一種閉環激光能量控制方法及系統技術方案

本發明專利技術提出一種閉環激光能量控制方法及系統，設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度；通過模擬量輸入接口實時采集激光器輸出的實時平均功率，并與所述變量的差值做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制；將輸出信號實時控制激光器泵浦電流。本發明專利技術提出的閉環激光能量控制方法及系統，通過將激光輸出功率跟隨平臺切割的矢量速度，能實時進行功率的調整，又加以閉環控制，減小了切割過程中不穩定因素的影響，從而提高切割質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于激光加工
，涉及一種能量控制方法，特別涉及一種閉環激光能量控制方法；同時，本專利技術還涉及一種閉環激光能量控制系統。
技術介紹
激光切割由于工藝簡單、速度快，具有切縫寬度小、切口平行度好、表面粗糙度小、尺寸精度高、工件變形和熱影響區小、無機械應力及表面損傷等特點被廣泛用于SMT模板生產中，激光切割后表面的光滑性和切口的平滑性直接關系到后續工藝的可行性。在實際的生產中，在基于連續激光調制模式下激光能量的控制方法，大多為在頻率不變的前提下，激光器接收一個不可變的脈寬PWM信號進行能量控制。這導致了激光器在切割過程中的，輸出的功率恒定。在速度變化時不能隨時調制，容易造成切割表面不光滑，特別是SMT模板開口拐角處有熱燒灼現象。有鑒于此，如今迫切需要一種新的激光切割能量控制解決方案。
技術實現思路
本專利技術的目 的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決現有切割方法切割質量差的問題。為達到上述目的，本專利技術提出了一種閉環激光能量控制方法，包括:設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度；通過模擬量輸入接口實時采集激光器輸出的實時平均功率，并與所述變量差值做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制；將輸出信號實時控制激光器泵浦電流。在本專利技術的一個實施例中，所述方法具體包括如下步驟: 步驟S1:根據XY軸反饋信號在每個插補周期計算矢量速度，具體計算公式如下: VEL_vect=(P0S_X(k)-P0S_X(k-1))2 + (P0S_Y(k)-P0S_Y(k-1))2 ； 其中，VEL_vect為所計算的矢量速度；P0S_X(k)、P0S_X(k_l)為K與K_1采樣周期內X軸反饋位置；P0S_Y(k)、P0S_Y(k-l)為K與K-1插補周期內Y軸反饋位置。步驟S2:實時通過模擬量輸入接口讀取實際平均功率輸出并將模擬信號濾波(在一個插補周期中完成下面濾波運算):Power_feed= (K0*AIN2 + K1*AIN_DF1+ K2*AIN_DF2 +K3*AIN_DF3)；AIN_DF3 =AIN_DF2 ；AIN_DF2 =AIN_DF1 ；AIN_DF1=AIN2 ； 其中，KO、KU K2、K3為濾波系數；P0Wer_feed為濾波后得到的模擬量輸入；AIN2為濾波前模擬量輸入；AIN_DF1、AIN_DF2、AIN_DF3為濾波算法臨時變量。步驟S3:將誤差信號Power_err = VEL_vect_ Power_feed/K送入PI計算模塊進行控制并輸出；OutPut = Power_err(k)*{KP +KI(Power_err(k)-Power_err(k-1)}； 其中:OutPut為PI算法模塊輸出；P、KI為PI算法的比例和積分系數。步驟S4:將所計算的控制信號通過模擬量輸出接口作為激光器輸出控制信號。本專利技術還提出一種閉環激光能量控制系統，包括: 矢量速度計算模塊，用以通過設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度； 模擬量輸入接口，用以實時采集激光器輸出的實時平均功率； PI計算模塊，用以根據采集的激光器輸出的實時平均功率與所述變量的差值做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制，將輸出信號實時控制激光器泵浦電流。本專利技術提出的閉環激光能量控制方法及系統，通過將激光輸出功率跟隨平臺切割的矢量速度，能實時進行功率的調整，又加以閉環控制，減小了切割過程中不穩定因素的影響，從而提聞切割質量。本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明本專利技術上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中: 圖1為本專利技術閉環激光能量控制方法的流程 圖2為本專利技術閉環激光能量控制系統的組成示意圖。具體實施例方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。在本專利技術的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本專利技術中的具體含義。本專利技術的主要創新之處在于，本專利技術創新地提出了一種閉環激光能量控制方法及系統，減小了切割過程中不穩定因素的影響，從而提高切割質量。本專利技術的閉環激光能量控制方法包括:設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度；通過模擬量輸入接口實時采集激光器輸出的實時平均功率，并與所述變量做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制；將輸出信號實時控制激光器泵浦電流。由于激光輸出功率跟隨平臺切割的矢量速度，所以能實時進 行功率的調整，又加以閉環控制，減小了切割過程中不穩定因素的影響，所以提高了激光能量輸出的穩定性。請參閱圖1，在本專利技術的一個實施例中，所述方法具體包括如下步驟: 步驟Si根據XY軸反饋信號在每個插補周期計算矢量速度，具體計算公式如下: VEL_vect=(P0S_X(k)-P0S_X(k-1))2 + (P0S_Y(k)-P0S_Y(k-1))2 ； 其中，VEL_vect為所計算的矢量速度；P0S_X(k)、P0S_X(k_l)為K與K_1采樣周期內X軸反饋位置；P0S_Y(k)、P0S_Y(k-l)為K與K-1插補周期內Y軸反饋位置。步驟S2實時通過模擬量輸入接口讀取實際平均功率輸出并將模擬信號濾波(在一個插補周期中完成下面濾波運算):Power_feed= (K0*AIN2 + K1*AIN_DF1+ K2*AIN_DF2 +K3*AIN_DF3)；AIN_DF3 =AIN_DF2 ；AIN_DF2 =AIN_DF1 ；AIN_DF1=AIN2 ； 其中，KO、KU K2、K3為濾波系數；P0Wer_feed為濾波后得到的模擬量輸入；AIN2為濾波前模擬量輸入；AIN_DF1、AIN_DF2、AIN_DF3為濾波算法臨時變量。步驟S3將誤差信號Power_err= VEL_vect_ Power_feed/K送入PI計算模塊進行控制并輸出；OutPut = Power_err(k)*{KP +KI(Power_err(k)-Power_err(k-1)}； 其中:OutPut為PI算法模塊輸出；P、KI為PI算法的比例和積分系數。步驟S4將所計算的控制信號通過模擬量輸出接口作為激光器輸出控制信號。以上介紹了本專利技術閉環激光能量控制方法，本專利技術在揭示上述閉環激光能量控制方法的同時，還揭示一種閉環激光能量控制系統；請參閱圖2，閉環激光能量控制系統包括:矢量速度計算模塊、模擬量輸入接口、PI計算模塊，PI計算模塊分別連接矢量速度計算模塊、模擬量輸入接口。矢量速度計算模塊通過設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度；模擬量輸入接口用以實時采集激光器輸出的實時平均功率；PI計算模塊用以根據采集的激光器輸出的實時平均功率、所述變量做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制，將輸出信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種閉環激光能量控制方法，其特征在于，包括：設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度；通過模擬量輸入接口實時采集激光器輸出的實時平均功率，并與所述變量的差值做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制；將輸出信號實時控制激光器泵浦電流。

【技術特征摘要】
1.一種閉環激光能量控制方法，其特征在于，包括:設置一變量實時跟隨切割軸系的矢量速度；通過模擬量輸入接口實時采集激光器輸出的實時平均功率，并與所述變量的差值做比例積分PI運算進行激光器輸出功率的閉環控制；將輸出信號實時控制激光器泵浦電流。2.如權利要求1所述的閉環激光能量控制方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟: 步驟S1:根據XY軸反饋信號在每個插補周期計算矢量速度，具體計算公式如下: VEL_vect=(POS_X(k)_POS_X(k_l))2 + (POS_Y(k)_POS_Y(k_l))2 ； 其中，VEL_vect為所計算的矢量速度；POS_X(k)、POS_X(k_l)為K與K_1采樣周期內X軸反饋位置；POS_Y(k)、POS_Y(k-l)為K與K-1插補周期內Y軸反饋位置； 步驟S2:實時通過模擬量輸入接口讀取實際平均功率輸出并將模擬信號濾波，在一個插補周期中完成如下濾波運算； 濾波函數如下:Power_feed= (K0*AIN2 + K1*AIN_DF1+ K2*AIN_DF2 +K3*AIN_DF3)；AIN_DF3 =AIN...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏志凌，寧軍，謝香林，
申請(專利權)人：昆山思拓機器有限公司，
類型：發明
國別省市：