信相互配合，框圖結(jié)構(gòu)見圖1。其中Z軸調(diào)高系統(tǒng)為主要硬件設(shè)計(jì)部分，負(fù)責(zé)高度信息采集和Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為從屬執(zhí)行機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)控制卡負(fù)責(zé)向Z軸調(diào)高系統(tǒng)發(fā)送高度采集指令和計(jì)算補(bǔ)償值，并發(fā)送給Z軸調(diào)高系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)控制中心功能。
[0028]Z軸調(diào)高系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、工件高度采集部分、信息傳輸部分組成，結(jié)構(gòu)關(guān)系見圖2。
[0029]Z軸調(diào)高系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用TI數(shù)字信號(hào)處理器F2808作為控制核心，所有電機(jī)控制SVPffM等由此編寫實(shí)現(xiàn);三相電機(jī)逆變采用大電流MOSFET管75NF75搭建；電機(jī)電流閉環(huán)需采集電機(jī)相電流，采用雙電阻法采集相電流;電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分還具有溫度采集電路、過流保護(hù)電路、硬件剎車電路、電壓監(jiān)測(cè)電路;具體見圖3。
[0030]Z軸調(diào)高系統(tǒng)工件高度采集部分采用電阻式位移傳感器，位移行程50mm。傳感器信號(hào)處理電路采用差分運(yùn)算放大器，有效減小共模噪聲，放大器輸出添加幅值保護(hù)電路，確保信號(hào)不超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的允許范圍。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的采集速度，F(xiàn)2808芯片12位的采集分辨率有效保證高度信號(hào)的準(zhǔn)確可靠。具體見圖4。
[0031]Z軸調(diào)高系統(tǒng)信息傳輸部分由Z軸驅(qū)動(dòng)器裝置到運(yùn)動(dòng)控制卡的數(shù)據(jù)傳輸，采用自主發(fā)明的N-BUS總線實(shí)現(xiàn)。N-BUS總線采用隔離電源:5V直流電源，由主設(shè)備提供，用于主設(shè)備控制系統(tǒng)與N-BUS總線的信號(hào)隔離。從設(shè)備的控制系統(tǒng)與N-BUS總線是否信號(hào)隔離不做強(qiáng)制要求，如果信號(hào)隔離，需使用此路電源。
[0032 ] N-BUS總線具有3路輸入信號(hào)和I路輸出信號(hào)組成。輸入、輸出方向均以主設(shè)備方向確定。輸入信號(hào)分別定義為急停信號(hào)、暫停信號(hào)和其它信號(hào)。輸出信號(hào)功能定義為使能信號(hào)。
[0033]Z軸調(diào)高系統(tǒng)信息傳輸部分由運(yùn)動(dòng)控制卡到Z軸驅(qū)動(dòng)器裝置的補(bǔ)償高度數(shù)據(jù)傳輸，采用脈寬調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)，這里規(guī)定信號(hào)周期，補(bǔ)償高度O值對(duì)應(yīng)50%的占空比脈寬，正向補(bǔ)償值和負(fù)向補(bǔ)償值分別對(duì)應(yīng)50 %——100 %占空比和O %——50 %占空比。
[0034]2.尚度彳目息米集方法
[0035]首先在運(yùn)動(dòng)控制卡端設(shè)置加工材料的尺寸和欲采集的高度點(diǎn)個(gè)數(shù)，運(yùn)動(dòng)控制卡根據(jù)這些信息確定高度點(diǎn)采集坐標(biāo)。運(yùn)動(dòng)控制卡控制安裝有位移傳感器的切割頭移動(dòng)到第一個(gè)采集點(diǎn)，通過N-BUS總線發(fā)送采集高度的命令給Z軸調(diào)高系統(tǒng)，Z軸調(diào)高系統(tǒng)完成采集后把高度信息通過N-BUS總線傳送回運(yùn)動(dòng)控制卡，控制卡記錄下此坐標(biāo)下高度值，繼續(xù)移動(dòng)到相鄰另一個(gè)采集點(diǎn)，重復(fù)操作。直到所有采集點(diǎn)高度信息采集完成。
[0036]采集點(diǎn)分布說明:按照材料長度和寬度等距離劃分，以方格形式采集。圖5顯示了具體的采集方法。
[0037]3.切割過程補(bǔ)償方法
[0038]切割過程中，運(yùn)動(dòng)控制卡根據(jù)相鄰4個(gè)采集點(diǎn)的高度信息計(jì)算在此區(qū)域內(nèi)切割軌跡的高度補(bǔ)償信息，切割頭在沿軌跡進(jìn)行切割過程中，運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)時(shí)通過脈寬信號(hào)發(fā)送補(bǔ)償信息到Z軸調(diào)高系統(tǒng)，Z軸立刻進(jìn)行高度跟隨補(bǔ)償。整個(gè)切割過程高度都會(huì)自動(dòng)根據(jù)預(yù)存的高度信息進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:工件平整度預(yù)采集裝置包括Z軸調(diào)高系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制卡，兩者通過通信相互配合;其中Z軸調(diào)高系統(tǒng)負(fù)責(zé)高度信息采集和Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)控制卡負(fù)責(zé)向Z軸調(diào)高系統(tǒng)發(fā)送高度采集指令和計(jì)算補(bǔ)償值，并發(fā)送給Z軸調(diào)高系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償;Z軸調(diào)高系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、工件高度采集部分、信息傳輸部分組成； 其中，采集高度信息的過程為:設(shè)置高度采集點(diǎn)個(gè)數(shù)，所有高度采集位置均勻的分布在加工材料平面上；系統(tǒng)采集完所需的高度信息后，切割頭回到加工原點(diǎn)，開始加工過程，加工過程中運(yùn)動(dòng)控制卡根據(jù)運(yùn)行軌跡和高度信息對(duì)Z軸調(diào)高系統(tǒng)通過脈寬調(diào)制信號(hào)實(shí)時(shí)發(fā)送高度補(bǔ)償信息，Z軸進(jìn)行高度補(bǔ)償。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:被加工材料的高度信息是預(yù)先采集記錄，通過N-BUS總線傳送給運(yùn)動(dòng)控制卡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:運(yùn)動(dòng)控制卡根據(jù)采集的離散高度值，計(jì)算在相鄰4個(gè)采集點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域內(nèi)的高度補(bǔ)償信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:系統(tǒng)可以根據(jù)被加工材料的平整度和尺寸信息，設(shè)定采集點(diǎn)間隔，適當(dāng)調(diào)整采集密度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:所采集的高度信息通過N-BUS總線，以IMb i t/s的速率傳送給運(yùn)動(dòng)控制卡。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:在工件加工過程當(dāng)中，運(yùn)動(dòng)控制卡在當(dāng)前位置的高度補(bǔ)償信息通過脈寬調(diào)制信號(hào)傳輸/模擬電壓信號(hào)傳輸/N-BUS總線傳輸?shù)姆绞较掳l(fā)給Z軸調(diào)高系統(tǒng)，進(jìn)行高度調(diào)整。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:系統(tǒng)高度傳感器采用電阻式線性位移傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于:Z軸調(diào)高系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用矢量控制算法的細(xì)分驅(qū)動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于數(shù)控激光切割系統(tǒng)的工件平整度預(yù)采集裝置，其特征在于：所述的采集裝置涉及三部分內(nèi)容：硬件組成、高度信息采集方法、切割過程補(bǔ)償方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：可用于非金屬材料的加工高度調(diào)整，預(yù)先采集加工材料的高度信息，加工的過程當(dāng)中可以根據(jù)預(yù)采集的高度信息和切割頭運(yùn)行軌跡對(duì)高度進(jìn)行補(bǔ)償，消除或減小了工件加工中容易出現(xiàn)的由于高度變化造成的激光聚焦不良產(chǎn)生的切割不徹底、工件粘連、切縫過寬的問題。
【IPC分類】G05B19/414
【公開號(hào)】CN105589412
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610030505
【發(fā)明人】徐海軍
【申請(qǐng)人】北京熱刺激光技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日