能量和焦點(diǎn)位置)進(jìn)行保存，并將對(duì)應(yīng)的Ζ軸位置、反射激光束能量及焦點(diǎn)位置等離散的數(shù)據(jù)存入表格，;然后根據(jù)這些采集到的離散的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合等處理，得到Z軸位置與反射激光束能量及焦點(diǎn)位置的相關(guān)曲線(xiàn)；以便于在后續(xù)切割過(guò)程中，可以根據(jù)反射激光束25的能量和焦點(diǎn)位置再通過(guò)相關(guān)曲線(xiàn)得到Ζ軸坐標(biāo)。
[0058]第四步.在激光切割頭切割過(guò)程中，中央控制器根據(jù)反射激光束25的能量和焦點(diǎn)位置通過(guò)查找表格或曲線(xiàn)的方式確定激光切割頭的Ζ軸坐標(biāo)，并控制Ζ軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)激光切割頭至該點(diǎn)的Ζ軸坐標(biāo)位置，也就是說(shuō):根據(jù)ζ軸位置與反射激光束能量及焦點(diǎn)位置的相關(guān)曲線(xiàn)，在切割過(guò)程中，中央控制器可以根據(jù)面陣CCD20反饋的反射激光束25的能量及焦點(diǎn)位置等，快速判斷此時(shí)Ζ軸與待切割材料7的相對(duì)位置，因此可以通過(guò)中央控制器快速調(diào)整、控制Ζ軸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷、自動(dòng)尋找焦點(diǎn)的功能。
[0059]通過(guò)上面對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和控制方法的描述，本發(fā)明具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0060]1、本發(fā)明中激光切割頭隨動(dòng)裝置能夠自動(dòng)判斷，自動(dòng)尋找焦點(diǎn)位置，即通過(guò)面陣CCD接收到的能量強(qiáng)弱及焦點(diǎn)位置，判斷激光切割頭與待切割材料之間的距離是大于或者小于標(biāo)準(zhǔn)的激光切割頭到待切割材料之間的距離，然后通過(guò)移動(dòng)Ζ軸，帶動(dòng)激光切割頭上下移動(dòng)，逐漸尋找將激光切割頭定位在準(zhǔn)確的位置，即激光束理想聚焦平面位于待切割零件上。
[0061]2、本發(fā)明中激光切割頭隨動(dòng)裝置適用于任何材料的激光切割，采用面陣CCD20作為接收器，探測(cè)靈敏度高，對(duì)于不同的反射率的材料，可以根據(jù)接收器面陣CCD的反饋，調(diào)整反射激光器發(fā)射激光功率，使得反射和漫反射后的光束能量處于面陣CCD合適的測(cè)量范圍內(nèi)，然后通過(guò)面陣CCD進(jìn)行探測(cè)，這樣即保證了本發(fā)明對(duì)任何材料的激光切割都適用。
[0062]3、本發(fā)明中的激光切割頭隨動(dòng)裝置，采用光學(xué)及光電探測(cè)的方式，可以針對(duì)待切割材料表面不平整、變形等，實(shí)時(shí)調(diào)整切割頭的高低，使得激光切割頭隨待切割材料表面的不平整、變形等調(diào)整，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)的功能。
[0063]實(shí)施例二
[0064]本實(shí)施例的其他方面與實(shí)施例一相同，不同之處在于:本實(shí)施例中的發(fā)射激光器13為半導(dǎo)體激光器，其波長(zhǎng)為400nm?1200nm。
[0065]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種精密激光切割頭隨動(dòng)裝置，包括激光切割頭及控制所述激光切割頭上下移動(dòng)的Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于:還包括設(shè)置于激光切割頭一側(cè)的發(fā)射器，用于發(fā)出一探測(cè)激光束(16)至待切割零件(7)的表面，設(shè)置于激光切割頭另一側(cè)的接收器，用于接收探測(cè)激光束在待切割零件(7)的表面反射所產(chǎn)生的反射激光束(25)，以及與發(fā)射器、接收器和Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接的中央控制器，用于根據(jù)接收器所接收的反射激光束(25)的能量和焦點(diǎn)位置控制Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光切割頭上下移動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置，其特征在于:所述發(fā)射器包括設(shè)置于激光切割頭一側(cè)的發(fā)射器外殼(11)，安裝于發(fā)射器外殼(11)內(nèi)的發(fā)射器控制板(12)、發(fā)射激光器(13)和探測(cè)激光束擴(kuò)束系統(tǒng)(14)，及設(shè)置于發(fā)射器外殼(11)上的發(fā)射器窗口(15)，所述發(fā)射器控制板(12)通過(guò)一發(fā)射器供電及控制線(xiàn)(10)與發(fā)射激光器(13)連接，所述發(fā)射激光器(13)、探測(cè)激光束擴(kuò)束系統(tǒng)(14)和發(fā)射器窗口(15)依次對(duì)應(yīng)設(shè)置，且所述發(fā)射器控制板(12)還與中央控制器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置，其特征在于:所述接收器包括設(shè)置于激光切割頭另一側(cè)的接收器外殼(17)，安裝于接收器外殼(17)內(nèi)的接收器控制板(18)、面陣CCD(20)、小孔光闌(21)、接收器濾光片(22)和反射激光束聚焦系統(tǒng)(23)，及設(shè)置于接收器外殼(17)上的接收器窗口(24)，所述接收器控制板(18)通過(guò)一接收器供電及控制線(xiàn)(19)與面陣CCD(20)連接，所述面陣CCD(20)、小孔光闌(21)、接收器濾光片(22)、反射激光束聚焦系統(tǒng)(23)和接收器窗口(24)依次對(duì)應(yīng)設(shè)置，且所述接收器控制板(18)還與中央控制器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置，其特征在于:所述激光切割頭包括切割頭本體，由上至下設(shè)置于切割頭本體內(nèi)的激光擴(kuò)束系統(tǒng)(1)、聚焦鏡(3)、保護(hù)鏡(4)和噴嘴￠)，在所述切割頭本體上還設(shè)有一用于為噴嘴(6)提供高壓氣體的輔助氣體入口(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置，其特征在于:所述噴嘴(6)與切割頭本體之間還設(shè)有一機(jī)械轉(zhuǎn)接板(26)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置，其特征在于:所述發(fā)射激光器(13)為半導(dǎo)體激光器，其波長(zhǎng)為400nm?1200nm。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于:該方法包括以下步驟， 步驟S1.通過(guò)中央控制器確定并記錄激光切割頭的Z軸零點(diǎn)位置； 步驟S2.通過(guò)Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制激光切割頭由零點(diǎn)位置向上移動(dòng)，并且中央控制器實(shí)時(shí)記錄激光切割頭的Z軸坐標(biāo)、反射激光束(25)的能量和焦點(diǎn)位置； 步驟S3.中央控制器將所記錄的不同位置的激光切割頭的Z軸坐標(biāo)、反射激光束(25)的能量和焦點(diǎn)位置制成表格，并繪制相關(guān)曲線(xiàn)； 步驟S4.在激光切割頭切割過(guò)程中，中央控制器根據(jù)反射激光束(25)的能量和焦點(diǎn)位置通過(guò)查找表格或曲線(xiàn)的方式確定激光切割頭的Z軸坐標(biāo)，并控制Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)激光切割頭至該點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)位置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于:所述步驟S1的具體過(guò)程為，通過(guò)中央控制器控制Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光切割頭的噴嘴(6)貼近待切割零件(7)的上表面，并記錄此時(shí)Z軸的位置S，將該位置S作為Z軸零點(diǎn)位置。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于:所述步驟S1中還包括設(shè)定一 Z軸零點(diǎn)位置修正值T，且所述Z軸零點(diǎn)位置為S-T。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置的控制方法，其特征在于:所述步驟S2的具體過(guò)程為， 步驟S21.通過(guò)中央控制器設(shè)定Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)每次向上移動(dòng)的間距M，設(shè)定調(diào)節(jié)Z軸的范圍N，以及設(shè)定每次移動(dòng)后數(shù)據(jù)采集的時(shí)間L，其中N為Μ的整數(shù)倍數(shù)； 步驟S22.中央控制器控制Ζ軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)依次向上移動(dòng)N/Μ次，在每次移動(dòng)間距Μ后停留時(shí)間L，中央控制器記錄此位置的反射激光束(25)的能量和焦點(diǎn)位置，并將Ζ軸位置、反射激光束(25)的能量和焦點(diǎn)位置保存。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種精密激光切割頭隨動(dòng)裝置及其控制方法。隨動(dòng)裝置包括激光切割頭及控制所述激光切割頭上下移動(dòng)的Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，設(shè)置于激光切割頭一側(cè)的發(fā)射器，用于發(fā)出一探測(cè)激光束至待切割零件的表面，設(shè)置于激光切割頭另一側(cè)的接收器，用于接收探測(cè)激光束在待切割零件的表面反射所產(chǎn)生的反射激光束，與發(fā)射器、接收器和Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接的中央控制器，用于根據(jù)接收器所接收的反射激光束的能量和焦點(diǎn)位置控制Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光切割頭上下移動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)中央控制器來(lái)根據(jù)接收器所接收的反射激光束的能量和焦點(diǎn)位置控制Z軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光切割頭上下移動(dòng)，以進(jìn)入激光束的理想聚焦平面，該方法適用于任何材料的切割。
【IPC分類(lèi)】B23K26/38, B23K26/08, B23K26/70
【公開(kāi)號(hào)】CN105269154
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410248089
【發(fā)明人】趙建濤, 肖磊, 楊錦彬, 寧艷華, 高云峰
【申請(qǐng)人】大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年6月5日