[发明专利]激光头的运动控制方法、运动控制系统和激光加工机

说明书

本发明涉及一种激光头的运动控制方法、运动控制系统及激光加工机，运动控制方法包括：控制器获取加工工件的目标跟随高度、加工路径、以及激光头与加工工件的实际竖直距离；根据实际竖直距离、目标跟随高度和加工路径确定激光头的运动控制量；控制器基于所述运动控制量控制激光头进行竖直运动、水平运动和旋转运动。同一个控制器实现竖直运动、水平运动和旋转运动的联合控制，提高控制效率和准确度。

技术领域

本申请一般地涉及电控领域。更具体地，本申请涉及一种激光头的运动控制方法、运动控制系统和激光加工机。

背景技术

在激光器应用于激光切割中，需要保证切口处的最大功率以保证切割质量，而所切板材/管材通常都不会水平，存在弧面，变形等情况。所以切割过程中需要实时保证激光焦点位置，即切割头与板材间距保持恒定。传统的切割头高度调整方法是由一个独立的高度调整器对上下轴进行控制，用以保证切割头高度，而其他轴由运动控制卡或数控系统控制，用以控制切割路径。

此方法由于分开两个系统控制同一机床的不同轴，存在控制权冲突问题；操作者需要同时控制两个控制界面进行操作，操作繁琐不便；由于系统分离，其拓展性，通用性有限，与切割系统无法实时交换数据，限制了一些高级功能的应用；传统调高器不能作为插补轴使用，不能使用定高模式，从而无法应用于精密工件；另外在管材切割中，上下变化较大，传统方法很容易因跟随不及时导致频繁碰板的问题；使用传统脉冲式伺服，接线繁琐，且一般使用AD传输速度信号给伺服执行，易受干扰。

发明内容

本申请提供一种激光头的运动控制方法、运动控制系统和激光加工机，以解决现有激光头的竖直和水平控制相互分离，无法联合规划控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种激光头的运动控制方法，包括：控制器获取所述加工工件的目标跟随高度、加工路径、以及所述激光头与加工工件的实际竖直距离；所述控制器根据所述实际竖直距离、所述目标跟随高度和所述加工路径确定所述激光头的运动控制量；所述控制器基于所述运动控制量控制所述激光头进行竖直运动、水平运动及旋转运动。

在一个实施例中，所述控制器根据所述实际竖直距离、所述目标跟随高度和所述加工路径确定所述激光头的运动控制量，包括：基于所述加工路径进行速度规划以确定所述激光头的当前速度，计算所述实际竖直距离和所述目标跟随高度的跟随偏差；若所述跟随偏差小于或等于阈值，则依据所述跟随偏差和所述激光头的当前速度确定所述运动控制量；若所述跟随偏差大于阈值，则依据所述跟随偏差进行速度规划，以确定所述运动控制量。

在一个实施例中，所述控制器获取所述激光头与加工工件的实际竖直距离，包括：所述控制器通过传感器获取所述激光头与所述加工工件之间的实际电容信号；根据距离电容标定函数关系和实际电容信号，获得所述实际竖直距离。

在一个实施例中，所述运动控制方法还包括：控制所述激光头移动到不同的标定竖直距离，以获取与所述标定竖直距离对应的标定电容信号；对所述标定竖直距离和所述标定电容信号进行拟合，以获取所述距离电容标定函数关系。

在一个实施例中，所述控制器通过传感器获取所述激光头与所述加工工件之间的实际电容信号包括：所述控制器通过传感器检测实际电容信号，并利用所述传感器和所述控制器之间的总线传输获得所述实际电容信号。

为解决上述技术问题，本发明提供一种激光头的运动控制系统，包括：控制器，用于获取所述加工工件的目标跟随高度、加工路径、以及所述激光头与加工工件的实际竖直距离；根据所述实际竖直距离、所述目标跟随高度和所述加工路径确定所述激光头的运动控制量；基于所述运动控制量控制所述激光头进行竖直运动、水平运动及旋转运动。

在一个实施例中，所述运动控制系统还包括：传感器，连接所述控制器，用于检测所述激光头与所述加工工件之间的实际电容信号；所述控制器用于根据距离电容标定函数关系和实际电容信号，获得所述实际竖直距离。

在一个实施例中，所述控制器和所述传感器之间通过总线连接。