La précision de contrôle du système de suivi automatique de la position de mise au point de la découpe laser affecte directement la qualité du traitement de la découpe laser.
Le système de contrôle composé d'un capteur LVDT inductif ou d'un capteur capacitif et d'un micro-ordinateur monopuce présente des inconvénients tels qu'une faible capacité anti-interférence, une mauvaise qualité de réponse dynamique et une mauvaise ouverture.Cet article présente un système de contrôle composé d'un codeur optique numérique et d'un contrôleur de mouvement.Il utilise un contrôleur de mouvement universel comme système de contrôle pour améliorer la qualité de contrôle, l'ouverture, la stabilité et la fiabilité du système, ce qui peut résoudre efficacement les problèmes ci-dessus.
L'étude du système de suivi automatique de la position de mise au point de la découpe laser peut être envisagée sous deux aspects :
(1) Comment détecter la position relative entre le foyer laser et l'objet traité de manière stable, fiable et pratique
Le traitement au laser est un traitement sans contact, et la position de mise au point ne peut pas être directement détectée, et la position de mise au point est déterminée par la distance entre le miroir de mise au point et la surface de l'objet de traitement.Par conséquent, un procédé courant consiste à détecter la distance entre le miroir de focalisation et la surface de l'objet de traitement, détectant ainsi indirectement la position relative du foyer laser et la surface de l'objet de traitement.
Généralement, les méthodes de détection sont divisées en type de contact et type sans contact :
Le capteur de contact se compose d'une transmission mécanique et de certains capteurs de déplacement linéaire (généralement des capteurs inductifs) qui convertissent le déplacement relatif du miroir de focalisation et de la surface de l'objet en une tension utilisable par le système de contrôle.
Le capteur sans contact est équipé d'un capteur de courant de Foucault capacitif et inductif sur la tête optique, qui utilise le changement de capacité ou d'inductance du capteur sur la tête optique pour détecter la distance relative entre le miroir de focalisation et la surface du objet de traitement.
Ces deux méthodes de détection sont destinées à des applications différentes.Les capteurs capacitifs sans contact sont principalement utilisés dans les applications de traitement des métaux par laser 3D car il n'est pas pratique d'utiliser des capteurs de contact.Dans d'autres cas, il est plus approprié d'utiliser un capteur de contact.
Cependant, les deux capteurs sont détectés par des signaux analogiques et pendant le processus de découpe au laser, une ionisation est générée dans la zone de traitement pour former des interférences électromagnétiques, ce qui a une influence sur le résultat de la détection.Pendant ce temps, la fréquence de réponse du capteur LVDT inductif est faible.Affectant les caractéristiques dynamiques du système de contrôle, ce sont les problèmes qu'il est urgent de résoudre.
(2) Après avoir détecté le changement de focalisation du laser et la position de l'objet de traitement, comment compenser rapidement la déviation, c'est-à-dire le problème de conception du système de suivi de position.
Le système de suivi de mise au point séparé habituel est mis en œuvre à l'aide du moteur pas à pas de contrôle de système minimum du microcontrôleur.Parce que les performances du micro-ordinateur monopuce sont relativement simples, il est difficile de mettre en œuvre une stratégie de contrôle plus compliquée et les caractéristiques dynamiques du moteur pas à pas ordinaire sont relativement médiocres, ce qui est difficile à répondre aux exigences rapides du suivi de la mise au point laser.
Afin de surmonter les lacunes ci-dessus, un système de suivi automatique de mise au point laser basé sur un contrôleur de mouvement est introduit, qui utilise un encodeur optique comme capteur de déplacement et utilise la fonction de suivi maître-esclave (engrenage électronique) du contrôleur de mouvement pour obtenir une compensation rapide de la position de mise au point. erreur.
2 conception matérielle du système de contrôle
Le système de contrôle se compose d'un capteur de position de mise au point laser - d'un encodeur optique, d'un contrôleur - d'un contrôleur de mouvement et d'un système d'asservissement AC d'actionneur.
Le disque à code optique est le capteur de déplacement le plus largement utilisé dans le système de commande numérique en boucle semi-fermée.Comparé au capteur de déplacement inductif, il présente les avantages d'une bonne stabilité, de bonnes caractéristiques dynamiques, d'une forte capacité anti-interférence et d'une connexion facile avec le contrôleur de position.Cependant, puisque le codeur optique est un capteur de déplacement angulaire, il est nécessaire de changer le composant mécanique pour détecter le déplacement relatif du foyer laser et de la surface de la pièce.Nous utilisons la rotation des engrenages associée à l'entraînement à crémaillère et au codeur optique pour réaliser cette conversion.La structure spécifique n'est pas discutée ici.
Le contrôleur de mouvement est un contrôleur de mouvement à axe unique avec fonction de suivi de position maître-esclave.En plus de la fonction de contrôleur de mouvement général, il dispose également d'une fonction de suivi automatique de la position d'un signal d'encodeur optique.Le suivi automatique de la position de mise au point du laser pendant l'usinage peut également réaliser diverses opérations pendant le réglage par à-coups.
Étant donné que le contrôleur de mouvement ne peut émettre que deux signaux d'impulsion ou des signaux d'impulsion et de direction, le variateur ne peut utiliser qu'un système d'asservissement entièrement numérique avec entrée d'impulsion.
