CN202591845U - 激光切割头喷嘴自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种激光切割头喷嘴自动控制系统，它包括：电容采集装置、电压/电流转换器、AD转换器、存储器、比较器、控制器、驱动机构和人机交互操控器。本实用新型首先通过人机交互操控器手动控制调节激光切割头喷嘴与待加工工件至标定距离并存储该距离对应的标定电容值，然后将采集测量的实时电容值与该标定电容值进行比较判断，再通过控制器控制驱动机构驱动激光切割头喷嘴做相应的距离调整，直至实时电容值与标定电容值相同，此时两者之间的距离即为标定距离。本实用新型结构简单，操作方便，能快速、自动地控制调节两者至标定距离。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动控制系统，具体地指一种激光切割头喷嘴自动控制系统，用于自动控制激光切割头喷嘴与加工工件之间的距离。
背景技术
目前，市场上出现的激光切割头随动控制器主要运用电容式和电感式两种测距原理，其中，电容式测距的应用比较广泛，其主要原理是利用激光切割头喷嘴与金属工件间形成的电容与两者间隔的距离成反比关系：
，其中C是电容，ε是介电常数，s是激光喷嘴与金属加工工件的正对面积，d是激光喷嘴与金属加工工件之间的距离。通过上述的公式，检测出电容值即可计算出两者之间的距离，与设定目标距离进行比较后，驱动Z轴运动机构进行距离调整。但是，由于电容和距离之间的非线性关系，以及激光切割头喷嘴特殊形状导致难于计算其绝对的正对面积，此外，介电常数ε的取值收环境因数影响而变化等诸多难题，使得在实验室环境下标定的绝对距离在实际使用过程中很难准确，不利于现场焦距设定，影响切割效果。
发明内容
本实用新型目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种激光切割头喷嘴自动控制系统，通过驱动机构驱动激光切割头喷嘴与待加工工件之间的距离，并实时测量两者之间的电容，直至调节的距离使得两者之间的电容达到标定值，其控制方便，精度高。
实现本实用新型目的采用的技术方案是：一种激光切割头喷嘴自动控制系统，包括：
驱动机构，用于驱动所述激光切割头喷嘴；
控制器，用于控制所述驱动机构；
电容采集装置，用于采集所述激光切割头喷嘴与待加工工件之间的电容；
存储器，用于存储电容采集转换装置采集的标定电容值；
比较器，用于比较电容采集转换装置采集的实时电容值与存储器中的标定电容值，将比较结果发送至所述控制器。
进一步地，该激光切割头喷嘴自动控制系统还包括：
电压/电流转换器，用于将所述电容采集装置采集的电容值转换为电压或者电流值。
进一步地，该激光切割头喷嘴自动控制系统还包括：AD转换器，用于将所述电压或者电流值转换为数字信号。
进一步地，该激光切割头喷嘴自动控制系统还包括：人机交互操控器，与所述控制器连接，用于向所述控制器发出控制所述驱动机构运动的信息。
更进一步地，所述人机交互操控器包括：
手动操作单元，用于发出手动操作的信息；以及，
自动操作单元，用于发出控制所述比较器自动工作的信号。
在上述技术方案中，所述比较器为单片机。
本实用新型工作过程如下：启动人机交互操控器的手动操作单元，通过手动操作控制驱动机构的工作，驱动机构带动激光切割头喷嘴运动，从而调节激光切割头喷嘴与待加工工件之间的距离，到达所需的标定距离后，通过电容采集装置测量激光切割头喷嘴与待加工工件之间的电容，此时即为标定电容。然后启动人机交互操控器的自动操作单元，自动操作单元发出控制所述控制器自动工作的信号，控制器根据电容采集装置采集的实时电容值与存储器中的标定电容值的比较结果，发出控制驱动机构的信号，使驱动机构驱动激光切割头喷嘴运，直至电容采集装置采集的实时电容值与存储器中的标定电容值相同，即此时激光切割头喷嘴与待加工工件之间的距离达到标定距离值。
本实用新型结构简单，使用方便，只需手工操作调节到标定距离后，再通过自动控制控制器，将电容采集装置采集的实时电容值不断反馈至比较器，并与标定电容值进行比较，控制器根据比较结果自动控制驱动机构，实现自动调节激光切割头喷嘴与待加工工件之间的距离。
附图说明
图1为本实用新型激光切割头喷嘴自动控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，激光切割头喷嘴自动控制系统10包括：电容采集装置101、电压/电流转换器102、AD转换器103、存储器104、比较器105、控制器106、驱动机构107和人机交互操控器108。电容采集装置101用于测量激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的电容。电压/电流转换器102与电容采集装置101连接，接收电容采集装置101测量的电容值，并将电容值转换为对应的电压或电流值。AD转换器103与电压/电流转换器102连接，将转换后的电压或电流值转换为数字信号，并传输至存储器104储存，此时储存的数字信号值即为测量的电容值。
人机交互操控器108与控制器106连接，控制器106与驱动机构107连接。人机交互操控器106述控制器106发出控制驱动机构107运动的信息。人机交互操控器108包括：手动操作单元和自动操作单元，其中手动操作单元发出手动操作的信息，自动操作单元发出控制所述比较器自动工作的信号。
使用本实用新型时，先启动人机交互操控器108的手动操作单元，此时，通过人机交互操控器108手工操作的控制信息发送至控制器106，控制器106将该控制信息转换为控制驱动机构107工作的信号，实现控制驱动机构的运动，直至使得激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的距离达到标定的距离。此时，电容采集装置101测量该标定距离时候激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的电容值，即为标定电容值。并将该标定电容值依次经过电压/电流转换器102和AD转换器103后储存在存储器104中。
在实际操作中，激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的距离容易发生变化，此时，就需要调节两者之间的距离至标定距离。因此本实用新型还包括有自动反馈及现场补偿单元，即在存储器104和控制器106之间设有比较器105，本实施例中所用比较器105为单片机。按照上述步骤完成标定电容值的存储后，启动人机交互操控器108的自动操作单元，电压/电流转换器102实时测量采集激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的电容值，并依次经过电压/电流转换器102和AD转换器103处理，控制器16控制AD转换器103将处理后的实时电容值发送至比较器105中，比较器105将实时电容值与存储器104中的标定电容值进行比较，如两者存在差别，则根据该差别，发出调节信号至控制106，控制器106将该控制信号转换为控制驱动机构107工作的信号，实现对驱动机构107的控制，从而调节激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的距离，直至两者之间的距离为标定距离值。如：激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的电容为1pf时，两者之间为标定距离，当电容采集装置101实时测量的电容值大于1pf，经比较器105的比较后，应当使激光切割头喷嘴20与待加工工件30之间的距离变大，才能使得实时电容值接近并等于标定电容值。此时，控制器106发出控制信号，控制驱动机构107使得其远离待加工工件30，重复上述步骤，不断将实时电容值与标定电容值进行反馈、补偿调节，直至将两者的距离调节至标定距离值。
Claims (7)
1.一种激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于，包括：
驱动机构，用于驱动所述激光切割头喷嘴；
控制器，用于控制所述驱动机构；
电容采集装置，用于采集所述激光切割头喷嘴与待加工工件之间的电容；
存储器，用于存储电容采集装置采集的标定电容值；
比较器，用于比较电容采集装置采集的实时电容值与存储器中的标定电容值，将比较结果发送至所述控制器。
2.根据权利要求1所述激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于，还包括：
电压/电流转换器，用于将所述电容采集装置采集的电容值转换为电压或者电流值。
3.根据权利要求2所述激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于，还包括：
AD转换器，用于将所述电压或者电流值转换为数字信号。
4.根据权利要求1或2或3所述激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于，还包括：
人机交互操控器，与所述控制器连接，用于向所述控制器发出控制所述驱动机构运动的信息。
5.根据权利要求4所述激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于，所述人机交互操控器包括：
手动操作单元，用于发出手动操作的信息；以及，
自动操作单元，用于发出控制所述控制器自动工作的信号。
6.根据权利要求1或2或3所述激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于：所述比较器为单片机。
7.根据权利要求4所述激光切割头喷嘴自动控制系统，其特征在于：所述比较器为单片机。
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