CN106312311A

CN106312311A - 一种激光器焊接功率控制装置及控制方法

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Publication number: CN106312311A
Application number: CN201610842616.2A
Authority: CN
Inventors: 常勇; 李康池
Original assignee: Foshan Beyond Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Hongshi Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: CN106312311B

Abstract

本发明公开了一种激光器焊接功率控制装置，包括主控制器及激光器，主控制器上设有模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及多个IO端口，主控制通过模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及IO端口与激光器相连。本发明还公开了一种激光器焊接功率控制方法，包括：主控制器调节功率上升段时间内激光器的焊接功率脉宽，使激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内依次上升；主控制器调节功率下降段时间内激光器的焊接功率脉宽，使激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内依次下降。采用本发明，可有效调节和控制PWM脉宽的逐渐增大和减小，达到控制起弧和收弧功率渐变的目的，有效避免了激光器用于激光焊接时的过烧现象。

Description

一种激光器焊接功率控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种激光器焊接功率控制装置及一种激光器焊接功率控制方法。

背景技术

武汉锐科作为国内首个有能力自主研发光纤激光器的厂家，锐科牌光纤激光器在行业内也具有很高的性价比，在国内激光切割行业具有普遍的应用。

现有的锐科牌光纤激光器在焊接技术领域却应用得比较少，原因在于激光焊接工艺的特殊性：起弧功率（出光功率上升段）和收弧功率（出光功率下降段）都需要渐变且可外部调节，否则，在起弧或收弧时会出现过烧现象。

具体地，现有的控制锐科激光器出光功率的模式主要是RS232串口模式，由于受到激光器内部功能的限制（即出光功率的上升时间和下降时间被固定限制），外部无法调节，因此，采用此种模式控制焊接起弧和收弧功率时就会容易出现过烧现象，而且，使用此种模式还需要另外配备一台工业电脑和显示器，成本也比较高。因此，现有的锐科激光器在焊接领域应用得比较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种激光器焊接功率控制装置及一种激光器焊接功率控制方法，可有效调节和控制PWM脉宽的逐渐增大和减小，有效避免了激光器用于激光焊接时的过烧现象。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光器焊接功率控制装置，包括主控制器及激光器，所述主控制器上设有模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及多个IO端口，所述主控制通过模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及IO端口与激光器相连。

作为上述方案的改进，所述激光器焊接功率控制装置还包括与所述主控制器相连的触摸屏及机器人。

相应地，本发明还提供了一种激光器焊接功率控制方法，包括：

S1、主控制器将激光器开始出光的时间段定义为功率上升段时间，将激光器开始关光的时间段定义为功率下降段时间；

S2、主控制器调节功率上升段时间内激光器的焊接功率脉宽，使激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内依次上升；

S3、主控制器调节功率下降段时间内激光器的焊接功率脉宽，使激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内依次下降。

作为上述方案的改进，激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内呈阶梯状依次上升。

作为上述方案的改进，将功率上升段时间平均划分为多个子上升段时间，每一子上升段时间内激光器的焊接功率脉宽相同。

作为上述方案的改进，激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内由0%依次上升至100%。

作为上述方案的改进，激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内呈阶梯状依次下降。

作为上述方案的改进，将功率下降段时间平均划分为多个子下降段时间，每一子下降段时间内激光器的焊接功率脉宽相同。

作为上述方案的改进，激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内由100%依次下降至0%。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明通过模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及IO端口与激光器相连，并结合独特的控制方法，采用“出光使能”外控模式实现对激光机的控制，从而实时调节和控制PWM脉宽的逐渐增大和减小，达到控制起弧和收弧功率渐变的目的，有效避免了激光器用于激光焊接时的过烧现象，从而有效地解决了锐科激光器在激光焊接领域的无法控制起弧和收弧功率渐变效果的难题，并且降低了控制成本。

2、本发明采用定位较为低端的西门子1200系列逻辑控制器即可满足控制目的，成本较低，既可以用于控制激光焊接功率，又可以用于控制外部轴的动作，充分发挥了逻辑控制器的控制性能。

3、不需要另外增加工业电脑和显示器，有效降低了成本。

附图说明

图1是本发明激光器焊接功率控制装置中主控器的电路原理图；

图2是本发明激光器焊接功率控制装置中激光器的电路原理图；

图3是本发明激光器焊接功率控制方法的流程图；

图4是本发明激光器焊接功率控制方法中功率上升段时间内的流程图；

图5是本发明激光器焊接功率控制方法中功率下降段时间内的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1及图2，图1及图2显示了本发明激光器焊接功率控制装置的具体结构，其包括主控制器及与所述主控器相连的激光器。具体地，所述主控制器上设有模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及若干个IO端口，所述主控制通过模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及IO端口与激光器相连。相应地，所述IO端口至少为两个，但不以此为限制。

需要说明的是，现有的控制锐科激光器出光功率的模式主要是RS232串口模式，但是由于受到激光器内部功能的限制，采用此种模式控制焊接起弧和收弧功率时就会容易出现过烧现象，而且，使用此种模式还需要另外配备一台工业电脑和显示器，成本也比较高。与现有技术不同的是，本发明通过PWM调制脉冲方式实现对激光机的控制，从而实时调节和控制PWM脉宽的逐渐增大和减小，达到控制起弧和收弧功率渐变的目的，有效避免了激光器用于激光焊接时的过烧现象，而且，还不需要另外增加工业电脑和显示器，有效降低了成本。

如图1所示，所述主控器为西门子1200系列逻辑控制器，所述主控器的型号优选为6ES7 215-1AG40-0XB0。本发明采用定位较为低端的西门子1200系列逻辑控制器即可满足控制目的，成本较低，既可以用于控制激光焊接功率，又可以用于控制外部轴的动作，充分发挥了逻辑控制器的控制性能。

如图2所示，所述激光器为锐科激光器，所述激光器的型号优选为RAYCUS-500。具体地，所述激光器上设有同轴线接口，所述主控制器的PWM调制脉冲输出端口与激光器的同轴线接口相连，从而实现主控器与激光器的PWM使能控制。

进一步，所述激光器焊接功率控制装置还包括与所述主控制器相连的触摸屏及机器人。用户通过触摸屏可向主控器输入数据及控制命令，方便、快捷。

需要说明的是，本发明中主控器对激光器采用“出光使能”外控模式，实时调节和控制PWM脉宽的逐渐增大和减小，达到控制起弧和收弧功率渐变的目的。

图3是本发明激光器焊接功率控制方法的流程图，包括：

需要说明的是，“功率上升段时间”即为“起弧段时间”，“功率下降段时间”即为“收弧段时间”，本发明通过分别调节功率上升段时间及功率下降段时间内激光器的焊接功率脉宽，达到控制起弧和收弧功率渐变的目的。

S2、主控制器调节功率上升段时间内激光器的焊接功率脉宽，使激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内依次上升。

工作过程中，激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内呈阶梯状依次上升，具体由0%依次上升至100%。同时，将功率上升段时间平均划分为多个子上升段时间，每一子上升段时间内激光器的焊接功率脉宽相同。

需要说明的是，用户可通过触摸屏向主控器输入数据（如，激光焊接工艺参数）以调节功率上升段时间内激光器的焊接功率脉宽上升速度。

工作过程中，激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内呈阶梯状依次下降，具体由100%依次下降至0%。同时，将功率下降段时间平均划分为多个子下降段时间，每一子下降段时间内激光器的焊接功率脉宽相同。

需要说明的是，用户可通过触摸屏向主控器输入数据（如，激光焊接工艺参数）以调节功率下降段时间内激光器的焊接功率脉宽下降速度。

由上可知，本发明通过独特的控制方法，实时调节和控制焊接功率脉宽的逐渐增大和减小，达到控制起弧和收弧功率渐变的目的，有效避免了锐科激光器用于激光焊接时的过烧现象，从而有效解决锐科激光器在激光焊接领域的无法控制起弧和收弧功率渐变效果的难题，并且降低了控制成本。

下面将结合具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

如图4所示，激光器焊接功率控制方法中功率上升段时间内的流程如下：

A1、开始；

A2、将功率上升段时间平均划分为10等份；

A3、判断是否首次启动焊接模式，判断为是时，转步骤A4;

A4、PWM功率脉宽百分比初始化（置为0%）；

A5、开光命令PWM使能打开；

A6、判断PWM功率脉宽是否为0%，判断为是时，转步骤A7，否则转步骤A4；

A7、计时达到当前每份上升时间；

A8、PWM功率脉宽置为10%；

A9、判断PWM功率脉宽是否置为10%，判断为是时，转步骤A10，否则转步骤A8；

A10、计时达到当前每份上升时间；

A11、PWM功率脉宽置为20%；

A12、判断PWM功率脉宽是否置为20%，判断为是时，转步骤A13，否则转步骤A11；

A13、计时达到当前每份上升时间；

A14、PWM功率脉宽置为30%；

A15、判断PWM功率脉宽是否置为30%，判断为是时，转步骤A16，否则转步骤A14；

A16、计时达到当前每份上升时间；

A17、PWM功率脉宽置为40%；

A18、判断PWM功率脉宽是否置为40%，判断为是时，转步骤A19，否则转步骤A17；

A19、计时达到当前每份上升时间；

A20、PWM功率脉宽置为50%；

A21、判断PWM功率脉宽是否置为50%，判断为是时，转步骤A22，否则转步骤A20；

A22、计时达到当前每份上升时间；

A23、PWM功率脉宽置为60%；

A24、判断PWM功率脉宽是否置为60%，判断为是时，转步骤A25，否则转步骤A23；

A25、计时达到当前每份上升时间；

A26、PWM功率脉宽置为70%；

A27、判断PWM功率脉宽是否置为70%，判断为是时，转步骤A28，否则转步骤A26；

A28、计时达到当前每份上升时间；

A29、PWM功率脉宽置为80%；

A30、判断PWM功率脉宽是否置为80%，判断为是时，转步骤A31，否则转步骤A29；

A31、PWM功率脉宽置为90%；

A32、判断PWM功率脉宽是否置为90%，判断为是时，转步骤A33，否则转步骤A31；

A33、计时达到当前每份上升时间；

A34、PWM功率脉宽置为100%。

如图5所示，激光器焊接功率控制方法中功率下降段时间内的流程如下：

B1、开始；

B2、将功率下降段时间平均分为10等份；

B3、开关命令关闭；

B4、判断是否达到当前总的下降时间，判断为是时，PWM使能关闭，否则转步骤B5；

B5、PWM使能打开保持；

B6、判断91%≤PWM功率脉宽≤100%，判断为是时，转步骤B7；

B7、计时达到当前每份下降时间；

B8、PWM功率脉宽置为90%；

B9、判断81%≤PWM功率脉宽≤90%，判断为是时，转步骤B10，否则转步骤B8；

B10、计时达到当前每份下降时间；

B11、PWM功率脉宽置为80%；

B12、判断71%≤PWM功率脉宽≤80%，判断为是时，转步骤B13，否则转步骤B11；

B13、计时达到当前每份下降时间；

B14、PWM功率脉宽置为70%；

B15、判断61%≤PWM功率脉宽≤70%，判断为是时，转步骤B16，否则转步骤B14；

B16、计时达到当前每份下降时间；

B17、PWM功率脉宽置为60%；

B18、判断51%≤PWM功率脉宽≤60%，判断为是时，转步骤B19，否则转步骤B17；

B19、计时达到当前每份下降时间；

B20、PWM功率脉宽置为50%；

B21、判断41%≤PWM功率脉宽≤50%，判断为是时，转步骤B22，否则转步骤B20；

B22、计时达到当前每份下降时间；

B23、PWM功率脉宽置为40%；

B24、判断31%≤PWM功率脉宽≤40%，判断为是时，转步骤B25，否则转步骤B23；

B25、计时达到当前每份下降时间；

B26、PWM功率脉宽置为30%；

B27、判断21%≤PWM功率脉宽≤30%，判断为是时，转步骤B28，否则转步骤B26；

B28、计时达到当前每份下降时间；

B29、PWM功率脉宽置为20%；

B30、判断11%≤PWM功率脉宽≤20%，判断为是时，转步骤B31，否则转步骤B29；

B31、PWM功率脉宽置为10%；

B32、判断1%≤PWM功率脉宽≤10%，判断为是时，转步骤B33，否则转步骤B31；

B33、计时达到当前每份下降时间；

B34、PWM功率脉宽置为0%。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种激光器焊接功率控制装置，其特征在于，包括主控制器及激光器，所述主控制器上设有模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及多个IO端口，所述主控制通过模拟电压输出端口、PWM调制脉冲输出端口及IO端口与激光器相连。

2.如权利要求1所述的激光器焊接功率控制装置，其特征在于，还包括与所述主控制器相连的触摸屏及机器人。

3.一种激光器焊接功率控制方法，其特征在于，包括：

4.如权利要求3所述的激光器焊接功率控制方法，其特征在于，激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内呈阶梯状依次上升。

5.如权利要求4所述的激光器焊接功率控制方法，其特征在于，将功率上升段时间平均划分为多个子上升段时间，每一子上升段时间内激光器的焊接功率脉宽相同。

6.如权利要求4所述的激光器焊接功率控制方法，其特征在于，激光器的焊接功率脉宽在功率上升段时间内由0%依次上升至100%。

7.如权利要求3所述的激光器焊接功率控制方法，其特征在于，激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内呈阶梯状依次下降。

8.如权利要求7所述的激光器焊接功率控制方法，其特征在于，将功率下降段时间平均划分为多个子下降段时间，每一子下降段时间内激光器的焊接功率脉宽相同。

9.如权利要求7所述的激光器焊接功率控制方法，其特征在于，激光器的焊接功率脉宽在功率下降段时间内由100%依次下降至0%。