一種均勻控制激光功率的系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種均勻控制激光功率的系統，包括依次連接的運動控制器、數據處理器、CO2激光器，所述數據處理器存儲有預先設定的開關光參數、采集周期；所述運動控制器用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發送到數據處理器；所述數據處理器還用于根據所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數；所述數據處理器還用于根據所述距離參數和所述開關光參數，得到開關光次數；所述數據處理器還用于根據所述開光次數得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制CO2激光器開關的開斷，所述CO2激光器用于根據開關的開斷控制切割時的光功率。本實用新型專利技術的系統能夠實時精確的控制激光管的切割功率。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及激光切割領域，特別涉及一種均勻控制激光功率的系統。
技術介紹
CO2激光切割控制系統是利用聚焦的高功率激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化或燒蝕，同時通過設定特定的軌跡，在工件上加工出預期圖形形狀。CO2激光管的功率是通過CO2激光器來控制的，運動控制器通過控制CO2激光器來控制CO2激光管的出光功率的大小，通常CO2用來控制激光功率大小的接口為模擬量（0~5V）。所以只要運動控制器輸出一個模擬量（0~5V）給CO2激光器，就可以間接的控制CO2激光管的功率大小。現有的方案主要是通過外接一個可變電阻，通過調節可變電阻的阻值來輸出一個0~5V的電壓給CO2激光器。這個方案的最大缺點就是在一個切割運動中，CO2激光管的功率是一個恒定值，而切割路徑的速度是不斷變化的，這就導致在速度低的地方激光燒蝕工件材料要嚴重一點，而速度高的地方激光燒蝕工件的程度有可能還不足，無法達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。
技術實現思路
本技術在于克服現有技術的上述不足，提供一種切割功率隨切割速度不斷變化、到達均勻切割的CO2激光切割功率控制系統。為了實現上述技術目的，本技術采用的技術方案是：一種均勻控制激光功率的系統，包括依次連接的運動控制器、數據處理器、CO2激光器，所述數據處理器存儲有預先設定的開關光參數、采集周期；所述運動控制器用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發送到數據處理器；所述數據處理器還用于根據所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數；所述數據處理器還用于根據所述距離參數和所述開關光參數，得到開關光次數；所述數據處理器還用于根據所述開光次數得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制CO2激光器開關的開斷，所述CO2激光器用于根據開關的開斷控制切割時的光功率，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數。進一步地，所述采集周期為1ms。進一步地，所述距離參數為：L=V×Δt，其中V為當前切割的運動矢量速度，Δt為預先設定的采集周期。進一步地，所述開關光次數為：A=L×N，其中N為預先設定的開關光參數。進一步地，所述數據處理器為FPGA芯片。進一步地，所述數據處理器與所述CO2激光器之間設置有光電耦合器。與現有技術相比，本技術的有益效果本技術的均勻控制激光功率的系統能夠實時精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時，也能達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。附圖說明圖1是本技術的均勻控制激光功率的系統模塊框圖。圖2是本技術的一個具體實施例示出的均勻控制激光功率的系統框圖。圖3是本技術的均勻控制激光功率的方法流程框圖。具體實施方式下面結合具體實施方式對本技術作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本技術上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
技術實現思路
所實現的技術均屬于本技術的范圍。實施例1：圖1是本技術的均勻控制激光功率的系統模塊框圖，包括依次連接的運動控制器1、數據處理器2、CO2激光器3，所述數據處理器2存儲有預先設定的開關光參數、采集周期；所述運動控制器1用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發送到數據處理器2；所述數據處理器2還用于根據所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數；所述數據處理器2還用于根據所述距離參數和所述開關光參數，得到開關光次數；所述數據處理器2還用于根據所述開光次數得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制CO2激光器3開關的開斷，所述CO2激光器3用于根據開關的開斷控制切割時的光功率，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數。本技術的均勻控制激光功率的系統能夠實時精確的控制激光管的切割功率，使得在切割速度變化時，也能達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。一般的，在一次切割過程中，根據圖紙預先設計好切割程序，由于在切割過程中切割路徑的速度可能是不斷變化的，然而，切割速度是無法自由控制的，因此本技術通過頻繁的開關光來達到均勻控制激光功率的目的，將不可控的速度變量轉換為可控的脈沖變量，達到實時控制激光發射功率的目的。具體的，如果激光出光的時間足夠短，那么每次激光就只會在工件上燒蝕或熔化一個點，而無數個連續的這個點就形成了一條完整的切割線。根據此原理，我們需要定義一個規定距離內需要打多少個點（參數N），通常為1mm距離內打多少點，及激光頭運動1mm，激光開關光多少次。每開關光1次就在工件表面留下一個點。通過實時采集當前的運動速度，采集周期為1ms，將采集回的當前速度轉化距離L=V×Δt，這里的Δt為速度采集周期1ms。通過距離L我們計算出需要的開關光次數，開關光次數A=L×N，式中N為前面設置的規定距離內打點的個數。控制器將在接下1ms內將計數出的開關光次數轉化為PWM波形，PWM的頻率fpwm=A;此PWM波接入到CO2激光器的開關接口，而CO2激光器的模擬量接口常接5V（最大功率）。當PWM波形為高電平時激光開光，當CO2為低電平時激光關光，每一個PWM周期激光開關一次，將在工件表面燒蝕一個點，無數個連續的點就形成了我們的切割軌跡，繼而根據采集切割時的速度，控制在下一個1ms內的打點數量，間接的控制功率大小，達到切割工件燒蝕均勻性的工藝要求。在一個具體實施方式中，所述采集周期為1ms。當然，采集周期越短，控制精度就越高，對設備性能的要求也就越高，在具體實施中，可根據實際對工件的精度要求來控制采集周期。在一個具體實施方式中，所述距離參數為：L=V×Δt，其中V為當前切割的運動矢量速度，Δt為預先設定的采集周期。在一個具體實施方式中，所述開關光次數為：A=L×N，其中N為預先設定的開關光參數。在一個具體實施方式中，所述數據處理器為FPGA芯片。在一個具體實施方式中，所述數據處理器2與所述CO2激光器3之間設置有光電耦合器4，所述光電耦合器為高速光耦。參看圖2，這樣，FPGA電路22發出的切割功率信號通過該高速光耦4傳遞至CO2激光器3，這樣就可有效避免數據處理器2受到CO2激光器3瞬時高壓帶來的外部干擾。圖3是本技術的均勻控制激光功率的方法流程框圖，包括以下步驟：S1、預先設定開關光參數、采集周期；S2、切割開始后，運動控制器采集當前切割的運動矢量速度；S3、根據所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數；S4、根據所述距離參數和所述開關光參數，得到開關光次數；S5、根據所述開光次數得到PWM波形，利用所述PWM波形控制CO2激光器開關的開斷，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開光次數。在一個具體實施方式中，所述采集周期為1ms。在一個具體實施方式中，所述距離參數為：L=V×Δt，其中V為當前切割的運動矢量速度，Δt為預先設定的采集周期。在一個具體實施方式中，所述開關光次數為：A=L×N，其中N為預先設定的開關光參數。上面結合附圖對本技術的具體實施方式進行了詳細說明，但本技術并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可以作出各種修改或改型。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種均勻控制激光功率的系統，其特征在于，包括依次連接的運動控制器、數據處理器、CO2激光器，所述數據處理器存儲有預先設定的開關光參數、采集周期；所述運動控制器用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發送到數據處理器；所述數據處理器還用于根據所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數；所述數據處理器還用于根據所述距離參數和所述開關光參數，得到開關光次數；所述數據處理器還用于根據所述開關光次數得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制CO2激光器開關的開斷，所述CO2激光器用于根據開關的開斷控制切割時的光功率，其中，所述PWM波形頻率的大小為所述開關光次數；所述數據處理器為FPGA芯片；所述數據處理器與所述CO2激光器之間設置有光電耦合器。

【技術特征摘要】
1.一種均勻控制激光功率的系統，其特征在于，包括依次連接的運動控制器、數據處理器、CO2激光器，所述數據處理器存儲有預先設定的開關光參數、采集周期；所述運動控制器用于在切割開始后采集當前切割的運動矢量速度，并將所述運動矢量速度發送到數據處理器；所述數據處理器還用于根據所述運動矢量速度和所述采集周期，得到距離參數；所述數據處理器還用于根據所述距離參數和所述開關光參數，得到開關光次數；所述數據處理器還用于根據所述開關光次數得到PWM波形，并利用所述PWM波形控制CO2激光器開關的開斷，所述CO2激光器用于根據...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚平，曹志明，周維，唐星，黃俊豪，
申請(專利權)人：成都福譽科技有限公司，
類型：新型
國別省市：四川;51