專利名稱：激光功率控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光功率控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光加工由于具有非接觸、工件無變形、切縫質(zhì)量好、加工速度快、容易與數(shù)控技術(shù)結(jié)合等諸多特點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于汽車、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門。目前，工業(yè)應(yīng)用中已開發(fā)出20多種激光加工技術(shù)，包括激光打標(biāo)、激光雕刻、激光切割、激光焊接等。激光加工中，切縫的深度、寬度、粗糙度等與激光能量密度密切相關(guān)。激光軌跡加工中，材料的加工質(zhì)量與其單位面積接收的激光能量有關(guān)，即與激光能量密度有關(guān)。激光能量密度越大，切縫深度就越深、切縫寬度越寬、切縫越粗糙。激光能量密度與輸出激光功率以及加工速度有關(guān)，如式(1)所示。
權(quán)利要求
1.一種激光功率控制方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、當(dāng)前插補(bǔ)周期開始時(shí)，更新當(dāng)前插補(bǔ)周期對應(yīng)的插補(bǔ)點(diǎn)的位置和加工速度，根據(jù)給定的激光能量密度更新當(dāng)前插補(bǔ)周期所需的輸出激光功率；步驟二、當(dāng)前插補(bǔ)周期開始時(shí)，根據(jù)激光器輸出激光功率與控制信號間定量的函數(shù)關(guān)系，以所需的輸出激光功率作為初始的控制功率向激光器發(fā)出相應(yīng)的控制信號；步驟三、當(dāng)前插補(bǔ)周期中，引入激光器實(shí)際的輸出激光功率作為反饋功率，根據(jù)所需的輸出激光功率與反饋功率之差調(diào)整控制功率，并相應(yīng)調(diào)整控制信號，從而對實(shí)際的輸出激光功率進(jìn)行閉環(huán)控制；步驟四、當(dāng)前插補(bǔ)周期中，根據(jù)所述的插補(bǔ)點(diǎn)的位置和加工速度控制機(jī)床按給定軌跡運(yùn)動(dòng)；步驟五、當(dāng)前插補(bǔ)周期完成，開始新的插補(bǔ)周期，返回步驟一。
2.如權(quán)利要求1所述的激光功率控制方法，其特征在于，步驟三中按采樣周期與控制周期相互間隔的周期方式進(jìn)行閉環(huán)控制；在采樣周期測量反饋功率；在控制周期根據(jù)所需的輸出激光功率與反饋功率之差調(diào)整控制功率，并相應(yīng)調(diào)整控制信號。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光功率控制方法，其特征在于，所述激光器輸出功率與控制信號間定量的函數(shù)關(guān)系通過對激光器輸出激光功率P。ut與控制信號u的實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線 U-Pout進(jìn)行多段線性近似獲得，對實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線u-P。ut進(jìn)行N段線性近似后相應(yīng)的關(guān)系曲線以兩個(gè)包含N+1個(gè)元素的一維數(shù)組表示
4.如權(quán)利要求1所述的激光功率控制方法，其特征在于，還包括預(yù)先建立多個(gè)激光器的輸出激光功率與控制信號間定量的函數(shù)關(guān)系，建立激光器數(shù)據(jù)庫來保存各激光器的輸出激光功率與控制信號間定量的函數(shù)關(guān)系及光斑直徑。
5.一種激光功率控制系統(tǒng)，其特征在于，包括運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元、位置控制模塊、伺服電機(jī)、功率控制模塊、激光器數(shù)據(jù)庫及激光器，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元通訊連接位置控制模塊，位置控制模塊通訊連接伺服電機(jī)，功率控制模塊分別與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元、激光器數(shù)據(jù)庫及激光器通訊連接；在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，位置控制模塊根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元傳遞的當(dāng)前插補(bǔ)周期的插補(bǔ)點(diǎn)信息控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床按照給定軌跡運(yùn)動(dòng)；在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃單元向功率控制模塊傳遞當(dāng)前插補(bǔ)周期的加工速度的信息，激光器數(shù)據(jù)庫向功率控制模塊傳遞控制信號與輸出激光功率的函數(shù)關(guān)系及光斑直徑的信息，功率控制模塊向激光器傳遞控制信號以使其輸出所需的輸出激光功率，激光器將其實(shí)際的輸出激光功率反饋至功率控制模塊以使其調(diào)整控制信號，從而對實(shí)際的輸出激光功率進(jìn)行閉環(huán)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光功率控制方法及系統(tǒng)。該激光功率控制方法包括如下步驟步驟一、當(dāng)前插補(bǔ)周期開始時(shí)，更新插補(bǔ)點(diǎn)的位置和加工速度，更新所需的輸出激光功率；步驟二、根據(jù)激光器輸出激光功率與控制信號間定量的函數(shù)關(guān)系，向激光器發(fā)出相應(yīng)的控制信號；步驟三、引入激光器實(shí)際的輸出激光功率作為反饋功率，對實(shí)際的輸出激光功率進(jìn)行閉環(huán)控制；步驟四、根據(jù)所述的插補(bǔ)點(diǎn)的位置和加工速度控制機(jī)床按給定軌跡運(yùn)動(dòng)；步驟五、當(dāng)前插補(bǔ)周期完成，開始新的插補(bǔ)周期，返回步驟一。本發(fā)明還提供了應(yīng)用該激光功率控制方法的激光功率控制系統(tǒng)。本發(fā)明的激光功率控制方法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高精度的激光功率控制，實(shí)現(xiàn)了激光功率與加工速度的同步控制。
文檔編號G05B19/18GK102193519SQ201110091540
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者唐鳳, 宋義方, 王世勇 申請人:華南理工大學(xué), 廣東大族粵銘激光科技股份有限公司