一種均勻控制激光功率的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種均勻控制激光功率的方法，包括以下步驟：S1、預先設(shè)定開關(guān)光參數(shù)、采集周期；S2、切割開始后，運動控制器采集當前切割的運動矢量速度；S3、根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)；S4、根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)；S5、根據(jù)所述開光次數(shù)得到PWM波形，利用所述PWM波形控制CO2激光器開關(guān)的開斷，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。本發(fā)明的均勻控制激光功率的方法能夠?qū)崟r精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時，也能達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。
【專利說明】
一種均勻控制激光功率的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，特別涉及一種均勻控制激光功率的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]C02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，同時通過設(shè)定特定的軌跡，在工件上加工出預期圖形形狀。C02激光管的功率是通過C02激光器來控制的，運動控制器通過控制C02激光器來控制C02激光管的出光功率的大小，通常C02用來控制激光功率大小的接口為模擬量(O?5V)。所以只要運動控制器輸出一個模擬量(O?5V)給C02激光器，就可以間接的控制C02激光管的功率大小。
[0003]現(xiàn)有的方案主要是通過外接一個可變電阻，通過調(diào)節(jié)可變電阻的阻值來輸出一個O?5V的電壓給C02激光器。這個方案的最大缺點就是在一個切割運動中，C02激光管的功率是一個恒定值，而切割路徑的速度是不斷變化的，這就導致在速度低的地方激光燒蝕工件材料要嚴重一點，而速度高的地方激光燒蝕工件的程度有可能還不足，無法達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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、到達均勻切割的C02激光切割功率控制方法及系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種均勻控制激光功率的方法，包括以下步驟:
51、預先設(shè)定開關(guān)光參數(shù)、采集周期；
52、切割開始后，運動控制器采集當前切割的運動矢量速度；
53、根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)；
54、根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)；
55、根據(jù)所述開光次數(shù)得到PWM波形，利用所述PffM波形控制C02激光器開關(guān)的開斷，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。
[0006]進一步地，所述采集周期為lms。
[0007]進一步地，所述距離參數(shù)為:
L=VX 4 t，其中V為當前切割的運動矢量速度，4 t為預先設(shè)定的采集周期。
[0008]進一步地，所述開關(guān)光次數(shù)為:
A=LXN，其中N為預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)。
[0009]本發(fā)明同時提供一種均勻控制激光功率的系統(tǒng)，包括依次連接的運動控制器、數(shù)據(jù)處理器、C02激光器，
所述數(shù)據(jù)處理器存儲有預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)、采集周期；
所述運動控制器用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器； 所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)；
所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)；
所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)所述開光次數(shù)得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制C02激光器開關(guān)的開斷，所述C02激光器用于根據(jù)開關(guān)的開斷控制切割時的光功率，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。
[00?0]進一步地，所述采集周期為lms。
[0011]進一步地，所述距離參數(shù)為:
L=VX 4 t，其中V為當前切割的運動矢量速度，4 t為預先設(shè)定的采集周期。
[0012]進一步地，所述開關(guān)光次數(shù)為:
A=LXN，其中N為預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)。
[0013]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器為FPGA芯片。
[0014]進一步地，所述數(shù)據(jù)處理器與所述C02激光器之間設(shè)置有光電耦合器。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的均勻控制激光功率的方法能夠?qū)崟r精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時，也能達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的均勻控制激光功率的方法流程框圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的均勻控制激光功率的系統(tǒng)模塊框圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的一個具體實施例示出的均勻控制激光功率的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。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施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0020]實施例1:
圖1是本發(fā)明的均勻控制激光功率的方法流程框圖，包括以下步驟:
51、預先設(shè)定開關(guān)光參數(shù)、采集周期；
52、切割開始后，運動控制器采集當前切割的運動矢量速度；
53、根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)；
54、根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)；
55、根據(jù)所述開光次數(shù)得到PWM波形，利用所述PffM波形控制C02激光器開關(guān)的開斷，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。
[0021]本發(fā)明的均勻控制激光功率的方法能夠?qū)崟r精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時，也能達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。
[0022]在一個【具體實施方式】中，所述采集周期為lms。
[0023]在一個【具體實施方式】中，所述距離參數(shù)為:
L=VX 4 t，其中V為當前切割的運動矢量速度，4 t為預先設(shè)定的采集周期。
[0024]在一個【具體實施方式】中，所述開關(guān)光次數(shù)為: A=LXN，其中N為預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)。
[0025]本發(fā)明同時提供一種均勻控制激光功率的系統(tǒng)，具體的，參看圖2，包括依次連接的運動控制器1、數(shù)據(jù)處理器2、C02激光器3，
所述數(shù)據(jù)處理器2存儲有預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)、采集周期；
所述運動控制器I用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器2;
所述數(shù)據(jù)處理器2還用于根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)；
所述數(shù)據(jù)處理器2還用于根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)；
所述數(shù)據(jù)處理器2還用于根據(jù)所述開光次數(shù)得到PffM波形，并利用所述PffM波形控制C02激光器3開關(guān)的開斷，所述C02激光器3用于根據(jù)開關(guān)的開斷控制切割時的光功率，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。
[0026]—般的，在一次切割過程中，根據(jù)圖紙預先設(shè)計好切割程序，由于在切割過程中切割路徑的速度可能是不斷變化的，然而，切割速度是無法自由控制的，因此本發(fā)明通過頻繁的開關(guān)光來達到均勻控制激光功率的目的，將不可控的速度變量轉(zhuǎn)換為可控的脈沖變量，達到實時控制激光發(fā)射功率的目的。
[0027]具體的，如果激光出光的時間足夠短，那么每次激光就只會在工件上燒蝕或熔化一個點，而無數(shù)個連續(xù)的這個點就形成了一條完整的切割線。根據(jù)此原理，我們需要定義一個規(guī)定距離內(nèi)需要打多少個點(參數(shù)N)，通常為Imm距離內(nèi)打多少點，及激光頭運動1mm，激光開關(guān)光多少次。每開關(guān)光I次就在工件表面留下一個點。通過實時采集當前的運動速度，采集周期為lms，將采集回的當前速度轉(zhuǎn)化距離L=VX 4t，這里的為速度采集周期lms。通過距離L我們計算出需要的開關(guān)光次數(shù)，開關(guān)光次數(shù)A = LXN，式中N為前面設(shè)置的規(guī)定距離內(nèi)打點的個數(shù)。控制器將在接下Ims內(nèi)將計數(shù)出的開關(guān)光次數(shù)轉(zhuǎn)化為PffM波形，PffM的頻率fP?= A;此PWM波接入到C02激光器的開關(guān)接口，而C02激光器的模擬量接口常接5V(最大功率)。當PffM波形為高電平時激光開光，當C02為低電平時激光關(guān)光，每一個PffM周期激光開關(guān)一次，將在工件表面燒蝕一個點，無數(shù)個連續(xù)的點就形成了我們的切割軌跡，繼而根據(jù)采集切割時的速度，控制在下一個Ims內(nèi)的打點數(shù)量，間接的控制功率大小，達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。
[0028]在一個【具體實施方式】中，所述采集周期為lms。
[0029]當然，采集周期越短，控制精度就越高，對設(shè)備性能的要求也就越高，在具體實施中，可根據(jù)實際對工件的精度要求來控制采集周期。
[0030]在一個【具體實施方式】中，所述距離參數(shù)為:
L=VX 4 t，其中V為當前切割的運動矢量速度，4 t為預先設(shè)定的采集周期。
[0031 ]在一個【具體實施方式】中，所述開關(guān)光次數(shù)為:
A=LXN，其中N為預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)。
[0032]在一個【具體實施方式】中，所述數(shù)據(jù)處理器為FPGA芯片。
[0033]在一個【具體實施方式】中，所述數(shù)據(jù)處理器2與所述⑶2激光器3之間設(shè)置有光電耦合器4，所述光電耦合器為高速光耦。參看圖3，這樣，F(xiàn)PGA電路22發(fā)出的切割功率信號通過該高速光耦4傳遞至C02激光器3，這樣就可有效避免數(shù)據(jù)處理器2受到C02激光器3瞬時高壓帶來的外部干擾。
[0034]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了詳細說明，但本發(fā)明并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權(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。
【主權(quán)項】
1.一種均勻控制激光功率的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、預先設(shè)定開關(guān)光參數(shù)、采集周期； 52、切割開始后，運動控制器采集當前切割的運動矢量速度； 53、根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)； 54、根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)； 55、根據(jù)所述開光次數(shù)得到HVM波形，利用所述PWM波形控制C02激光器開關(guān)的開斷，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻控制激光功率的方法，其特征在于，所述采集周期為Ims。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻控制激光功率的方法，其特征在于，所述距離參數(shù)為: L=VX 4 t，其中V為當前切割的運動矢量速度，4 t為預先設(shè)定的采集周期。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均勻控制激光功率的方法，其特征在于，所述開關(guān)光次數(shù)為: A=LXN，其中N為預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)。5.—種均勻控制激光功率的系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的運動控制器、數(shù)據(jù)處理器、C02激光器， 所述數(shù)據(jù)處理器存儲有預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)、采集周期； 所述運動控制器用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器； 所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數(shù)； 所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)所述距離參數(shù)和所述開關(guān)光參數(shù)，得到開關(guān)光次數(shù)； 所述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)所述開光次數(shù)得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制C02激光器開關(guān)的開斷，所述C02激光器用于根據(jù)開關(guān)的開斷控制切割時的光功率，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻控制激光功率的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集周期為lms。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻控制激光功率的系統(tǒng)，其特征在于，所述距離參數(shù)為: L=VX 4 t，其中V為當前切割的運動矢量速度，4 t為預先設(shè)定的采集周期。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的均勻控制激光功率的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)光次數(shù)為: A=LXN，其中N為預先設(shè)定的開關(guān)光參數(shù)。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻控制激光功率的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器為FPGA芯片。10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一項所述的均勻控制激光功率的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器與所述C02激光器之間設(shè)置有光電耦合器。
【文檔編號】B23K26/062GK105965155SQ201610580597
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月21日
【發(fā)明人】譚平, 曹志明, 周維, 唐星, 黃俊豪
【申請人】成都福譽科技有限公司