レーザー切断焦点位置自動追尾システムの制御精度は、レーザー切断加工の品質に直接影響します。
誘導型 LVDT センサーまたは容量型センサーとシングルチップ マイクロコンピューターで構成される制御システムには、耐干渉能力が低い、動的応答品質が低い、オープン性が低いなどの欠点があります。本稿ではデジタル光学式エンコーダとモーションコントローラから構成される制御システムを紹介した。制御システムとしてユニバーサルモーションコントローラーを使用し、システムの制御品質、オープン性、安定性、信頼性を向上させ、上記の問題を効果的に解決できます。
レーザー切断焦点位置自動追跡システムの研究は、次の 2 つの側面から考えることができます。
(1) レーザ焦点と加工対象物の相対位置を安定・確実・便利に検出する方法
レーザー加工は非接触加工のため焦点位置を直接検出することができず、集光ミラーと加工対象物表面との距離によって焦点位置が決まります。このため、集光ミラーと加工対象物の表面との距離を検出することにより、レーザ焦点と加工対象物の表面との相対位置を間接的に検出する方法が一般的である。
一般的に検出方式は接触式と非接触式に分けられます。
接触センサーは、機械式トランスミッションと、集束ミラーと物体の表面の相対変位を制御システムで使用する電圧に変換するいくつかの線形変位センサー (通常は誘導センサー) で構成されます。
非接触センサは、光学ヘッド上に容量性および誘導性の渦電流センサを備えており、光学ヘッド上のセンサの静電容量またはインダクタンスの変化を利用して、集光ミラーとレンズ表面との間の相対距離を検出します。処理オブジェクト。
これら 2 つの検出方法は、異なる用途に使用されます。静電容量式非接触センサーは、接触センサーを使用するのが不便であるため、主に 3D レーザー金属加工アプリケーションで使用されます。他の場合には、接触センサーを使用する方が適しています。
ただし、どちらのセンサーもアナログ信号で検出されるため、レーザー切断プロセス中に加工領域でイオン化が発生し、電磁干渉が発生し、検出結果に影響を与えます。一方、インダクティブLVDTセンサーの応答周波数は低いです。これらは制御システムの動特性に影響を与えるため、早急に解決する必要がある問題です。
（２）レーザ焦点と加工対象物の位置の変化を検出した後、そのずれをいかに迅速に補正するか、すなわち位置追従システムの設計上の問題である。
通常の別個のフォーカス トラッキング システムは、マイクロ コントローラーの最小限のシステム制御ステッピング モーターを使用して実装されます。シングルチップマイクロコンピュータの性能は比較的単純であるため、より複雑な制御戦略を実装することは困難であり、また、通常のステッピングモータの動特性は比較的貧弱であるため、レーザーフォーカストラッキングの迅速な要件を満たすことが困難です。
上記の欠点を克服するために、モーションコントローラベースのレーザーフォーカス自動追尾システムが導入されています。このシステムは、変位センサとして光学式エンコーダを使用し、モーションコントローラのマスタースレーブトラッキング（電子ギア）機能を使用して焦点位置の高速補正を実現します。エラー。
2制御システムのハードウェア設計
制御システムは、レーザー焦点位置センサー、光学式エンコーダー、コントローラー、モーションコントローラー、アクチュエーターACサーボシステムで構成されています。
光コード ディスクは、セミクローズド ループ数値制御システムで最も広く使用されている変位センサーです。誘導型変位センサと比較して、安定性が良く、動的特性が良く、干渉防止能力が高く、位置コントローラとの接続が簡単であるという利点があります。しかし、光学式エンコーダは角度変位センサであるため、レーザ焦点とワーク表面との相対変位を検出するには機械部品を変更する必要があります。この変換を実現するには、ラック ドライブと光学式エンコーダに関連するギアの回転を使用します。特定の構造についてはここでは説明しません。
モーションコントローラは、位置マスタ・スレーブトラッキング機能を備えた単軸モーションコントローラです。一般的なモーションコントローラの機能に加え、光学式エンコーダ信号の位置の自動追尾機能を搭載しています。加工中のレーザー焦点位置の自動追従により、ジョグ調整時のさまざまな操作も実現します。
モーションコントローラは2つのパルス信号、またはパルスと方向信号しか出力できないため、ドライブはパルス入力のオールデジタルサーボシステムのみを使用できます。
