[发明专利]一种用于激光切割的总线式电容传感器及检测系统

说明书

本发明公开了一种用于激光切割的总线式电容传感器，包括：信号放大模块、信号处理模块和通讯模块；所述信号放大模块包括LC震荡电路、信号放大电路和温度检测模块，LC震荡电路用于采集被测电容的电容数据，将电容数据信号经过信号放大电路处理后传输至信号处理模块；温度检测模块用于采集并处理被测电容的温度数据，将温度数据信号传输至信号处理模块；所述信号处理模块包括FPGA模块和数据处理模块，电容、温度数据信息经过FPGA模块处理后输入到数据处理模块，数据处理模块的输出信号传输至通讯模块；能够让数控系统在不同温度下进行标定，保证了不同温度下的传感器精度，提高了信号测量精度与速度。

技术领域

本发明涉及一种用于激光切割的总线式电容传感器及检测系统，属于激光切割领域。

背景技术

在激光切割金属板材时，要想获得平滑的切缝，需要让激光焦点能够稳定的照射在被切割工件上。但是在实际切割的过程中，可能会因为金属板材本身就不够平整或者因为机械振动，将会导致激光的焦点不能够稳定的照射在被切割板材上从而影响切缝的质量。要想保证切割质量，首先需要让切割头的喷嘴与板材在切割过程中能够保持恒定的距离，否则将会导致切缝质量较差。

因此必须设计一种能够精确的测量出激光头喷嘴和工件之间距离的传感器。现在国内外用于激光切割的距离传感器大多数都是采用电容测量微距的原理，通过测量激光头喷嘴和工件之间的平行板电容大小，从而计算出激光头喷嘴和工件之间的距离。但是现在市面上的此类产品都存在没有统一标准的通信接口，接入数控系统或者工控机困难；传感器分辨率较低，在应用于三维激光切割时精度达不到；在工业环境下环境温度变化较为剧烈，如果传感器的工作环境温度变化，就需要对传感器进行重新标定否则将会影响传感器的测量精度等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于激光切割的总线式电容传感器，以提高激光切割时的切缝质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种用于激光切割的总线式电容传感器，包括：信号放大模块、信号处理模块和通讯模块；

所述信号放大模块包括LC震荡电路、信号放大电路和温度检测模块，LC震荡电路用于采集被测电容的电容数据，将电容数据信号经过信号放大电路处理后传输至信号处理模块；

温度检测模块用于采集并处理被测电容的温度数据，将温度数据信号传输至信号处理模块；

所述信号处理模块包括FPGA模块和数据处理模块，电容、温度数据信息经过FPGA模块处理后输入到数据处理模块，数据处理模块的输出信号传输至通讯模块，通讯模块将数据上传至数控系统，让数控系统在不同温度下进行标定，保证了不同温度下的传感器精度。

第二方面，本发明还提供了一种用于激光切割的检测系统，包括，工控机和如第一方面所述的总线式电容传感器，所述总线式电容传感器与被测电容连接，将被测电容的电容数据经过通讯模块传输至工控机。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明在采集电容数据的同时采集了传感器工作的温度信号，能够让数控系统在不同温度下进行标定，保证了不同温度下的传感器精度。

2、本发明在信号放大模块上传到信号处理模块的调频信号经过差频之后再输入FPGA，使被测信号的基础频率降低，提高了信号测量精度与速度，解决了传感器分辨率较低，在应用于三维激光切割时精度达不到问题。

3、本发明使用EtherMac工业实时以太网进行数据传输，保证了数据的传输速度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

附图1为本发明的总线式电容传感器的结构示意图。