一种光纤激光切割机用自动调焦切割头及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种光纤激光切割机用自动调焦切割头及控制方法，包括切割头主体、聚焦镜抽屉、保护镜片抽屉、反射镜片、CNC，所述聚焦镜抽屉位于保护镜片抽屉之上，保护镜片抽屉位于切割头主体上方，还包括：穿孔检测单元，自动调焦镜片系统，所述反射镜片位于自动调焦镜片系统与穿孔检测单元之间，穿孔检测单元位于聚焦镜抽屉之上，所述CNC分别与自动调焦镜片系统、穿孔检测单元电连接。本发明专利技术实现从穿孔到切割完成的切割全过程焦点及穿孔时间自动控制，无需手工干预，极大提高切割效率和自动化水品，具有极佳的市场前景。

Automatic focusing cutting head for fiber laser cutting machine and control method thereof

The invention relates to a fiber laser cutting machine and control method for automatic focusing cutting, including cutting head body, a focusing mirror and lens protection drawer drawer, reflective lens, CNC, the focusing mirror is located in the protection of the lens on the drawer drawer, the drawer is located in the protection of the lens cutting head above the main body, also includes: perforation detection unit automatic focusing lens system, the reflection lens is in automatic focusing lens system and perforation detection unit, detection unit is located above the perforated drawer focusing mirror, the CNC is connected with the automatic focusing lens system, measuring unit electric connection perforation test. The invention realizes automatic control of the whole process of cutting, focus and perforation time from perforation to cutting, without manual intervention, greatly improves cutting efficiency and automatic water quality, and has excellent market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤激光切割机用自动调焦切割头及控制方法
本专利技术涉及一种激光加工装置，具体涉及一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，本专利技术还涉及一种光纤激光切割机用自动调焦切割头控制方法。
技术介绍
激光切割机在工业中应用越来越广。激光切割过程包含穿孔和切割过程，在进行穿孔时，无论是碳钢或者是不锈钢，当焦点位于材料表面或者材料表面以下时，穿孔的效率较高，但是对于切割来言，碳钢和不锈钢是不一样的。当切割切割不同厚度的材料，焦点距板材表面的深度不同，需根据板材种类和厚度及时调整。仅就穿孔过程，对厚板而言，最佳穿孔方案为焦点位置从始至终在变化，以实现最高效穿孔。在厚板的穿孔过程中，最易出现爆孔，即孔未打穿而熔渣四溅，此时必须停止动作，从头开始穿孔。穿孔是否完成需要进行判断，判断为穿孔完成后即刻进入切割过程。常规切割头，针对不同材质、不同厚度的切割板材，需要人工调整焦点高度，不能实现穿孔过程中的焦点实时变化，人工设定固定的穿孔时间，人工观察是否有爆孔现象，造成整个过程多次人工干预，无法实现智能控制，无法实现高质量和高效率的切割。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，实现从穿孔到切割完成的切割全过程焦点及穿孔时间自动控制，无需手工干预，极大提高切割效率和自动化水品，具有极佳的市场前景。本专利技术的目的还提供一种光纤激光切割机用自动调焦切割头控制方法。为了达到上述目的，本专利技术有如下技术方案：本专利技术的一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，包括切割头主体、聚焦镜抽屉、保护镜片抽屉、反射镜片、CNC，所述聚焦镜抽屉位于保护镜片抽屉之上，保护镜片抽屉位于切割头主体上方，还包括：穿孔检测单元，实现可控的快速穿孔、穿孔完成后立即开始切割，无等待时间，监控穿孔过程中的爆孔状态并作出穿孔激光功率智能调整。同时具有聚焦镜片温度检测功能，实时监控温度，保证无人的干预的稳定切割；自动调焦镜片系统，通过CNC参数或数据库控制焦点位置，切割不同板材或切割不同阶段，使穿孔、切割时始终控制最佳焦点位置，过程无需人工干预；所述反射镜片位于自动调焦镜片系统与穿孔检测单元之间，穿孔检测单元位于聚焦镜抽屉之上，所述所述CNC分别与自动调焦镜片系统、穿孔检测单元电连接。其中，所述穿孔检测单元包括前置放大器、穿孔检测传感器、爆孔检测传感器、温度检测传感器，所述前置放大器分别与穿孔检测传感器、爆孔检测传感器、温度检测传感器连接，CNC与前置放大器连接，所述穿孔检测传感器在穿孔过程中，光在材料表面形成反射，位于切割头内的光敏传感器检测这个反馈的光的强弱，并产生电信号，根据这个电信号来控制穿孔功率的大小、判断是否即将出现爆孔现象需作出穿孔功率调整，并检测穿孔是否完成；所述爆孔检测传感器感应穿孔过程中的反射光，输出相应信号至CNC，用以判断穿孔是否完成和监控爆孔状态；所述感应聚焦镜片温度，并输出信号至CNC，用以监控聚焦镜片温度。其中，所述自动调焦镜片系统包括变焦镜片、比例阀、全反射镜、安装座，变焦镜片、比例阀、全反射镜固定在安装座上，变焦镜片位于全反射镜侧面，所述CNC与比例阀连接，比例阀与变焦镜片连接，CNC用以按照数据库数据输出信号控制比例阀输出气体压力值，比例阀用以将CNC控制信号转变为输出气体相应压力值，其输出气体连接至变焦镜片，变焦镜片依气体压力而改变反射面曲率。其中，所述变焦镜片为中空结构，反射表面设有专门针对光纤激光器反射光的涂层，变焦镜片能随空腔中气体压力变化实现反射面曲率变化。本专利技术的一种光纤激光切割机用自动调焦切割头控制方法，有以下步骤：1)激光光路路径设置为至反射镜片至自动调焦镜片系统至穿孔检测单元至聚焦镜抽屉聚焦后至切割用板材；2)反射镜片为全反射镜，反射表面有专门针对光纤激光反射的涂层，实现全反射；激光光束反射呈水平状态进入自动调焦镜片系统；3)CNC用以按照数据库数据输出信号控制比例阀输出气体压力值，比例阀用以将CNC控制信号转变为输出气体相应压力值，其输出气体连接至变焦镜片，变焦镜片依气体压力而改变反射面曲率；4)CNC按照设定，输出不同的控制信号，比例阀按控制信号输出对应压力气体至变焦镜片，使变焦镜片反射面曲率变化，从而实现反射光发散角调整；5)穿孔检测单元中的光感应元件，感应穿孔过程中的反射光，输出相应信号至CNC，用以判断穿孔是否完成和监控爆孔状态；6)穿孔检测单元中的温度感应元件，感应聚焦镜片温度，并输出信号至CNC，用以监控聚焦镜片温度；7)聚焦镜抽屉用于将从自动调焦镜片系统反射的光束聚焦至切割用板材表面；8)以上装置，实现从穿孔到切割完成的切割全过程焦点及穿孔时间自动控制，无需手工干预。由于采取了以上技术方案，本专利技术的优点在于：1穿孔过程焦点位置随时可调，同时通过功率调整，可智能实现最佳穿孔方案，保证高质量和高效率穿孔，过程无需人工干预；2穿孔过程实时监控，杜绝爆孔情况发生，出现任何异常可实现智能报警直至停机；3穿孔完成后无需等待时间，即刻进入切割过程，过程无需人工干预，杜绝因穿孔时间设定过短无法完成穿孔或时间设定过长效率低下的现象；4对应不同材质和厚度的板材，直接调用切割数据库，无需手工调整焦点位置。附图说明图1为本专利技术总体结构示意图；图1中：1、自动调焦镜片系统；2、反射镜片；3、穿孔检测单元；4、聚焦镜抽屉；5、保护镜抽屉；图2：本专利技术激光光束路径示意图；图中：2-1、光束；图3：穿孔检测单元结构放大示意图；3-1、穿孔检测传感器；3-2、爆孔检测传感器；3-3、温度检测传感器；图4：本专利技术聚焦镜抽屉结构放大示意图；4-1、聚焦镜固定组件；4-2、中心位置调节装置；图5：本专利技术自动聚焦镜片系统放大的截面示意图；5-1、变焦镜片；5-2、全反射镜；5-3、安装座。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参见附图1-5，本专利技术的一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，包括切割头主体、聚焦镜抽屉、保护镜片抽屉、反射镜片、CNC，所述聚焦镜抽屉位于保护镜片抽屉之上，保护镜片抽屉位于切割头主体上方，还包括：穿孔检测单元，实现可控的快速穿孔、穿孔完成后立即开始切割，无等待时间，监控穿孔过程中的爆孔状态并作出穿孔激光功率智能调整。同时具有聚焦镜片温度检测功能，实时监控温度，保证无人的干预的稳定切割；自动调焦镜片系统，通过CNC参数或数据库控制焦点位置，切割不同板材或切割不同阶段，使穿孔、切割时始终控制最佳焦点位置，过程无需人工干预；所述反射镜片位于自动调焦镜片系统与穿孔检测单元之间，穿孔检测单元位于聚焦镜抽屉之上，所述所述CNC分别与自动调焦镜片系统、穿孔检测单元电连接。其中，所述穿孔检测单元包括前置放大器、穿孔检测传感器、爆孔检测传感器、温度检测传感器，所述前置放大器分别与穿孔检测传感器、爆孔检测传感器、温度检测传感器连接，CNC与前置放大器连接，所述穿孔检测传感器在穿孔过程中，光在材料表面形成反射，位于切割头内的光敏传感器检测这个反馈的光的强弱，并产生电信号，根据这个电信号来控制穿孔功率的大小、判断是否即将出现爆孔现象需作出穿孔功率调整，并检测穿孔是否完成；所述爆孔检测传感器感应穿孔过程中的反射光，输出相应信号至CNC，用以判断穿孔是否完成和监控爆孔状态；所述感应聚焦镜片温度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，包括切割头主体、聚焦镜抽屉、保护镜片抽屉、反射镜片、CNC，所述聚焦镜抽屉位于保护镜片抽屉之上，保护镜片抽屉位于切割头主体上方，其特征在于：包括：穿孔检测单元，实现可控的快速穿孔、穿孔完成后立即开始切割，无等待时间，监控穿孔过程中的爆孔状态并作出穿孔激光功率智能调整。同时具有聚焦镜片温度检测功能，实时监控温度，保证无人的干预的稳定切割；自动调焦镜片系统，通过CNC参数或数据库控制焦点位置，切割不同板材或切割不同阶段，使穿孔、切割时始终控制最佳焦点位置，过程无需人工干预；所述反射镜片位于自动调焦镜片系统与穿孔检测单元之间，穿孔检测单元位于聚焦镜抽屉之上，所述所述CNC分别与自动调焦镜片系统、穿孔检测单元电连接。

【技术特征摘要】
1.一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，包括切割头主体、聚焦镜抽屉、保护镜片抽屉、反射镜片、CNC，所述聚焦镜抽屉位于保护镜片抽屉之上，保护镜片抽屉位于切割头主体上方，其特征在于：包括：穿孔检测单元，实现可控的快速穿孔、穿孔完成后立即开始切割，无等待时间，监控穿孔过程中的爆孔状态并作出穿孔激光功率智能调整。同时具有聚焦镜片温度检测功能，实时监控温度，保证无人的干预的稳定切割；自动调焦镜片系统，通过CNC参数或数据库控制焦点位置，切割不同板材或切割不同阶段，使穿孔、切割时始终控制最佳焦点位置，过程无需人工干预；所述反射镜片位于自动调焦镜片系统与穿孔检测单元之间，穿孔检测单元位于聚焦镜抽屉之上，所述所述CNC分别与自动调焦镜片系统、穿孔检测单元电连接。2.按照权利要求1所述的一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，其特征在于：所述穿孔检测单元包括前置放大器、穿孔检测传感器、爆孔检测传感器、温度检测传感器，所述前置放大器分别与穿孔检测传感器、爆孔检测传感器、温度检测传感器连接，CNC与前置放大器连接，所述穿孔检测传感器在穿孔过程中，光在材料表面形成反射，位于切割头内的光敏传感器检测这个反馈的光的强弱，并产生电信号，根据这个电信号来控制穿孔功率的大小、判断是否即将出现爆孔现象需作出穿孔功率调整，并检测穿孔是否完成；所述爆孔检测传感器感应穿孔过程中的反射光，输出相应信号至CNC，用以判断穿孔是否完成和监控爆孔状态；所述感应聚焦镜片温度，并输出信号至CNC，用以监控聚焦镜片温度。3.按照权利要求1所述的一种光纤激光切割机用自动调焦切割头，其特征在于：所述自动调焦镜片系统包括变焦镜片、比例阀、全反射镜、安装座，变焦镜片、比例阀、全反射镜固定在安装座上，变焦镜片位于全反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴让大，托马斯，杨忠明，李正，
申请(专利权)人：奔腾激光温州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33