دقت کنترل سیستم ردیابی خودکار موقعیت فوکوس برش لیزری به طور مستقیم بر کیفیت پردازش برش لیزر تأثیر می گذارد.
سیستم کنترل متشکل از یک سنسور LVDT القایی یا یک حسگر خازنی و یک میکرو کامپیوتر تک تراشه دارای معایبی مانند توانایی ضد تداخل پایین، کیفیت پاسخ دینامیکی ضعیف و باز بودن ضعیف است.این مقاله یک سیستم کنترل متشکل از رمزگذار نوری دیجیتال و کنترل کننده حرکت را معرفی می کند.از یک کنترل کننده حرکت جهانی به عنوان سیستم کنترل برای بهبود کیفیت کنترل، باز بودن، پایداری و قابلیت اطمینان سیستم استفاده می کند که می تواند به طور موثر مشکلات فوق را حل کند.
مطالعه سیستم ردیابی خودکار موقعیت فوکوس برش لیزری از دو جنبه قابل بررسی است:
(1) نحوه تشخیص موقعیت نسبی بین فوکوس لیزر و جسم پردازش شده به طور پایدار، قابل اعتماد و راحت
پردازش لیزری پردازش غیر تماسی است و موقعیت فوکوس را نمی توان مستقیماً تشخیص داد و موقعیت فوکوس با فاصله بین آینه فوکوس و سطح شی پردازش تعیین می شود.بنابراین، یک روش متداول تشخیص فاصله بین آینه فوکوس و سطح شی پردازشگر است، در نتیجه به طور غیرمستقیم موقعیت نسبی فوکوس لیزر و سطح شی پردازش را تشخیص می دهد.
معمولا روش های تشخیص به نوع تماس و نوع غیر تماسی تقسیم می شوند:
سنسور تماسی شامل یک انتقال مکانیکی و تعدادی سنسور جابجایی خطی (معمولاً سنسورهای القایی) است که جابجایی نسبی آینه متمرکز و سطح جسم را به ولتاژ برای استفاده توسط سیستم کنترل تبدیل می کند.
سنسور غیر تماسی مجهز به سنسور جریان گردابی خازنی و القایی بر روی سر نوری است که از تغییر ظرفیت یا اندوکتانس سنسور روی سر نوری برای تشخیص فاصله نسبی بین آینه فوکوس و سطح استفاده می کند. شی پردازش
این دو روش تشخیص برای کاربردهای مختلف هستند.حسگرهای خازنی بدون تماس عمدتاً در کاربردهای پردازش فلزات لیزری سه بعدی استفاده می شوند زیرا استفاده از سنسورهای تماسی راحت نیست.در موارد دیگر، استفاده از سنسور تماسی مناسب تر است.
با این حال، هر دو سنسور توسط سیگنال‌های آنالوگ شناسایی می‌شوند و در طول فرآیند برش لیزری، یونیزاسیون در ناحیه پردازش ایجاد می‌شود تا تداخل الکترومغناطیسی ایجاد کند که بر نتیجه تشخیص تأثیر می‌گذارد.در همین حال، فرکانس پاسخ سنسور LVDT القایی کم است.با تأثیر بر ویژگی های دینامیکی سیستم کنترل، اینها مسائلی هستند که نیاز فوری به حل آنها دارند.
(2) پس از تشخیص تغییر فوکوس لیزر و موقعیت شی پردازش، نحوه جبران سریع انحراف، یعنی مشکل طراحی سیستم زیر موقعیت.
سیستم ردیابی فوکوس جداگانه معمول با استفاده از موتور پله ای کنترل حداقل سیستم میکروکنترلر اجرا می شود.از آنجایی که عملکرد میکروکامپیوتر تک تراشه نسبتاً ساده است، اجرای یک استراتژی کنترلی پیچیده‌تر دشوار است، و ویژگی‌های دینامیکی موتور پله‌ای معمولی نسبتا ضعیف است، که برآورده کردن نیازهای سریع ردیابی فوکوس لیزری دشوار است.
برای غلبه بر کاستی های فوق، یک سیستم ردیابی خودکار فوکوس لیزری مبتنی بر کنترل کننده حرکت معرفی شده است که از رمزگذار نوری به عنوان سنسور جابجایی استفاده می کند و از عملکرد ردیابی master-slave (دنده الکترونیکی) کنترل کننده حرکت برای دستیابی به جبران سریع موقعیت فوکوس استفاده می کند. خطا
2 طراحی سخت افزار سیستم کنترل
سیستم کنترل شامل یک حسگر موقعیت فوکوس لیزری - یک رمزگذار نوری، یک کنترل کننده - یک کنترل کننده حرکت و یک سیستم سروو AC محرک است.
دیسک کد نوری پرکاربردترین حسگر جابجایی در سیستم کنترل عددی حلقه نیمه بسته است.در مقایسه با سنسور جابجایی القایی، دارای مزایای پایداری خوب، ویژگی های دینامیکی خوب، توانایی ضد تداخل قوی و اتصال آسان با کنترل کننده موقعیت است.با این حال، از آنجایی که رمزگذار نوری یک سنسور جابجایی زاویه ای است، لازم است که جزء مکانیکی را تغییر دهیم تا جابجایی نسبی کانون لیزر و سطح قطعه کار را تشخیص دهیم.ما از چرخش چرخ دنده مرتبط با درایو قفسه و رمزگذار نوری برای رسیدن به این تبدیل استفاده می کنیم.ساختار خاص در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرد.
کنترل کننده حرکت یک کنترل کننده حرکت تک محوره با عملکرد ردیابی master-slave موقعیت است.علاوه بر عملکرد کنترل کننده حرکت عمومی، یک عملکرد ردیابی خودکار برای موقعیت سیگنال رمزگذار نوری نیز دارد.ردیابی خودکار موقعیت فوکوس لیزری در حین ماشینکاری همچنین می تواند عملیات مختلفی را در حین تنظیم دویدن انجام دهد.
از آنجایی که کنترل کننده حرکت فقط می تواند دو سیگنال پالس یا سیگنال پالس و جهت را ارسال کند، درایو فقط می تواند از یک سیستم سروو تمام دیجیتال با ورودی پالس استفاده کند.
