CN110549001A - 基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机及其加工方法，其包括工作台、位于所述工作台上方且在XYZ轴方向进行运动的安装板、固定在所述安装板上的且最底部设置有金属喷嘴的激光切割头、固定在所述安装板上的振镜打标单元、以及测量放置在所述工作台上的金属工件表面与所述金属喷嘴之间的电容大小的电容放大器。本发明采用电容放大器感测激光切割头与工件表面之间的电容大小来测得两者之间的距离，并通过将激光切割头与振镜打标组件设置在同一个运动模组上，根据电容与高度的对应关系，以及振镜焦距来调整激光切割头与振镜打标组件的高度，保障打标高度的准确性，提高打标效果。

Description

基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机及其加工方法

【技术领域】

本发明涉及打标切割加工技术领域，尤其是涉及一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机及其加工方法。

【背景技术】

激光在越来越多的领域中发挥起重要作用，最为常见的如激光打标、激光切割，但目前比较常见的操作模式都是将激光切割与打标操作分为两个不同的工作区域进行，加工效率较低。若能实现将打标和切割整合到一起，则可以很大程度上提高加工效率，进一步实现自动化工业。

但在切割机台上使用振镜进行激光打标，存在一个需要解决的问题：振镜打标对打标高度要求较高，必须在振镜的焦点位置才能打出理想效果，而金属板材在针床上通常会有一定程度的不平整，因此如果想在切割机上添加振镜打标功能必须保证打标时的高度准确。

因此，有必要提供一种新的基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机及其加工方法来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的之一在于提供一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机，通过检测金属工件表面与激光切割头底部金属喷嘴之间的电容值来测量其高度，以此来调整激光切割头的高度达到精准打标与切割操作。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机，其包括工作台、位于所述工作台上方且在XYZ轴方向进行运动的安装板、固定在所述安装板上的且最底部设置有金属喷嘴的激光切割头、固定在所述安装板上的振镜打标单元、以及测量放置在所述工作台上的金属工件表面与所述金属喷嘴之间的电容大小的电容放大器。

进一步的，还包括控制所述激光切割头发射激光的激光控制器、控制所述振镜打标单元输出激光的打标控制器以及控制所述安装板进行Z轴移动的驱动控制器，所述激光控制器与所述电容放大器、所述打标控制器以及所述驱动控制器电气连接。

进一步的，所述激光控制器接收所述电容放大器传回的电容值，根据预先植入的电容与距离关系表，得到Z轴需要移动的距离，然后通过所述驱动控制器对Z轴进行高度调整，使得所述激光切割头发射出来的切割激光焦距集中在工件表面以及使得所述振镜打标单元中的振镜与工件表面的距离等于振镜焦距。

进一步的，所述工作台由导体材质制作而成。

本发明的另一目的在于提供一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机的加工方法，其包括以下步骤，

1)将所述激光切割头与所述振镜打标单元整体移动至设定的打标中心点位置，通过所述电容放大器感测所述激光切割头底部所述金属喷嘴与工件表面的电容大小值C；

2)根据测得的电容大小值C查找电容与距离表得到对应得到距离值d2；

3)将距离值d2加上所述激光切割头与所述振镜打标单元的高度差d1得到打标高度值D1，判断该打标高度值D1与所述振镜打标单元的振镜焦距D0 是否相等，若相等，则执行步骤4，若不相等，则调整所述激光切割头与所述振镜打标单元整体的高度至焦距位置；

4)启动所述振镜打标单元进行打标；

5)打标完成后，将所述激光切割头移动至加工位置完成切割加工。

与现有技术相比，本发明一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机及其加工方法的有益效果在于：采用电容放大器感测激光切割头与工件表面之间的电容大小来测得两者之间的距离，并通过将激光切割头与振镜打标组件设置在同一个运动模组上，根据电容与高度的对应关系，以及振镜焦距来调整激光切割头与振镜打标组件的高度，保障打标高度的准确性，提高打标效果。

【附图说明】

图1为本发明实施例中基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机的结构示意图；

图2为本发明实施例基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机的加工方法；

图中数字表示：

100基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机；101工件；

1工作台；2安装板；3激光切割头，31金属喷嘴；4振镜打标单元；5电容放大器；6激光控制器；7打标控制器；8驱动控制器。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图2，本实施例为一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机100，其包括工作台1、位于工作台1上方且在XYZ轴方向进行运动的安装板2、固定在安装板2上的且最底部设置有金属喷嘴31的激光切割头3、固定在安装板2上的振镜打标单元4、以及测量放置在工作台1上的金属工件 101表面与金属喷嘴31之间的电容大小的电容检测模组5。

本实施例还包括控制激光切割头3发射激光的激光控制器6、控制振镜打标单元4输出激光的打标控制器7以及控制安装板2进行Z轴移动的驱动控制器8，激光控制器6与电容检测模组5、打标控制器7以及驱动控制器8电气连接。

激光控制器6接收电容检测模组5传回的电容值，根据预先植入的电容与距离关系表，得到Z轴需要移动的距离，然后通过驱动控制器8对Z轴进行高度调整，使得激光切割头3发射出来的切割激光焦距集中在工件表面以及使得振镜打标单元4中的振镜与工件表面的高度差正好为焦距，保障打标效果。

振镜打标单元4和激光切割头3固定安装在同一个安装板2上，其相对高度是固定不变的，则可以通过感测激光切割头3底部金属喷嘴31与工件表面之间的电容值获取两者之间的高度，然后根据获得的实际高度与设定高度进行对比来调整安装板2的Z轴高度,从而保障切割加工与激光打标的精度，有效的解决了工作台1表面不平整或板材工件表面翘曲不平整导致的打标效果不符合要求的技术问题。

工作台1由导体材质制作而成。

电容检测模组5可采用电容放大器、电容检测电路模块等，该模组可直接通过市场购买获得，因此，关于如何检测电容大小本实施例不再详细介绍。

振镜打标单元4可以采用现有技术中的激光器与振镜系统组合获得，或直接购买激光振镜打标模块。

本实施例还提供了一种基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机的加工方法，其包括以下步骤：

1)将激光切割头3与振镜打标单元4整体移动至设定的打标中心点位置，通过电容检测模组5感测激光切割头3底部金属喷嘴31与工件表面的电容大小值C；

2)根据测得的电容大小值C查找电容与距离表得到对应的距离值d2；

3)将距离值d2加上激光切割头3与振镜打标单元4的高度差d1获得打标高度值D1，判断该打标高度值D1是否与振镜打标单元4的振镜焦距D0相等，若相等，则执行步骤4，若不相等，则调整激光切割头3与振镜打标单元4整体的高度至焦距位置；

4)启动振镜打标单元4进行打标；

5)打标完成后，将激光切割头3移动至加工位置完成切割加工。

为了保障振镜打标在一个固定的焦距位置，即要求振镜打标单元4的底部表面与激光切割头3的底部表面之间的高度差d1、与通过电容检测模组5 感测到激光切割头3底部表面与工件表面之间的电容值获取的距离d2两者之和D1是一个固定值且等于振镜焦距D0；实际在加工时，工件表面会有一些翘曲或工作台1表面会不平整，则导致振镜离工件表面的距离与振镜焦距D0 不相等，此时，则通过调整安装板2的高度使得打标高度值D1等于振镜焦距 D0，保证打标时振镜高度在焦点位置，从而达到较好的打标效果。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机，其特征在于：其包括工作台、位于所述工作台上方且在XYZ轴方向进行运动的安装板、固定在所述安装板上的且最底部设置有金属喷嘴的激光切割头、固定在所述安装板上的振镜打标单元、以及测量放置在所述工作台上的金属工件表面与所述金属喷嘴之间的电容大小的电容放大器。

2.如权利要求1所述的基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机，其特征在于：还包括控制所述激光切割头发射激光的激光控制器、控制所述振镜打标单元输出激光的打标控制器以及控制所述安装板进行Z轴移动的驱动控制器，所述激光控制器与所述电容放大器、所述打标控制器以及所述驱动控制器电气连接。

3.如权利要求2所述的基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机，其特征在于：所述激光控制器接收所述电容放大器传回的电容值，根据预先植入的电容与距离关系表，得到Z轴需要移动的距离，然后通过所述驱动控制器对Z轴进行高度调整，使得所述激光切割头发射出来的切割激光焦距集中在工件表面以及使得所述振镜打标单元中的振镜与工件表面的距离等于振镜焦距。

4.如权利要求1所述的基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机，其特征在于：所述工作台由导体材质制作而成。

5.基于如权利要求1所述的基于电容感测的振镜打标与激光切割一体机的加工方法，其特征在于：其包括以下步骤，

1)将所述激光切割头与所述振镜打标单元整体移动至设定的打标中心点位置，通过所述电容放大器感测所述激光切割头底部所述金属喷嘴与工件表面的电容大小值C；

2)根据测得的电容大小值C查找电容与距离表得到对应得到距离值d2；

3)将距离值d2加上所述激光切割头与所述振镜打标单元的高度差d1得到打标高度值D1，判断该打标高度值D1与所述振镜打标单元的振镜焦距D0是否相等，若相等，则执行步骤4，若不相等，则调整所述激光切割头与所述振镜打标单元整体的高度至焦距位置；

4)启动所述振镜打标单元进行打标；

5)打标完成后，将所述激光切割头移动至加工位置完成切割加工。