本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，特別涉及一種CO2激光切割功率控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

CO2激光切割控制系統(tǒng)是利用聚焦的高功率激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化或燒蝕，同時(shí)通過(guò)設(shè)定特定的軌跡，在工件上加工出預(yù)期圖形形狀。CO2激光管的功率是通過(guò)CO2激光器來(lái)控制的，運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)控制CO2激光器來(lái)控制CO2激光管的出光功率的大小，通常CO2用來(lái)控制激光功率大小的接口為模擬量(0～5V)。所以只要運(yùn)動(dòng)控制器輸出一個(gè)模擬量(0～5V)給CO2激光器，就可以間接的控制CO2激光管的功率大小。

現(xiàn)有的方案主要是通過(guò)外接一個(gè)可變電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻的阻值來(lái)輸出一個(gè)0～5V的電壓給CO2激光器。這個(gè)方案的最大缺點(diǎn)就是在一個(gè)切割運(yùn)動(dòng)中，CO2激光管的功率是一個(gè)恒定值，而切割路徑的速度是不斷變化的，這就導(dǎo)致在速度低的地方激光燒蝕工件材料要嚴(yán)重一點(diǎn)，而速度高的地方激光燒蝕工件的程度有可能還不足，無(wú)法達(dá)到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種切割功率隨切割速度不斷變化、到達(dá)均勻切割的CO2激光切割功率控制方法及系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種CO2激光切割功率控制方法，包括以下步驟，

S1、預(yù)先設(shè)定切割路徑的最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率；

S2、切割開(kāi)始后，運(yùn)動(dòng)控制器采集當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度；

S3、根據(jù)最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率、當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度計(jì)算當(dāng)前的切割功率；

S4、根據(jù)當(dāng)前的切割功率進(jìn)行切割。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算當(dāng)前的切割功率為：

其中，P_t為當(dāng)前的切割功率，P_max為最大功率，P_min為最小功率，V_max為最大速度，V_min為最小速度，V_t為當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度。

進(jìn)一步地，所述當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度的采集周期為1ms。

本發(fā)明同時(shí)提供一種CO2激光切割功率控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理器、運(yùn)動(dòng)控制器、CO2激光管，所述數(shù)據(jù)處理器、所述運(yùn)動(dòng)控制器、所述CO2激光管依次連接，

所述數(shù)據(jù)處理器中預(yù)先存儲(chǔ)有當(dāng)前切割路徑的最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率；

運(yùn)動(dòng)控制器，用于切割開(kāi)始后采集當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度，并將所述運(yùn)動(dòng)矢量速度發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元中，；

所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率、當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度得到當(dāng)前的切割功率信號(hào)，并將所述當(dāng)前的切割功率信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制器；

所述運(yùn)動(dòng)控制器控制C02激光管發(fā)出所述切割功率的激光進(jìn)行切割。

進(jìn)一步地，所述當(dāng)前的切割功率為：

其中，P_t為當(dāng)前的切割功率，P_max為最大功率，P_min為最小功率，V_max為最大速度，V_min為最小速度，V_t為當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度。

進(jìn)一步地，所述當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度的采集周期為1ms。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)控制器包括依次連接的施密特觸發(fā)器及DA轉(zhuǎn)換電路；所述施密特觸發(fā)器用于將所述切割功率信號(hào)進(jìn)行反相整形、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換后發(fā)送至C02激光管。

進(jìn)一步地，所述施密特觸發(fā)器為芯片SN74HC14。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理器為FPGA芯片。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理器與所述運(yùn)動(dòng)控制器之間還設(shè)置有高速光耦

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的CO2激光切割功率控制方法能夠?qū)崟r(shí)精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時(shí)，也能達(dá)到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的CO2激光切割功率控制方法流程框圖。

圖2是本發(fā)明的CO2激光切割功率控制系統(tǒng)模塊框圖。

圖3是本發(fā)明的CO2激光切割功率控制系統(tǒng)電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù) 均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

圖1是本發(fā)明的CO2激光切割功率控制方法流程框圖，包括以下步驟，

S1、預(yù)先設(shè)定切割路徑的最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率；

S2、切割開(kāi)始后，運(yùn)動(dòng)控制器采集當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度；

S3、根據(jù)最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率、當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度計(jì)算當(dāng)前的切割功率；

S4、根據(jù)當(dāng)前的切割功率進(jìn)行切割。

一般的，在一次切割過(guò)程中，根據(jù)圖紙預(yù)先設(shè)計(jì)好切割程序，由于在切割過(guò)程中切割路徑的速度可能是不斷變化的，然而，切割速度是無(wú)法自由控制的，因此本發(fā)明通過(guò)利用功率和速度間的函數(shù)關(guān)系，將不可控的速度變量轉(zhuǎn)換為可控的功率變量，實(shí)時(shí)控制激光發(fā)射功率。

本發(fā)明的CO2激光切割功率控制方法能夠?qū)崟r(shí)精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時(shí)，也能達(dá)到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述計(jì)算當(dāng)前的切割功率為：

其中，P_t為當(dāng)前的切割功率，P_max為最大功率，P_min為最小功率，V_max為最大速度，V_min為最小速度，V_t為當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度的采集周期為1ms。

當(dāng)然，采集周期越短，控制精度就越高，對(duì)設(shè)備性能的要求也就越高，在具體實(shí)施中，可根據(jù)實(shí)際對(duì)工件的精度要求來(lái)控制采集周期。

本發(fā)明同時(shí)提供一種CO2激光切割功率控制系統(tǒng),具體的，參看圖2，本 發(fā)明同時(shí)提供一種CO2激光切割功率控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理器1、運(yùn)動(dòng)控制器2、CO2激光管3，所述數(shù)據(jù)處理器1、所述運(yùn)動(dòng)控制器2、所述CO2激光管3依次連接，

所述數(shù)據(jù)處理器1中預(yù)先存儲(chǔ)有當(dāng)前切割路徑的最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率；

運(yùn)動(dòng)控制器2，用于切割開(kāi)始后采集當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度，并將所述運(yùn)動(dòng)矢量速度發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元1中，；

所述數(shù)據(jù)處理器1還用于根據(jù)最大速度、最小速度、最大速度對(duì)應(yīng)的最大功率、最小速度對(duì)應(yīng)的最小功率、當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度得到當(dāng)前的切割功率信號(hào)，并將所述當(dāng)前的切割功率信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制器2；

所述運(yùn)動(dòng)控制器2控制C02激光管3發(fā)出所述切割功率的激光進(jìn)行切割。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述當(dāng)前的切割功率為：

其中，P_t為當(dāng)前的切割功率，P_max為最大功率，P_min為最小功率，V_max為最大速度，V_min為最小速度，V_t為當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述當(dāng)前切割的運(yùn)動(dòng)矢量速度的采集周期為1ms。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述運(yùn)動(dòng)控制器包括依次連接的施密特觸發(fā)器及DA轉(zhuǎn)換電路；所述施密特觸發(fā)器用于將所述切割功率信號(hào)進(jìn)行反相整形、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換后發(fā)送至C02激光管。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述施密特觸發(fā)器為芯片SN74HC14。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)處理器為FPGA芯片。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述數(shù)據(jù)處理器1與所述運(yùn)動(dòng)控制器2之間還設(shè)置有高速光耦，參看圖3，這樣，F(xiàn)PGA電路11發(fā)出的切割功率信號(hào)通過(guò)該高 速光耦4傳遞至運(yùn)動(dòng)控制器2，再進(jìn)一步經(jīng)運(yùn)動(dòng)控制器2處理后發(fā)送至CO2激光管，這樣就可有效避免數(shù)據(jù)處理器1受到CO2激光管瞬時(shí)高壓帶來(lái)的外部干擾。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限制于上述實(shí)施方式，在不脫離本申請(qǐng)的權(quán)利要求的精神和范圍情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種修改或改型。