Keakuratan kontrol dari sistem pelacakan otomatis posisi fokus pemotongan laser secara langsung memengaruhi kualitas pemrosesan pemotongan laser.
Sistem kontrol yang terdiri dari sensor LVDT induktif atau sensor kapasitif dan komputer mikro chip tunggal memiliki kelemahan seperti kemampuan anti-interferensi yang rendah, kualitas respons dinamis yang buruk, dan keterbukaan yang buruk.Makalah ini memperkenalkan sistem kontrol yang terdiri dari encoder optik digital dan pengontrol gerak.Ini menggunakan pengontrol gerak universal sebagai sistem kontrol untuk meningkatkan kualitas kontrol, keterbukaan, stabilitas dan keandalan sistem, yang secara efektif dapat menyelesaikan masalah di atas.
Mempelajari sistem pelacakan otomatis posisi fokus pemotongan laser dapat dipertimbangkan dalam dua aspek:
(1) Cara mendeteksi posisi relatif antara fokus laser dan objek yang diproses secara stabil, andal, dan nyaman
Pemrosesan laser adalah pemrosesan non-kontak, dan posisi fokus tidak dapat dideteksi secara langsung, dan posisi fokus ditentukan oleh jarak antara cermin pemfokusan dan permukaan objek pemrosesan.Oleh karena itu, metode yang umum adalah mendeteksi jarak antara cermin fokus dan permukaan objek pemrosesan, sehingga secara tidak langsung mendeteksi posisi relatif fokus laser dan permukaan objek pemrosesan.
Umumnya metode deteksi dibagi menjadi tipe kontak dan tipe non-kontak:
Sensor kontak terdiri dari transmisi mekanis dan beberapa sensor perpindahan linier (biasanya sensor induktif) yang mengubah perpindahan relatif cermin fokus dan permukaan objek menjadi tegangan untuk digunakan oleh sistem kontrol.
Sensor non-kontak dilengkapi dengan sensor arus eddy kapasitif dan induktif pada kepala optik, yang menggunakan perubahan kapasitansi atau induktansi sensor pada kepala optik untuk mendeteksi jarak relatif antara cermin pemfokusan dan permukaan lensa. objek pemrosesan.
Kedua metode deteksi ini untuk aplikasi yang berbeda.Sensor non-kontak kapasitif terutama digunakan dalam aplikasi pemrosesan logam laser 3D karena tidak nyaman menggunakan sensor kontak.Dalam kasus lain, lebih cocok menggunakan sensor kontak.
Namun, kedua sensor dideteksi oleh sinyal analog, dan selama proses pemotongan laser, ionisasi dihasilkan di area pemrosesan untuk membentuk interferensi elektromagnetik, yang memengaruhi hasil deteksi.Sedangkan frekuensi respon sensor LVDT induktif rendah.Mempengaruhi karakteristik dinamis dari sistem kontrol, ini adalah masalah yang sangat perlu diselesaikan.
(2) Setelah mendeteksi perubahan fokus laser dan posisi objek pemrosesan, bagaimana cara cepat mengkompensasi penyimpangan, yaitu masalah desain sistem mengikuti posisi.
Sistem pelacakan fokus terpisah yang biasa diimplementasikan menggunakan motor stepper kontrol sistem minimum dari mikrokontroler.Karena kinerja komputer mikro chip tunggal relatif sederhana, sulit untuk menerapkan strategi kontrol yang lebih rumit, dan karakteristik dinamis dari motor penggerak biasa relatif buruk, yang sulit untuk memenuhi persyaratan pelacakan fokus laser yang cepat.
Untuk mengatasi kekurangan di atas, diperkenalkan sistem pelacakan otomatis fokus laser berdasarkan pengontrol gerak, yang menggunakan enkoder optik sebagai sensor perpindahan dan menggunakan fungsi pengontrol gerak master-slave tracking (roda gigi elektronik) untuk mencapai kompensasi posisi fokus yang cepat kesalahan.
2 desain perangkat keras sistem kontrol
Sistem kontrol terdiri dari sensor posisi fokus laser - encoder optik, pengontrol - pengontrol gerak, dan sistem servo AC aktuator.
Disk kode optik adalah sensor perpindahan yang paling banyak digunakan dalam sistem kontrol numerik loop semi-tertutup.Dibandingkan dengan sensor perpindahan induktif, ia memiliki keunggulan stabilitas yang baik, karakteristik dinamis yang baik, kemampuan anti-interferensi yang kuat, dan koneksi yang mudah dengan pengontrol posisi.Namun, karena enkoder optik adalah sensor perpindahan sudut, komponen mekanis perlu diubah untuk mendeteksi perpindahan relatif fokus laser dan permukaan benda kerja.Kami menggunakan rotasi roda gigi yang terkait dengan penggerak rak dan enkoder optik untuk mencapai konversi ini.Struktur spesifik tidak dibahas di sini.
Pengontrol gerak adalah pengontrol gerak sumbu tunggal dengan fungsi pelacakan master-slave posisi.Selain fungsi pengontrol gerak umum, ia juga memiliki fungsi pelacakan otomatis untuk posisi sinyal enkoder optik.Pelacakan otomatis dari posisi fokus laser selama pemesinan juga dapat mencapai berbagai operasi selama penyesuaian jog.
Karena pengontrol gerak hanya dapat mengeluarkan dua sinyal pulsa atau sinyal pulsa dan arah, drive hanya dapat menggunakan sistem servo serba digital dengan input pulsa.
