起割点时没有下降到穿孔高度，如图3所示；最后就是过短蛙跳：没有到下个起割点之前已经下降到穿孔高度，如图4所示。

专利名称：随动控制式圆管激光切割机专利类型：实用新型专利
发明人：宋维建,许广军
申请号：CN201220719883.8
申请日：20121224
公开号：CN203124967U
公开日：
20130814
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种随动控制式圆管激光切割机，它包括底座、横梁和切割头，所述的底座上设置有沿X轴方向的轨道，横梁设置有沿Y轴方向铺设的导轨,横梁上设置有托板，托板上设置有Z向导轨。

数控系统通过控制Y轴电机和Z轴电机的工作，调整切割头相对于管材在Y轴方向和Z轴方向的距离。

本实用新型能够跟随管材的变形和摆动来切割管材，保证切割质量。

申请人：苏州领创激光科技有限公司
地址：215300 江苏省苏州市昆山市中华园西路1881号苏州领创激光科技有限公司
国籍：CN
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激光切割机如何选择运动控制系统激光切割机是目前主流的工业加工设备之一，由于其高效精准，柔性化好等优点，在服装、鞋类、皮包、玩具、广告等诸多行业都有非常广泛的应用。

目前，激光切割机的运动控制系统主要解决方案是激光板卡，既激光运动控制卡。

运动控制卡是基于PC总线的上位控制单元，其构成包括控制面板及PC机两部分，运动控制卡具有开放性好，速度和精度高，灵活性强、用户界面友好、成本可控等优点。

运动控制卡是激光切割机控制系统的核心模块，相当于人体的大脑，自然是重要无比的，那么，我们该如何选择运动控制系统呢？从稳定性来说：工业生产环境复杂，各种大型器械和电路接线都会产生较强的电磁干扰，相对于运动控制器和软PLC等解决方案，运动控制卡的刚干扰能力相对较弱，稳定性也稍逊一筹，所以在面对强干扰环境下，尤其需要注意激光控制卡本身的稳定性。

激光控制卡的稳定性一方面在于板卡本身的抗干扰能力，另一方在于PC和连接线的刚干扰能力，可查看相应部件是否有做屏蔽层，是否有暴露风险等。

从运行性能来说：激光切割机在加工过程中需要大量的运算，包括速度、角度、功率、排版、加工路径、插补等，除此之外，PC本身系统运行也需要性能支持，这就要求运动控制卡本和PC机都具有良好的性能，才能保持长时间稳定加工。

从功能性来说：不同行业的激光切割机，所需要侧重的功能也不同，例如服装行业的激光激光机，就需要识别好面料的褶皱和变形；钣金加工行业，可能需要强化高反射材料的加工工艺，或者是带膜切割以及带涂料切割能力；此外还有各个厂家根据自己需求增配的视觉识别、自动上下料等功能要求。

激光切割机经过多年发展，已经是一项非常成熟的技术了，目前行业中国内外生产厂家众多，各品牌之间特点也不尽相同，对于不同行业的客户来说，挑选切割机和控制系统，应该从自身场地条件和生产需求出发，选择最适合自己的才好。

(10)授权公告号 (45)授权公告日 2015.02.11C N 204148719U (21)申请号 201420479679.2(22)申请日 2014.08.25B23K 26/08(2014.01)B23K 26/38(2014.01)(73)专利权人江苏津荣激光科技有限公司地址212217 江苏省镇江市扬中市八桥镇永兴村(72)发明人陆荣鑑(74)专利代理机构南京同泽专利事务所(特殊普通合伙) 32245代理人蔡晶晶(54)实用新型名称一种激光切割设备的激光头随动系统(57)摘要本实用新型涉及一种激光切割设备的激光头随动系统，属于激光应用技术领域。

该系统包括激光头、工件和控制电路，控制电路包括依次串联的谐振器、施密特触发器和鉴频器；激光头和工件构成一个谐振电容器连接在谐振器上；鉴频器的输出端连接激光切割设备的控制器上。

本实用新型采用高频谐振电路，高频信号（4M 以上）经过分频后频率可达1K~2K ，检测精度高，在检测过程中抗干扰能力强，在高噪声的工业环境下能够精确反应切割头与板间的距离。

信号以数字形式进行传输，无需A/D 和D/A 转换，信号无衰减，且不会影响随动系统的响应速度。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书2页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书2页 附图3页(10)授权公告号CN 204148719 U1.一种激光切割设备的激光头随动系统，包括激光头和控制电路，其特征在于：所述控制电路包括依次串联的谐振器、施密特触发器和鉴频器；所述激光头与待切割工件构成一个谐振电容器连接在所述谐振器上；所述鉴频器的输出端连接激光切割设备的控制器上。

2.根据权利要求1所述的激光切割设备的激光头随动系统，其特征在于：所述施密特触发器和鉴频器之间串联有分频器。

3.根据权利要求1所述的激光切割设备的激光头随动系统，其特征在于：所述施密特触发器和谐振器之间串联有放大器。

一种基于单目视觉的激光切割随动系统及方法我跟你说啊，这基于单目视觉的激光切割随动系统及方法，我可是折腾了好久才有点头绪。

一开始的时候，我真是瞎摸索啊。

我就知道单目视觉是这个系统的关键，它得去感知工件的各种信息，我当时想这还不简单嘛。

我就先试着构建这个单目视觉的装置，我收集了一堆的摄像头，然后一个个试，看看哪个成像比较清晰，哪个对光线的适应能力强，这就跟挑苹果一样，得挑出最好的那个来用在这个系统上。

可是我那时候忽略了一个很重要的问题，就是这个视觉系统和激光切割的协同性。

我把视觉系统弄好了，但是它跟切割部分就跟仇人似的，完全不配合。

激光切割的时候总是对不上那视觉系统锁定的点，老是切歪或者切不到准确的位置。

我就苦思冥想啊，我想是不是视觉系统的坐标转换有问题呢，就像你本来要去东边的房子，结果指南针指的方向是错的，你肯定到不了。

然后我就开始研究这个坐标转换，查了好多资料，可大多资料讲得都很复杂。

我就试图把这个坐标转换想象成是一场接力赛。

单目视觉先把看到的位置信息传递出去，这个信息就像接力棒一样，下一个环节得稳稳地接住并且准确地把它转化成激光切割头能理解的坐标。

我试了好久去调整这个转换的算法，经过无数次的失败，不断地返工和调整那些参数。

我还遇到过一个问题，就是环境光对单目视觉效果的影响。

有时候光线暗一点或者亮一点，图像就变模糊了。

我一开始真的没太重视这个，后来发现这可不得了。

我试过给这个视觉装置增加遮光罩，就像给眼睛戴上遮光的眼镜一样，试了好几个不同的材质，最后发现一个黑色的厚塑料材质的遮光罩效果还不错。

在这个方法里呀，确定物体的边缘也是挺复杂的。

我开始是用比较简单的算法，但是准确率太低了。

后来我研究了一些比较复杂的图像边缘检测算法，像Canny算子这些。

这个就好比大海捞针，你得用合适的工具才能把针捞出来。

我花了好多时间去测试不同的参数值，才让这个边缘检测能比较准确地找到需要切割的物体边缘。

对于这个激光切割随动系统呢，反馈机制也很重要。

专利名称：一种带随动机构的激光切割机专利类型：实用新型专利
发明人：郭建军
申请号：CN201520955367.9
申请日：20151126
公开号：CN205271153U
公开日：
20160601
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种带随动机构的激光切割机，包括切割头，所述切割头固定有随动机构，所述随动机构包括固定部、距离传感器、铰接部以及随动部；所述固定部与激光头固定并与铰接部铰接，所述随动部一端与铰接部固定，另一端延伸至激光头的下方；所述距离传感器与所述铰接部固定；当激光头向下运动时，所述随动部先于激光头的下端面与物料接触并带动铰接部转动以使距离传感器从动，改变距离传感器的反馈值大小。

这样一来，当激光头向下运动时，随动部会先一步与物料接触，同时由于铰接的关系，所以铰接部转动，会使得固定在铰接部上的距离传感器从动，同样向下运动，就可以根据距离传感器反馈值的大小检测激光头在运动时的实际位置。

申请人：北京源欧森激光设备有限公司
地址：100000 北京市通州区永乐店镇永新路09216号
国籍：CN
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激光切割随动系统的研究刘爱伟【摘要】激光焦点和加工对象的相对位置决定了作用于加工对象上激光光斑和功率密度的大小,因此,二者对加工质量起到至关重要的作用.怎样在激光切割加工过程中保持激光焦点和加工对象之间的相对位置为一合理而恒定的值,就成为激光切割加工中的一项关键技术.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2018(053)003【总页数】3页(P60-62)【关键词】激光切割;传感器;焦点;随动系统【作者】刘爱伟【作者单位】江苏金方圆数控机床有限公司,江苏扬州225009【正文语种】中文【中图分类】TG485激光切割板材时，常会因板材表面起伏不平或加工变形等原因造成聚焦镜相对板材表面的距离发生变化，无法达到最佳切割效果。

为解决该问题，本项目采用EG8010运动控制器研究了激光切割随动系统。

1 工作原理本项目研究的激光切割随动系统采用非接触式电容传感器工作原理，自动检测激光割嘴和被加工件之间的加工间隙，采用传感器和切割头一体化设计，激光割嘴即为电容传感器的敏感元件，它与被加工件形成一个电容，激光割嘴与被加工件表面的间隙变化，造成其电容值随之变化，这个变化的电容值通过前置放大、信号调制、线形处理和放大，PID处理，最终调解出间隙误差信号。

该信号通过伺服驱动单元和机械执行机构（电机、丝杠等），控制切割头上下移动，使激光割嘴和被加工工件之间的间隙固定在系统设定的工作间隙，在切割加工过程中，激光割嘴和被加工件表面之间的间隙不随工件厚度、表面平整度和工件安装高度及位置而变化。

激光聚焦镜和激光割嘴之间的距离一定，因此保证激光割嘴和被加工工件的间隙恒定，即控制了激光焦点在被加工工件的位置，从而实现焦点位置的控制，达到稳定、高质量的切割加工效果。

2 硬件设计和连接激光切割随动系统由传感器、前置放大器、EG8010控制盒等连接部分组成，各部件连接关系如图1所示。

图1 EG8010部件连接关系1.工作台面 2.传感器 3.切割头 4.传感器电缆5.前置放大器 6.传感器电缆3 软件设计3.1 随动系统执行程序随动系统执行程序如下：3.2 控制程序控制程序如图2所示。