專利名稱：一種激光加工控制方法、系統(tǒng)及激光切割機(jī)加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光加工控制方法、系統(tǒng)及激光切 割機(jī)加工系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光加工是指利用激光發(fā)生器發(fā)出的激光束作為加工工具投射到待加工材料表 面來完成如切割、鉆孔、蝕刻等的加工過程。在某些加工過程中，要求激光束在待加工材料 表面形成的加工痕跡的能量分布均勻，這就需要對激光發(fā)生器發(fā)出的激光束的功率進(jìn)行精 確的控制。傳統(tǒng)的利用激光束進(jìn)行切割加工的過程是采用恒功率方式控制激光發(fā)生器輸出 激光束的。在恒功率方式下，僅控制激光發(fā)生器的開光與關(guān)光，在控制激光發(fā)生器開光時(shí)， 激光發(fā)生器輸出恒定功率的激光束，在控制激光發(fā)生器關(guān)光時(shí)，激光發(fā)生器零功率輸出激 光束。該種控制方式僅能控制激光發(fā)生器輸出功率的有無，而不能實(shí)現(xiàn)對激光發(fā)生器在加 工過程中的輸出功率的控制，由于在激光切割加工過程中，激光束必然存在加速、減速等移 動過程，而由于激光發(fā)生器的輸出功率恒定，從而導(dǎo)致待加工材料在激光束的加速段、減速 段的能量積累不均勻，造成切割深度嚴(yán)重不均勻。為此，現(xiàn)有技術(shù)提出一種速度指令跟隨控制方法，該速度指令跟隨控制方法是將 驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光束的脈沖信號的占空比0%-100%直接與激光發(fā)生器的全功率 輸出0% -100%直接線性對應(yīng)。在控制過程中，以控制激光束加工速度的運(yùn)動控制器的當(dāng) 前速度指令為變量，根據(jù)某種算法計(jì)算激光發(fā)生器的當(dāng)前輸出功率，之后通過將該激光發(fā) 生器的當(dāng)前輸出功率與預(yù)設(shè)的一常量相乘，得到與激光發(fā)生器的當(dāng)前輸出功率線性對應(yīng)的 驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光束的脈沖信號的占空比，并以具有該占空比的脈沖信號驅(qū)動激光 發(fā)生器發(fā)出激光束。然而，采用現(xiàn)有技術(shù)提供的該速度指令跟隨控制方法時(shí)，由于激光束的實(shí)際運(yùn)動 速度必然滯后于運(yùn)動控制器發(fā)出的速度指令，導(dǎo)致激光束功率超前，具體表現(xiàn)在待加工材 料在激光束的加速段能量偏小，在激光束的減速段能量偏大，造成使得切割深度不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種激光加工控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的 速度指令跟隨控制方法由于激光束的實(shí)際運(yùn)動速度滯后于運(yùn)動控制器發(fā)出的速度指令，導(dǎo) 致切割深度不均勻的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種激光加工控制方法，所述方法包括以下步驟采樣激光束加工速度；根據(jù)所述激光束加工速度計(jì)算激光發(fā)生器的輸出功率；根據(jù)預(yù)存的記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的 脈沖信號對應(yīng)關(guān)系的功率表，獲取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比；以具有獲取到的所述占空比的脈沖信號，驅(qū)動所述激光發(fā)生器發(fā)出激光束。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種激光加工控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括速度采樣單元，用于采樣激光束加工速度； 功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述速度采樣單元采樣的激光束加工速度計(jì)算所述激光 發(fā)生器的輸出功率；獲取單元，用于根據(jù)預(yù)存的記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有 不同占空比的脈沖信號對應(yīng)關(guān)系的功率表，獲取與所述功率計(jì)算單元計(jì)算得到的所述激光 發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比；驅(qū)動單元，用于以具有所述獲取單元獲取到的占空比的脈沖信號，驅(qū)動所述激光 發(fā)生器發(fā)出激光束。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種激光切割機(jī)加工系統(tǒng)，包括一激光加工控 制系統(tǒng)，所述激光加工控制系統(tǒng)采用如上所述的激光加工控制系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制方法是根據(jù)采樣得到的激光束加工速度得到 激光發(fā)生器的輸出功率，并通過預(yù)存的記錄有激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系的功率表，得到激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激 光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比，并以具有該占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激 光束的，不需要從運(yùn)動控制系統(tǒng)讀取速度，避免了激光束的實(shí)際運(yùn)動速度滯后于速度指令， 當(dāng)應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以改善切割深度的均勻性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中激光束在待加工材料表面形成的加工直線示例；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空 比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系曲線；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制方法是根據(jù)采樣得到的激光束加工速度得到 激光發(fā)生器的輸出功率，并通過預(yù)存的記錄有激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系的功率表，得到激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激 光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比，并以具有該占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激 光束的。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制方法的流程。在步驟SlOl中，采樣激光束加工速度，并根據(jù)該激光束加工速度計(jì)算激光發(fā)生器 的輸出功率。
由于激光束在待加工材料表面形成的加工直線深度的均勻度主要是由材料吸收 的激光束的能量所決定的，且對于同種待加工材料，其對激光束的吸收率是基本恒定的，同 時(shí)在激光束的加工過程中，激光束在待加工材料表面形成的光斑大小是恒定的，因此，材料 吸收的激光束的能量主要是由激光發(fā)生器的輸出功率和激光束的光照時(shí)間決定的。由于激 光束的光照時(shí)間與激光束加工速度成反比，因此，激光束在待加工材料表面形成的加工直 線深度的均勻度主要是由激光發(fā)生器的輸出功率和激光束加工速度共同決定的。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光束在待加工材料表面形成的加工直線示例，下面 具體說明上述激光束在待加工材料表面形成的加工直線深度的均勻度與激光發(fā)生器的輸 出功率和激光束加工速度的關(guān)系。以AB表示激光束在待加工材料表面形成的一加工線段，線段AB的長度設(shè)為L， 線段AB的線寬設(shè)為H，激光束在待加工材料表面形成的光斑直徑設(shè)為Φ，則線段AB的面 積
；設(shè)激光束加工線段AB的起始時(shí)刻為Tl，激光束加工線段AB的終 止時(shí)刻為Τ2，待加工材料對激光束的吸收率為η，激光發(fā)生器的輸出功率為P (m)，激光束
加工速度為V(n)，則激光發(fā)生器在線段AB的輸出能量為
線段AB的長度
i 二 ￡2Γ(η) ，進(jìn)一步得出激光發(fā)生器在線段AB的輸出能量密度P =W*ii/S，該能量密度
P是指線段AB單位面積上吸收的激光能量。由于激光束在待加工材料表面形成的光斑直 徑Φ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線段AB的長度L，待加工材料對激光束的吸收率η為常數(shù)，則激光發(fā)生器 在線段AB的輸出能量密度P =W/L。對能量密度P =W/L進(jìn)行微分，可得到激光發(fā)生器
在線段AB的輸出功率密度α =dp = dW/dL，將妒
dp =dW/dL，可以得出α =P(m)/V(n)0由α = P(m)/V(n)可以看出，若保持α為常數(shù) 或變化微小，那么可以認(rèn)為，激光束在待加工材料表面形成的線段AB上的能量分布是均勻 的。由此，根據(jù)該激光束加工速度計(jì)算激光發(fā)生器的輸出功率的步驟具體為將該激 光束加工速度乘以預(yù)存的激光發(fā)生器的輸出功率密度，得到激光發(fā)生器的輸出功率，其中， 激光發(fā)生器的輸出功率密度為一預(yù)設(shè)常數(shù)。在步驟S102中，根據(jù)預(yù)存的記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同占空比的脈沖信號對應(yīng)關(guān)系的功率表，獲取與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對 應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比，之后，以具有獲取到的占空比的脈沖信號，驅(qū)動激 光發(fā)生器發(fā)出激光束。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制方法是根據(jù)采樣得到的激光束加工速度得到 激光發(fā)生器的輸出功率，并通過預(yù)存的記錄有激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系的功率表，得到激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激 光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比，并以具有該占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激 光束的，不需要從運(yùn)動控制系統(tǒng)讀取速度，避免了激光束的實(shí)際運(yùn)動速度滯后于速度指令， 當(dāng)應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以改善切割深度的均勻性。本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟S102之前，還包括預(yù)存功率表的步驟。經(jīng)過對激光發(fā)生 器的功率測試表明1、采用具有恒定頻率的驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)光時(shí)，激光發(fā) 生器的輸出功率與驅(qū)動脈沖信號的占空比為非線性關(guān)系；2、采用具有相同占空比的驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)光時(shí)，激光發(fā)生器在不同頻率的驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動下的輸出功率 不相同；3、采用具有恒定頻率，且具有相同占空比的驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)光時(shí)， 激光發(fā)生器的輸出功率基本相同，可重復(fù)性良好。則預(yù)存功率表的步驟具體為采用驅(qū)動脈 沖信號驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光束，記錄下激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有 不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的非線性對應(yīng)關(guān)系并存儲?，F(xiàn)有技術(shù)提供的速度指令跟隨控制方法是將驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光束的脈沖 信號的占空比與激光發(fā)生器的全功率輸出線性對應(yīng)存儲的，而實(shí)際上，激光發(fā)生器發(fā)出激 光束的脈沖信號的占空比與激光發(fā)生器的輸出功率為非線性對應(yīng)關(guān)系，從而導(dǎo)致激光發(fā)生 器的實(shí)際輸出功率與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的當(dāng)前輸出功率存在較大差異，造成切割深度 不均勻，由于本發(fā)明實(shí)施例將激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的 驅(qū)動脈沖信號實(shí)現(xiàn)非線性對應(yīng)存儲，使得激光發(fā)生器的實(shí)際輸出功率與計(jì)算得到的激光發(fā) 生器的當(dāng)前輸出功率盡可能一致，當(dāng)將本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以改善切 割深度的均勻性。
由于功率表記錄的激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的 脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系既可以是一個頻率下，激光發(fā)生器的輸出功率與具有不同占空比的驅(qū) 動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系，也可以是多個頻率下，激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且 具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)功率表記錄了多個頻率的驅(qū)動脈沖信號 時(shí)，獲取與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的 步驟之前，還包括以下步驟讀取當(dāng)前驅(qū)動脈沖信號的頻率，此時(shí)，獲取與計(jì)算得到的激光 發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的步驟具體為獲取與計(jì)算得 到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號在讀取的頻率下的占空比。由于功率表所記錄的激光發(fā)生器的輸出功率的采樣點(diǎn)有限，當(dāng)計(jì)算得到的激光發(fā) 生器的輸出功率為功率表所記錄時(shí)，獲取與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光 發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的步驟具體為直接在預(yù)存的功率表中查找與計(jì)算得到的 激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比。當(dāng)計(jì)算得到的激光發(fā) 生器的輸出功率不為功率表所記錄時(shí)，可以采用與該計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率相 鄰的、且為功率表所記錄的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比作為獲取對 象。為了提高激光發(fā)生器的輸出功率的連續(xù)性和平滑性，本發(fā)明實(shí)施例在出現(xiàn)計(jì)算得 到的激光發(fā)生器的輸出功率不為功率表所記錄的情況下，還可以對驅(qū)動脈沖信號的占空比 進(jìn)行精細(xì)化處理，如圖3示出了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比 的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系曲線，設(shè)計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率P(j)介于兩個相 鄰的采樣點(diǎn)P(i)和P(i+1)之間，且P(i) <P(j) <P(i+l)，設(shè)輸出功率P(j)理論上對應(yīng) 的驅(qū)動脈沖信號的占空比為PWM(j)，P(i)對應(yīng)的驅(qū)動脈沖信號的占空比為PWM(i)，P(i+l) 對應(yīng)的驅(qū)動脈沖信號的占空比為PWM(i+l)。若計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率P(j) 并不為預(yù)存的功率表所記錄，則在采樣點(diǎn)足夠多的情況下，可以將激光發(fā)生器的輸出功率 P(J)在曲線上的點(diǎn)j等效為采樣點(diǎn)P(i)和P(i+1)分別在曲線上的點(diǎn)i和i+1所構(gòu)成的 線段上的一點(diǎn)j'，點(diǎn)j'與點(diǎn)j具有不同的橫坐標(biāo)和相同的縱坐標(biāo)，通過計(jì)算可以得到輸 出功率P(j)實(shí)際上對應(yīng)的驅(qū)動脈沖信號的占空比PWM(j' ) = (PWM(i+1)-PWM(i))*P(j)/(P(i+1)-P(i))。也即是說，當(dāng)計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率不為預(yù)存功率表所記錄時(shí)，獲取與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的 步驟具體為在預(yù)存的功率表中，查找與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率相鄰的第一輸 出功率和第二輸出功率，且第二輸出功率大于第一輸出功率，查找與第一輸出功率對應(yīng)的 第一占空比以及與第二輸出功率對應(yīng)的第二占空比；將第二占空比與第一占空比的差值與 計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率相乘后，除以第二輸出功率與第二輸出功率的差值，得 到值即為獲取的與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的 占空比。圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)框圖，為了便于說明， 僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制系統(tǒng)包括預(yù)存單元14，用于預(yù)先存儲功率 表，該功率表記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖 信號的對應(yīng)關(guān)系，優(yōu)選地，該功率表記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有 不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的非線性對應(yīng)關(guān)系；速度采樣單元11，用于采樣激光束加工速 度；功率計(jì)算單元12，用于根據(jù)速度采樣單元11采樣的激光束加工速度計(jì)算激光發(fā)生器的 輸出功率；獲取單元13，用于根據(jù)預(yù)存單元14預(yù)存的功率表獲取與功率計(jì)算單元12計(jì)算 得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比；驅(qū)動單元16，用 于以具有獲取單元13獲取到的占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光束。其中，功 率計(jì)算單元12計(jì)算激光發(fā)生器的輸出功率的理論基礎(chǔ)如上所述，在此不再贅述。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制系統(tǒng)是由功率計(jì)算單元12根據(jù)速度采樣單元 11采樣得到的激光束加工速度得到激光發(fā)生器的輸出功率，并通過預(yù)存單元14預(yù)存的記 錄有激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的非線性 對應(yīng)關(guān)系的功率表，由獲取單元13得到激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈 沖信號的占空比，并由驅(qū)動單元16以具有該占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光 束的，不需要從運(yùn)動控制系統(tǒng)讀取速度，避免了激光束的實(shí)際運(yùn)動速度滯后于速度指令，當(dāng) 應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以改善切割深度的均勻性。此外，由于本發(fā)明實(shí)施例將激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占 空比的驅(qū)動脈沖信號非線性對應(yīng)存儲于預(yù)存單元14中，使得激光發(fā)生器的實(shí)際輸出功率 與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的當(dāng)前輸出功率盡可能一致，當(dāng)將本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于激光切割 領(lǐng)域時(shí)，可以改善切割深度的均勻性。具體地，功率計(jì)算單元12是將速度采樣單元11采樣的激光束加工速度乘以激光 發(fā)生器的輸出功率密度，得到激光發(fā)生器的輸出功率的，該激光發(fā)生器的輸出功率密度為
一預(yù)設(shè)常數(shù)。具體地，速度采樣單元11包括速度傳感器(圖中未示出)以及連接該速度傳感器 和功率計(jì)算單元12的高速處理芯片(圖中未示出)。該高速芯片可以是MCU、DSP、FPGA等 高速芯片；該速度傳感器可以是光電編碼器、光柵尺、磁柵尺、測速發(fā)電機(jī)等。當(dāng)該速度傳感 器輸出到高速芯片的信號為編碼器類型的數(shù)字脈沖式傳感器信號時(shí)，高速芯片定時(shí)間段測 量該數(shù)字脈沖式傳感器信號，將該數(shù)字脈沖式傳感器信號轉(zhuǎn)化為激光加工長度量，轉(zhuǎn)化后 的激光加工長度量與時(shí)間量相比，得到該時(shí)間段激光束移動的平均速度，當(dāng)該定時(shí)間段極短時(shí)，可以近似認(rèn)為，得到的該時(shí)間段激光束移動的平均速度為該時(shí)刻的實(shí)時(shí)速度；當(dāng)該速 度傳感器輸出到高速芯片的信號為模擬信號時(shí)，高速芯片可直接對該模擬信號進(jìn)行采樣及 濾波處理，將其轉(zhuǎn)化為激光束移動的速度，在速度傳感器的速度轉(zhuǎn)換延遲、高速芯片的采樣 周期、高速芯片濾波處理的滯后量極微小時(shí)，可近似的認(rèn)為，高速芯片所得到的激光束移動 的速度即為實(shí)時(shí)速度。由于對激光束的移動速度采用了實(shí)時(shí)檢測，使得功率的計(jì)算更加精 準(zhǔn)可靠。由于預(yù)存單元14存儲的功率表記錄的激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且 具有不同占空比的脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系既可以是一個頻率下，激光發(fā)生器的輸出功率與具 有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系，也可以是多個頻率下，激光發(fā)生器的輸出功率 與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)功率表記錄了一個頻率 的驅(qū)動脈沖信號時(shí)，獲取單元13具體包括占空比獲取模塊132，用于根據(jù)根據(jù)預(yù)存單元14 預(yù)存的功率表獲取與功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生 器驅(qū)動脈沖信號的占空比。當(dāng)功率表記錄了多個頻率的驅(qū)動脈沖信號時(shí)，獲取單元13具體 包括頻率讀取模塊131，用于讀取當(dāng)前驅(qū)動脈沖信號的頻率；占空比獲取模塊132，用于根 據(jù)預(yù)存單元14預(yù)存的功率表獲取與功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功 率對 應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號在頻率讀取模塊131讀取的頻率下的占空比。由于預(yù)存單元14預(yù)存的功率表所記錄的激光發(fā)生器的輸出功率的采樣點(diǎn)有限， 當(dāng)計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率為功率表所記錄時(shí)，獲取單元13根據(jù)預(yù)存單元14預(yù) 存的功率表獲取與功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器 驅(qū)動脈沖信號的占空比的步驟具體為獲取單元13直接在預(yù)存單元14預(yù)存的功率表中查 找與功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號 的占空比。當(dāng)功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率不為預(yù)存單元14預(yù)存的 功率表所記錄時(shí)，獲取單元13可以采用與功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出 功率相鄰的、且為預(yù)存單元14預(yù)存的功率表所記錄的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈 沖信號的占空比作為獲取對象。為了提高激光發(fā)生器的輸出功率的連續(xù)性和平滑性，本發(fā)明實(shí)施例在出現(xiàn)功率計(jì) 算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率不為預(yù)存單元14預(yù)存的功率表所記錄的情況 下，還可以由獲取單元13對驅(qū)動脈沖信號的占空比進(jìn)行精細(xì)化處理，該精細(xì)化處理過程如 上所述，在此不再贅述。此時(shí)，當(dāng)功率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率不為 預(yù)存單元14預(yù)存的功率表所記錄時(shí)，獲取單元13根據(jù)預(yù)存單元14預(yù)存的功率表獲取與功 率計(jì)算單元12計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空 比的步驟具體為獲取單元13在預(yù)存單元14預(yù)存的功率表中，查找與功率計(jì)算單元12計(jì) 算得到的激光發(fā)生器的輸出功率相鄰的第一輸出功率和第二輸出功率，且第二輸出功率大 于第一輸出功率，查找與第一輸出功率對應(yīng)的第一占空比以及與第二輸出功率對應(yīng)的第二 占空比；獲取單元13將第二占空比與第一占空比的差值與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出 功率相乘后，除以第二輸出功率與第二輸出功率的差值，得到值即為獲取的與計(jì)算得到的 激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比。此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制系統(tǒng)還包括記錄單元15，用于記錄下 激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的非線性對應(yīng)關(guān)系并存儲于預(yù)存單元14中。 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光切割機(jī)加工系統(tǒng)，包括一如上所述的激光加工控 制系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工控制方法是根據(jù)采樣得到的激光束加工速度得到 激光發(fā)生器的輸出功率，并通過預(yù)存的記錄有激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系的功率表，得到激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激 光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比，并以具有該占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激 光束的，不需要從運(yùn)動控制系統(tǒng)讀取速度，避免了激光束的實(shí)際運(yùn)動速度滯后于速度指令， 當(dāng)應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以改善切割深度的均勻性。另外，由于本發(fā)明實(shí)施例將激光發(fā) 生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號可以實(shí)現(xiàn)非線性對應(yīng) 存儲，使得激光發(fā)生器的實(shí)際輸出功率與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的當(dāng)前輸出功率盡可能一 致，當(dāng)將本發(fā)明實(shí)施例應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以進(jìn)一步改善切割深度的均勻性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以 通過程序來控制相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以在存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中， 所述的存儲介質(zhì)，如ROM/RAM、磁盤、光盤等。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種激光加工控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟采樣激光束加工速度；根據(jù)所述激光束加工速度計(jì)算激光發(fā)生器的輸出功率；根據(jù)預(yù)存的記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的脈沖信號對應(yīng)關(guān)系的功率表，獲取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比；以具有獲取到的所述占空比的脈沖信號，驅(qū)動所述激光發(fā)生器發(fā)出激光束。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工控制方法，其特征在于，在所述根據(jù)預(yù)存的功率表獲 取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的 步驟之前，所述方法還包括以下步驟采用驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動所述激光發(fā)生器發(fā)出激光束，記錄下所述激光發(fā)生器的輸出功 率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的非線性對應(yīng)關(guān)系并存儲。
3.如權(quán)利要求1所述的激光加工控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述激光束加工速 度計(jì)算激光發(fā)生器的輸出功率的步驟具體為將所述激光束加工速度乘以預(yù)存的所述激光發(fā)生器的輸出功率密度，得到所述激光發(fā) 生器的輸出功率，所述激光發(fā)生器的輸出功率密度為一常數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的激光加工控制方法，其特征在于，當(dāng)所述功率表記錄了多個頻 率的脈沖驅(qū)動信號下，激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈 沖信號的對應(yīng)關(guān)系時(shí)，在所述獲取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā) 生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的步驟之前，所述方法還包括以下步驟讀取當(dāng)前驅(qū)動脈沖信 號的頻率；所述獲取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號 的占空比的步驟具體為獲取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器 驅(qū)動脈沖信號在讀取的所述頻率下的占空比。
5.如權(quán)利要求1所述的激光加工控制方法，其特征在于，當(dāng)計(jì)算得到的所述激光發(fā)生 器的輸出功率不為所述功率表所記錄時(shí)，所述獲取與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功 率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比的步驟具體為在預(yù)存的所述功率表中，查找與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率相鄰的第一輸 出功率和第二輸出功率，且所述第二輸出功率大于所述第一輸出功率；查找與所述第一輸出功率對應(yīng)的第一占空比以及與所述第二輸出功率對應(yīng)的第二占 空比；將所述第二占空比與所述第一占空比的差值與計(jì)算得到的所述激光發(fā)生器的輸出功 率相乘后，除以所述第二輸出功率與所述第二輸出功率的差值，得到值即為獲取的與計(jì)算 得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比。
6.一種激光加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括速度采樣單元，用于采樣激光束加工速度；功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述速度采樣單元采樣的激光束加工速度計(jì)算所述激光發(fā)生 器的輸出功率；獲取單元，用于根據(jù)預(yù)存的記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的脈沖信號對應(yīng)關(guān)系的功率表，獲取與所述功率計(jì)算單元計(jì)算得到的所述激光發(fā)生 器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比；驅(qū)動單元，用于以具有所述獲取單元獲取到的占空比的脈沖信號，驅(qū)動所述激光發(fā)生 器發(fā)出激光束。
7.如權(quán)利要求6所述的激光加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述速度采樣單元包括速度 傳感器以及連接所述速度傳感器和所述功率計(jì)算單元的處理芯片；所述處理芯片是MCU、 DSP或FPGA，所述速度傳感器是光電編碼器、光柵尺、磁柵尺或測速發(fā)電機(jī)。
8.如權(quán)利要求6所述的激光加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括預(yù)存單元，所 述預(yù)存單元用于預(yù)先存儲功率表，所述功率表記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻 率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)所述預(yù)存單元預(yù)存的所述功率表記錄了多個頻率的脈沖驅(qū)動信號下，激光發(fā)生器的 輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的對應(yīng)關(guān)系時(shí)，所述獲取單元 進(jìn)一步包括頻率讀取模塊，用于讀取當(dāng)前驅(qū)動脈沖信號的頻率；占空比獲取模塊，用于根據(jù)所述預(yù)存單元預(yù)存的功率表獲取與所述功率計(jì)算單元計(jì)算 得到的所述激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號在所述頻率讀取模塊 讀取的頻率下的占空比。
9.如權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的激光加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 記錄單元，用于記錄所述激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的驅(qū)動脈沖信號的非線性對應(yīng)關(guān)系并存儲于所述預(yù)存單元中。
10.一種激光切割機(jī)加工系統(tǒng)，包括一激光加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光加工 控制系統(tǒng)采用如權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的激光加工控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明適用于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種激光加工控制方法、系統(tǒng)及激光切割機(jī)加工系統(tǒng)。其中方法包括采樣激光束加工速度，并根據(jù)激光束加工速度計(jì)算激光發(fā)生器的輸出功率；根據(jù)預(yù)存的記錄了激光發(fā)生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同占空比的脈沖信號對應(yīng)關(guān)系的功率表，獲取與計(jì)算得到的激光發(fā)生器的輸出功率對應(yīng)的激光發(fā)生器驅(qū)動脈沖信號的占空比，之后，以具有獲取到的占空比的脈沖信號，驅(qū)動激光發(fā)生器發(fā)出激光束。采用該方法不需要從運(yùn)動控制系統(tǒng)讀取速度，避免了激光束的實(shí)際運(yùn)動速度滯后于速度指令，當(dāng)應(yīng)用于激光切割領(lǐng)域時(shí)，可以改善切割深度的均勻性。
文檔編號B23K26/42GK101862903SQ20101013835
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者嚴(yán)超, 曹雄新, 翟學(xué)濤, 雷群, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司;深圳市大族數(shù)控科技有限公司