上下調(diào)節(jié)，帶動(dòng)整個(gè)激光切割頭上下移動(dòng)，在Z軸帶動(dòng)激光切割頭上下移動(dòng)的過(guò)程中，此時(shí)還沒(méi)有找到焦點(diǎn)，可能會(huì)出現(xiàn)圖3或圖4中的現(xiàn)象，即待切割零件7在激光束理想聚焦平面8的下方(圖3)和上方(圖4)。
[0044]當(dāng)出現(xiàn)圖3中待切割零件7位于激光束理想聚焦平面8下方的情況時(shí)，反射激光束25透過(guò)接收器窗口 24，經(jīng)過(guò)反射激光束聚焦系統(tǒng)23聚焦，然后透過(guò)接收器濾光片22，到達(dá)小孔光闌21，此時(shí)因?yàn)榇懈盍慵?位于激光束理想聚焦平面8下方，所以，聚焦后的反射激光束25不在小孔光闌21的中心位置，而是位于小孔的下方，部分能量被小孔光闌21所攔截，僅部分能量進(jìn)入面陣CCD20，而且，當(dāng)待切割零件7位于激光束理想聚焦平面8下方越遠(yuǎn)時(shí)，進(jìn)入面陣CCD20的反射激光束25的能量就越小，而且反射激光束25在面陣CCD20上的焦點(diǎn)也越偏下。
[0045]當(dāng)出現(xiàn)圖4中待切割零件7位于激光束理想聚焦平面8上方的情況時(shí)，反射激光束25首先透過(guò)接收器窗口 24，然后經(jīng)過(guò)反射激光束聚焦系統(tǒng)23，然后透過(guò)接收器濾光片22，到達(dá)小孔光闌21，此時(shí)因?yàn)榇懈盍慵?位于激光束理想聚焦平面8的上方，因此聚焦后的反射激光束25不在小孔光闌21的中心位置，而是在小孔的上方，部分能量被小孔光闌21所攔截，無(wú)法進(jìn)入面陣CCD20，僅部分能量進(jìn)入面陣CCD20，而且，當(dāng)待切割零件7位于激光束理想聚焦平面8上方越遠(yuǎn)時(shí)，被小孔光闌21攔截的反射激光束25的能量越多，進(jìn)入面陣CCD20的反射激光束25的能量越少，而且反射激光束25在面陣CCD20上的焦點(diǎn)也越偏上。
[0046]本發(fā)明的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷、尋找焦點(diǎn)功能。如圖2、3、4所示，當(dāng)待切割零件7不在激光束理想聚焦平面8位置時(shí)，反射激光束25聚焦后，面陣CCD20的能量和反射激光束25在面陣CCD20的焦點(diǎn)位置不同，當(dāng)待切割零件7位于激光束理想聚焦平面8之下時(shí)，反射激光束25在面陣(XD20上形成的焦點(diǎn)偏下，且此時(shí)進(jìn)入面陣CCD20的反射激光束25能量較小，當(dāng)待切割零件7位于激光束理想聚焦平面8之上時(shí)，原理同上。
[0047]這樣，本發(fā)明可以通過(guò)激光切割設(shè)備的中央控制器或接收器的控制板來(lái)接收面陣CCD20接收到的反射激光束25的能量及焦點(diǎn)位置，然后判斷激光切割頭與待切割材料的相對(duì)位置，然后利用中央控制器或者接收器控制板18控制Z軸的上下移動(dòng)，帶動(dòng)激光切割頭移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷、自動(dòng)尋找焦點(diǎn)的功能。
[0048]本發(fā)明適用于所有材料(金屬或非金屬材料)的切割，其中的發(fā)射器與接收器動(dòng)態(tài)調(diào)整，本發(fā)明中采用反射激光器13發(fā)射探測(cè)激光束16，入射到待切割零件7的表面，在待切割零件7表面發(fā)生反射及漫反射，形成反射激光束25，然后通過(guò)面陣CCD20來(lái)探測(cè)反射激光束25。因?yàn)閷?duì)與所有材料，其都能夠?qū)獠ㄐ纬煞瓷浼奥瓷?，僅僅有反射率的大小的區(qū)別，當(dāng)待切割零件7對(duì)探測(cè)激光束16的反射率比較高時(shí)，反射激光束的能量比較強(qiáng)，此時(shí)可能超過(guò)面陣CCD20能夠接受的最大能量，此時(shí)，接收器控制面板18接收到面陣CCD超出量程的信號(hào)，并將其傳送到激光切割設(shè)備的中央控制器，中央控制器將發(fā)送信號(hào)至發(fā)射器控制面板12，使其控制發(fā)射激光器13，控制發(fā)射激光器13，降低發(fā)射激光器13的發(fā)射功率，即降低探測(cè)激光束16的功率，因此，經(jīng)過(guò)反射及漫反射后的反射激光束25也將降低功率。同理，當(dāng)待切割零件7對(duì)探測(cè)激光束16的反射率比較低時(shí)，即反射激光束25的功率比較低，甚至低于面陣CCD20的最小探測(cè)值，導(dǎo)致面陣CCD無(wú)法探測(cè)時(shí)，同樣，將會(huì)通過(guò)接收器控制板18、激光切割設(shè)備的中央控制器、反射器控制板12，調(diào)節(jié)發(fā)射激光器13的發(fā)射功率，從而增大反射激光束25的功率，這就是說(shuō)本發(fā)明中的激光切割頭隨動(dòng)裝置可以適用于任何材料。
[0049]在本發(fā)明中，對(duì)于一種待切割零件7，發(fā)射激光器13將首先發(fā)射中等程度功率的探測(cè)激光束16，然后通過(guò)面陣CCD20探測(cè)反射激光束25的功率，然后不斷調(diào)節(jié)反射激光器13的功率，同步探測(cè)接收器面陣CCD20接收到的反射激光束25的功率，此時(shí)激光切割設(shè)備的中央控制器會(huì)得出適合于接收器面陣CCD20的發(fā)射激光器13的參數(shù)。
[0050]本發(fā)明的激光切割頭隨動(dòng)裝置具有隨動(dòng)功能，即在切割過(guò)程中，如果待切割零件7表面不平整，出現(xiàn)起伏等現(xiàn)象，反射激光束25鏡聚焦后在面陣CCD20上的成像焦點(diǎn)位置及能量都發(fā)生改變，此時(shí)面陣CCD探測(cè)到的能量及位置改變，并將信號(hào)發(fā)送到接收器控制板18或激光切割設(shè)備中央控制器，從而做出判斷，進(jìn)而調(diào)節(jié)Z軸進(jìn)行向上或者向下移動(dòng)，所以本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到待切割零件7表面的距離情況，并隨之調(diào)整Z軸的高低，從而保證待切割材料7始終位于激光焦點(diǎn)位置，保證噴嘴6距離待切割材料7的距離恒定；從而保證激光切割的質(zhì)量。
[0051]參閱圖5和圖6所示，本發(fā)明還提供一種上述的精密激光切割頭隨動(dòng)裝置的控制方法，該方法主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷，自動(dòng)尋找焦點(diǎn)，而且不受材料類(lèi)型的限制，即適合于所有材料的激光精密切割，具體方法包括以下步驟:
[0052]第一步.通過(guò)中央控制器確定并記錄激光切割頭的Z軸零點(diǎn)位置；具體為:無(wú)論材料類(lèi)型及厚度是什么，當(dāng)一種確定的待切割零件7放置完成之后，通過(guò)中央控制器，移動(dòng)Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，并帶動(dòng)激光切割頭的向下移動(dòng)，緩緩將激光切割頭上的噴嘴6向待切割零件7上表面方向移動(dòng)，在噴嘴6貼近待切割材料7上表面時(shí)，中央控制器記錄此時(shí)Z軸的位置，并將此處定義為針對(duì)該種類(lèi)型、該厚度的待切割零件7的Z軸零點(diǎn)位置S，再將此數(shù)據(jù)S保存在中央控制器中；這樣對(duì)于該種類(lèi)型、厚度的待切割零件，在切割過(guò)程中，Z軸零點(diǎn)位置S為Z軸可接受的最低位置，而中央控制器在控制Z軸移動(dòng)過(guò)程中，Z軸位置不得低于Z軸的零點(diǎn)位置S。
[0053]另外考慮到待切割零件7表面變形等引起的不平整，需要對(duì)Z軸零點(diǎn)位置S進(jìn)行修正，因此對(duì)于Z軸零點(diǎn)位置S給出一個(gè)誤差范圍，用戶(hù)可以根據(jù)材料表面不平整度，設(shè)定一個(gè)T值，即Z軸零點(diǎn)位置S在±T范圍內(nèi)，所以，綜上考慮，中央控制器在調(diào)節(jié)Ζ軸上下移動(dòng)過(guò)程中，Ζ軸位置最低不得低于s-τ，因?yàn)槿绻醒肟刂破鲗ⅵ戚S位置調(diào)至s-τ之下，那么在切割該種材料的過(guò)程中，將會(huì)出現(xiàn)噴嘴6與待切割零件7相撞的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致噴嘴6或待切割零件7表面損壞的情況。
[0054]在使用過(guò)程中，中央控制器控制Ζ軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)緩緩移動(dòng)，使噴嘴6貼近待切割零件7上表面，從而確定了 Ζ軸的零點(diǎn)位置S及其誤差范圍Τ之后，此時(shí)，操作員可以對(duì)中央控制器下達(dá)初始校正采集數(shù)據(jù)的命令，而中央控制器將會(huì)根據(jù)操作員所設(shè)定的具體參數(shù)，執(zhí)行初始校正采集數(shù)據(jù)過(guò)程。
[0055]第二步.通過(guò)Ζ軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制激光切割頭由零點(diǎn)位置向上移動(dòng)，并且中央控制器實(shí)時(shí)記錄激光切割頭的Ζ軸坐標(biāo)、反射激光束25的能量和焦點(diǎn)位置；具體為:請(qǐng)參閱圖6所示，首先，操作人員設(shè)定一系列參數(shù)，包括中央控制器調(diào)節(jié)Ζ軸的間距Μ，即中央控制器每次向上調(diào)節(jié)Ζ軸的距離；中央控制器向上調(diào)節(jié)Ζ軸的范圍Ν，即中央控制器向上調(diào)節(jié)Ζ軸的最大范圍，其中，Ν為Μ的整數(shù)倍數(shù)；在每次移動(dòng)后，采集數(shù)據(jù)的時(shí)間L。
[0056]此時(shí)，中央控制器將連續(xù)向上移動(dòng)N/Μ次，且每次移動(dòng)距離為Μ，每次移動(dòng)到位后，將停留時(shí)間L，以便面陣CCD20采集數(shù)據(jù)；在每次移動(dòng)到位之后，由于面陣CCD20接收到的反射激光束25的能量及焦點(diǎn)位置都會(huì)改變，故而停留時(shí)間L，使面陣CCD將反射激光束25的能量及焦點(diǎn)位置等數(shù)據(jù)采集完畢，并輸送到中央控制器進(jìn)行保存；然后中央控制器再次調(diào)節(jié)Ζ軸，再次向上移動(dòng)距離Μ，如此，反復(fù)N/Μ次，即可完成一次初始校正采集數(shù)據(jù)的過(guò)程。
[0057]第三步.中央控制器將所記錄的不同位置的激光切割頭的Ζ軸坐標(biāo)、反射激光束25的能量和焦點(diǎn)位置制成表格，并繪制相關(guān)曲線；也就是說(shuō):在初始校正采集數(shù)據(jù)的過(guò)程結(jié)束之后，中央處理器將所有采集到的數(shù)據(jù)(Ζ軸坐標(biāo)、反射激光束25的