本發(fā)明涉及一種激光切割系統(tǒng)的控制裝置。更具體來(lái)說(shuō)，涉及一種激光切割系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)焦控制裝置。是一種當(dāng)激光切割板材遇到凹凸不平變化時(shí)，可使激光切割頭(噴嘴)隨著切割板材表面高度變化而自動(dòng)變化的隨動(dòng)控制裝置。

背景技術(shù)：

激光切割已在國(guó)內(nèi)金屬材料切割和汽車(chē)制造等工業(yè)領(lǐng)域獲得大規(guī)模應(yīng)用，然而作為激光切割系統(tǒng)的關(guān)鍵組件激光切割隨動(dòng)控制器仍以德國(guó)和美國(guó)等進(jìn)口技術(shù)為主，且存在標(biāo)定困難、接口復(fù)雜等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)同類技術(shù)還存在著精度不高、難以適應(yīng)高速切割要求等問(wèn)題。迫切需要一種適合國(guó)內(nèi)技術(shù)人員操作現(xiàn)狀的高速、高精和使用簡(jiǎn)便的激光切割隨動(dòng)控制器。

激光切割的重要條件之一是必須保證良好的聚焦，在切割過(guò)程中，即使焦距發(fā)生±0.1mm的變化，就會(huì)導(dǎo)致焦點(diǎn)溫度發(fā)生數(shù)百攝氏度變化，并產(chǎn)生鋸齒狀的切痕，嚴(yán)重降低切割質(zhì)量。在激光切割過(guò)程中，板材在不同位置的高度變化則通常可達(dá)數(shù)毫米，而現(xiàn)代高速加工需要激光切割速度達(dá)到每分鐘60～120米，在此高速切割過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)激光的高速動(dòng)態(tài)自動(dòng)聚焦無(wú)疑是激光切割的關(guān)鍵技術(shù)之一。本發(fā)明的目的之一就是設(shè)計(jì)一種激光切割隨動(dòng)控制器，其功能即是采集激光激光切割頭下端的非接觸式傳感器輸出的激光噴嘴相對(duì)于切割板材高度信號(hào)，并將采集的高度信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的模擬電壓信號(hào)，使伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的伺服電機(jī)可以在該模擬電壓控制下，隨著切割板材平面的凹凸不平變化而在垂直方向發(fā)生正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而使激光噴嘴相對(duì)于切割板材的高度保持恒定，即激光焦距恒定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)的激光切割頭隨動(dòng)控制器一般采用電容式距離測(cè)量方法，其測(cè)量原理是激光切割頭與金屬加工件之間構(gòu)成電容，電容值與兩者之間的距離有關(guān)，測(cè)量二者之間的電容值，即可計(jì)算出二者之間的距離?，F(xiàn)有測(cè)量方式為模擬測(cè)量，基于LC振蕩電路原理測(cè)量電容，采用這種方式的問(wèn)題是當(dāng)溫度變化時(shí)，電感受溫度影響變化很大，造成電容測(cè)量產(chǎn)生很大溫度漂移誤差。另外傳統(tǒng)模擬測(cè)量速度較慢，主要原因是需要將LC高頻振蕩的正弦波轉(zhuǎn)換為方波，再測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，求出頻率，再換算為頻率，誤差大。本發(fā)明采用單芯片數(shù)字測(cè)量方式，無(wú)溫度漂移、速度快(1秒可測(cè)量1000次以上)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，包括控制器、電容檢測(cè)芯片、電容傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中：

電容傳感器設(shè)置在激光切割頭噴嘴上，用于將檢測(cè)到的電容信號(hào)傳送給電容檢測(cè)芯片；

電容檢測(cè)芯片用于根據(jù)接收到的檢測(cè)電容信號(hào)輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)；

控制器用于接收該電壓信號(hào)，并根據(jù)該電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而帶動(dòng)激光切割頭向上或向下移動(dòng)。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

電容傳感器包括金屬感應(yīng)極板，激光切割頭噴嘴為錐形空心結(jié)構(gòu)，外層為噴嘴金屬外殼，接地，內(nèi)層為電容傳感器的金屬感應(yīng)極板，金屬外殼與金屬感應(yīng)電極之間設(shè)置有陶瓷絕緣層，金屬感應(yīng)極板在噴嘴下端向噴嘴外部水平延伸，該延伸部大致呈環(huán)狀，且覆蓋陶瓷絕緣層的部分或全部下表面。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

金屬感應(yīng)極板上部具有電路接口，該電路接口通過(guò)導(dǎo)線與電容檢測(cè)芯片連接，將檢測(cè)電容發(fā)送給電容檢測(cè)芯片。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

金屬外殼上設(shè)有通孔，與該通孔相對(duì)的在陶瓷絕緣層上設(shè)置有與該通孔同心的第一沉孔，該第一沉孔的直徑與金屬外殼上的通孔直徑相同，在第一沉孔底部與該第一沉孔同心的設(shè)置有第二沉孔，該第二沉孔穿透過(guò)該陶瓷絕緣層；在金屬感應(yīng)極板上與該第二沉孔同心的設(shè)置有一個(gè)盲孔，該盲孔與第二沉孔的直徑相同，該盲孔設(shè)有內(nèi)螺紋。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)還包括電容傳感器連接器，該電容傳感器連接器包括三段金屬圓柱桿，第一段圓柱桿的直徑最小，為外螺紋桿狀結(jié)構(gòu)，中間的第二段圓柱桿兩端分別與第一段圓柱桿和第三段圓柱桿相連，第二段圓柱桿的直徑大于第一段圓柱桿的直徑，略小于金屬外殼上的通孔的直徑，第三段圓柱桿與第二段圓柱桿相連，第三段圓柱桿的直徑大于金屬外殼上的通孔的直徑。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

第三段圓柱桿開(kāi)有一個(gè)第一空心孔，第一空心孔的直徑大于金屬外殼上的通孔的直徑，且第一空心孔的深度小于第三段圓柱桿的長(zhǎng)度；第一空心孔底部向第二段的方向開(kāi)有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的第二空心孔，第二空心孔的直徑小于第一空心孔的直徑，第二空心孔的深度延伸到第二段圓柱桿而沒(méi)有到達(dá)第一段圓柱桿。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：第二空心孔是螺紋孔。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

電容傳感器連接器的第一段圓柱桿旋緊在金屬感應(yīng)極板的螺紋盲孔中，第二圓柱桿穿過(guò)金屬外殼上的通孔，且在該通孔與第二圓柱桿之間設(shè)置有絕緣墊，該絕緣墊為帶外翻邊沿的空心套狀結(jié)構(gòu)，絕緣墊的空心套狀主體套在第二圓柱桿上，絕緣墊的主體的外翻邊沿設(shè)置在第三段圓柱桿與金屬外殼之間。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

絕緣墊采用彈性材料。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

導(dǎo)線一端插入連接器的第二空心孔后固定在連接器上，導(dǎo)線另一端連接檢測(cè)芯片。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

電容檢測(cè)芯片預(yù)先設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)電容值，該標(biāo)準(zhǔn)電容值是激光切割頭噴嘴距離加工工件表面預(yù)定距離時(shí)測(cè)得的電容值，當(dāng)接收到電容傳感器發(fā)來(lái)的檢測(cè)電容值時(shí)，電容檢測(cè)芯片將檢測(cè)電容值與標(biāo)準(zhǔn)電容值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出電壓信號(hào)。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

電容檢測(cè)芯片當(dāng)檢測(cè)電容值與標(biāo)準(zhǔn)電容值二者相等時(shí)輸出0電壓，前者大于后者時(shí)輸出正電壓，前者小于后者時(shí)，輸出負(fù)電壓，且輸出的正、負(fù)電壓值的絕對(duì)值與檢測(cè)電容值與標(biāo)準(zhǔn)電容值之間電容差值的絕對(duì)值成正比例關(guān)系。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

控制器接收到電容檢測(cè)芯片發(fā)來(lái)的電壓信號(hào)后，根據(jù)該電壓信號(hào)的正或負(fù)向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)以及根據(jù)電壓信號(hào)的絕對(duì)值輸出相應(yīng)脈沖數(shù)的脈沖信號(hào)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在接收到脈沖信號(hào)后，由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)與之相連的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光切割頭向上或下移動(dòng)。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

該控制系統(tǒng)還包括物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于在控制器的控制下，帶動(dòng)激光切割頭噴嘴內(nèi)的激光頭的物鏡移動(dòng)。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滾珠絲杠副，其中，滾珠絲杠副包括滾珠絲杠和與之配合的螺母，激光頭的物鏡安裝在螺母上。

所述的激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)，優(yōu)選的：

激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)還包括上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)輸入調(diào)節(jié)信號(hào)，控制器接收該調(diào)節(jié)信號(hào)，根據(jù)該調(diào)節(jié)信號(hào)向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)螺母向上或向下移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)物鏡向上或向下移動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為電容傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為電容傳感器結(jié)構(gòu)仰視示意圖；

圖3為電容傳感器連接器連接示意圖；

圖4為物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，激光切割隨動(dòng)控制系統(tǒng)包括控制器(例如，可以選用高速單片機(jī))、電容檢測(cè)芯片、電容傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、上位機(jī)。電容傳感器將檢測(cè)到的電容信號(hào)傳送給電容檢測(cè)芯片；電容檢測(cè)芯片根據(jù)接收到的檢測(cè)電容信號(hào)輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)；控制器用于接收該電壓信號(hào)，并根據(jù)該電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而帶動(dòng)激光切割頭向上或向下移動(dòng)?？刂破鬟€可接收上位機(jī)的指令，控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使激光頭內(nèi)部的聚焦鏡頭上下移動(dòng)，以達(dá)到正好將激光焦點(diǎn)控制在噴嘴下的預(yù)定距離。如圖2a和圖2b所示，示出了電容傳感器的基本結(jié)構(gòu)，電容傳感器設(shè)置在激光切割頭噴嘴上，電容傳感器包括金屬感應(yīng)極板，激光切割頭噴嘴為錐形空心結(jié)構(gòu)，外層為噴嘴金屬外殼，接地，內(nèi)層為電容傳感器的金屬感應(yīng)極板，金屬外殼與金屬感應(yīng)電極之間設(shè)置有陶瓷絕緣層，金屬感應(yīng)極板在噴嘴下端向噴嘴外部水平延伸，該延伸部大致呈環(huán)狀，且覆蓋陶瓷絕緣層的部分下表面。激光切割頭與待加工工件(金屬工件)之間具有一定的間距h，工件接地，在金屬感應(yīng)極板與工件之間產(chǎn)生電容Cx。金屬感應(yīng)極板上部具有電路接口，該電路接口與導(dǎo)線連接，導(dǎo)線穿過(guò)金屬外殼上的通孔后與檢測(cè)芯片連接，將電容檢測(cè)值發(fā)送給測(cè)量芯片。另一方面，由附圖2可見(jiàn)，固定電容是噴嘴內(nèi)感應(yīng)極板與激光切割頭上部金屬外殼產(chǎn)生之間具有固定電容C₀,測(cè)量時(shí)，有時(shí)為了方便，可以直接測(cè)量固定電容與電容Cx串聯(lián)后的總電容值，此時(shí)電容傳感器包括金屬感應(yīng)極板、噴嘴金屬外殼以及陶瓷絕緣層，但是本發(fā)明優(yōu)選的選用第一種方式，該方式采集的電容值更為靈敏、準(zhǔn)確。

如圖3所示，為電容傳感器連接器連接示意圖，金屬外殼上設(shè)有通孔，與該通孔相對(duì)的在陶瓷絕緣層上設(shè)置有與該通孔同心的第一沉孔，該第一沉孔的直徑與金屬外殼上的通孔直徑相同，在第一沉孔底部與該第一沉孔同心的設(shè)置有第二沉孔，該第二沉孔穿透該陶瓷絕緣層；在金屬感應(yīng)極板上與該第二沉孔同心的設(shè)置有一個(gè)盲孔(電路接口)，該盲孔與第二沉孔的直徑相同，該盲孔設(shè)有內(nèi)螺紋。電容傳感器連接器整體為階梯金屬圓柱桿狀接結(jié)構(gòu)，第一段圓柱桿的直徑最小，為外螺紋桿狀結(jié)構(gòu)，與金屬感應(yīng)極板上的螺紋盲孔配合，中間的第二段圓柱桿兩端分別與第一段圓柱桿桿、第三段圓柱桿相連，第二段圓柱桿的直徑大于第一段圓柱桿的直徑，略小于金屬外殼上的通孔的直徑，第三段圓柱桿與第二段圓柱桿相連，第三段圓柱桿的直徑大于金屬外殼上的通孔的直徑。第三段圓柱桿開(kāi)有一個(gè)第一空心孔，第一空心孔的直徑大于金屬外殼上的通孔的直徑而小于第三段圓柱桿的直徑且第一空心孔的深度小于第三段圓柱桿的長(zhǎng)度。第一空心孔底部向第二段的方向開(kāi)有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的第二空心孔，第二空心孔的直徑小于第一空心孔的直徑，優(yōu)選的小于上述盲孔的直徑，第二空心孔的深度延伸到第二段圓柱桿而沒(méi)有到達(dá)第一段圓柱桿，第二空心孔可以是螺紋孔。

在連接時(shí)，電容傳感器連接器的第一段圓柱桿依次穿過(guò)金屬外殼上的通孔以及陶瓷絕緣層上的第一沉孔并旋緊在金屬感應(yīng)極板的螺紋盲孔中，第二圓柱桿穿過(guò)金屬外殼上的通孔，且在該通孔與第二圓柱桿之間設(shè)置有絕緣墊，該絕緣墊為帶外翻邊沿的空心套狀結(jié)構(gòu)，套在第二圓柱桿上，絕緣墊的空心套狀主體設(shè)置在該通孔與第二圓柱桿之間，絕緣墊主體的外翻邊沿設(shè)置在第三段圓柱桿與金屬外殼之間。優(yōu)選的絕緣墊采用橡膠、樹(shù)脂等彈性材料。導(dǎo)線一端可在插入連接器的第二空心孔后固定在連接器上。可通過(guò)螺釘旋緊在第二空心孔中的方式固定導(dǎo)線，也可通過(guò)焊接的方式固定導(dǎo)線，導(dǎo)線另一端連接電容檢測(cè)芯片。

電容傳感器將感應(yīng)到的電容傳送給電容檢測(cè)芯片，電容檢測(cè)芯片以較高的頻率檢測(cè)該電容(1秒可測(cè)量1000次以上)，并將檢測(cè)到的電容轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)傳輸給控制器。具體的，電容檢測(cè)芯片按如下方式工作：電容檢測(cè)芯片預(yù)先設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)電容值，該電容值是激光切割頭噴嘴距離加工工件表面預(yù)定距離(如0.7mm)時(shí)通過(guò)傳感器測(cè)得的電容值。當(dāng)接收到金屬感應(yīng)極板與加工工件表面間的電容值時(shí)，電容檢測(cè)芯片將檢測(cè)電容值與標(biāo)準(zhǔn)電容值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出輸出電壓，其中，二者相同時(shí)輸出0電壓，前者大于后者時(shí)輸出正電壓，前者小于后者時(shí)，輸出負(fù)電壓，且輸出的正、負(fù)電壓值的絕對(duì)值與檢測(cè)電容值與標(biāo)準(zhǔn)電容值相比的電容差的絕對(duì)值成正比例關(guān)系。

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器?？刂破鹘邮盏诫娙輽z測(cè)芯片發(fā)來(lái)的輸出電壓值后，根據(jù)輸出電壓值的正或負(fù)向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)以及根據(jù)輸出電壓值的絕對(duì)值輸出相應(yīng)的脈沖數(shù)量的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器在接收到脈沖信號(hào)后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)與之相連的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光切割頭向上或下移動(dòng)，從而保持激光切割頭噴嘴與加工工件表面之間的預(yù)定距離。

激光切割頭噴嘴工作時(shí)，位于噴嘴腔體內(nèi)部的激光頭發(fā)出激光束，用于切割金屬加工工件，激光頭在噴嘴腔體內(nèi)安裝時(shí)，一般安裝在固定位置，激光頭開(kāi)啟時(shí)，即可將激光束聚焦發(fā)射出噴嘴，然而在實(shí)際情況下，安裝位置有可能會(huì)有所偏差，并且在工作時(shí)，由于震動(dòng)等原因，激光頭會(huì)發(fā)生位置移動(dòng)，此時(shí)有可能發(fā)生激光束無(wú)法良好聚焦在噴嘴外部的情況，此時(shí)有可能損傷噴嘴，為此，本發(fā)明在噴嘴內(nèi)設(shè)置有物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖4所示，該物鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、滾珠絲杠副，滾珠絲杠副包括滾珠絲杠和與之配合的螺母，物鏡安裝在螺母上，準(zhǔn)直透鏡安裝在激光源和物鏡之間。準(zhǔn)直透鏡用于將激光源發(fā)出的激光轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐肷涞轿镧R上，物鏡將該平行光束會(huì)聚后投射到工作平面上。通過(guò)在光路上微調(diào)物鏡的移動(dòng)距離，可以調(diào)節(jié)激光束的會(huì)聚點(diǎn)，從而可以將將光束聚焦到噴嘴外部。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器(圖中未示出)，步進(jìn)電機(jī)可通過(guò)聯(lián)軸器連接，帶傳動(dòng)連接等方式與滾珠絲杠連接。

激光切割頭前，在對(duì)激光束進(jìn)行微調(diào)時(shí)，通過(guò)上位機(jī)，輸入調(diào)節(jié)信號(hào)，控制器接收該調(diào)節(jié)信號(hào)，根據(jù)該調(diào)節(jié)信號(hào)向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)螺母向上或向下移動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)物鏡向上或向下移動(dòng)，此時(shí)激光束的聚焦光點(diǎn)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，當(dāng)在噴嘴外達(dá)到預(yù)定距離后，停止輸入調(diào)節(jié)信號(hào)，激光束焦距微調(diào)完畢。

本發(fā)明激光切割頭工作時(shí)，先通過(guò)上述上位機(jī)微調(diào)激光束的焦距，激光切割頭開(kāi)始進(jìn)行切割操作時(shí)，電容檢測(cè)芯片根據(jù)接收到的電容傳感器傳來(lái)的檢測(cè)電容值輸出電壓信號(hào)，控制器接收電容檢測(cè)芯片的電壓信號(hào)，根據(jù)該電壓信號(hào)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴嘴上下移動(dòng)，保持噴嘴與工件之間的預(yù)定距離。

噴嘴在進(jìn)行金屬板材切割過(guò)程中，被切割板材表面的凹凸變化，將引起激光頭噴嘴與板材之間的切割間隙變化，該變化被激光切割頭下部的電容傳感器檢測(cè)后，電容信號(hào)送入電容檢測(cè)芯片檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果再輸入高速單片機(jī)(每秒檢測(cè)1000次，確保切割間隙檢測(cè)的實(shí)時(shí)性)。高速單片機(jī)一方面可以根據(jù)切割間隙變化，控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使激光頭上下移動(dòng)將激光焦距保持動(dòng)態(tài)恒定。另一方面，高速單片機(jī)還可接收上位機(jī)的指令，控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使激光頭內(nèi)部的聚焦鏡片上下移動(dòng)，以達(dá)到正好將激光焦點(diǎn)控制在噴嘴下約0.7mm左右，本發(fā)明很好地解決了傳統(tǒng)激光頭的焦點(diǎn)在激光頭內(nèi)部容易燒壞噴嘴，或焦點(diǎn)在噴嘴下部較遠(yuǎn)位置，使噴嘴噴出的保護(hù)氣體容易發(fā)散而無(wú)法保護(hù)等問(wèn)題。同時(shí)，高速單片機(jī)還將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到上位機(jī)供分析。

通過(guò)本發(fā)明，能夠方便地調(diào)節(jié)激光的會(huì)聚焦點(diǎn)，同時(shí)在進(jìn)行工件切割時(shí)，能夠隨時(shí)根據(jù)工件表面的凹凸情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴嘴的高度，保持激光束位于預(yù)定的焦距上，實(shí)現(xiàn)高精度的切割操作。