一种压电促动器实时焦点跟踪系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压电促动器实时焦点跟踪系统，包括压电促进器、电容传感器、信号处理电路、第一隔离器、第二隔离器、微机控制模块和步进驱动电路，压电促进器和电容传感器均通过信号处理电路连接于第一隔离器，第一隔离器连接于微机控制模块，微机控制模块通过第二隔离器连接步进驱动电路。本发明专利技术有益效果：本发明专利技术对传统PID控制算法作适当修正，引入前馈补偿，导出补偿模型，使系统不仅能快速平稳地跟随误差变化，而且设定值在一定范围内变化时，都有良好的自适应能力，具有自适应能力的控制系统用于这种工作环境恶劣、工况变化较大的条件下，比其它复杂控制方法，实用性强，性价比高，提供频率稳定度，减少零点漂移。

【技术实现步骤摘要】
一种压电促动器实时焦点跟踪系统
本专利技术涉及实时焦点跟踪
，尤其是一种压电促动器实时焦点跟踪系统。
技术介绍
在微光切割中，激光聚焦头必须实时跟随工件表面的随机误差，使焦点始终落在工件，根据激光切刻的特性和要求，提出用电容传感器检测、由单片机控制的激光焦点非接触式自动限踪系统。激光切割是八十年代发展的新兴高科技术，作为附属关键技术之一的Z轴漂浮系统在国外已日趋完善，形成商品化。这些Z轴漂浮系统一般由检测元件、信号处理与控制环节和伺服驱动机构组成。从位移检测方式可分为接触式和非接触式两大类。接触式Z浮是在机械式弹性滑动装置基础上发展起来的。它由带有滚轮的机械杠杆触头在工件表面滑动，杠杆另一端接差动变压器、或电涡流传感器、或电容传感器。经过信号处理，送给伺服驱动单元，控制Z轴浮动。由于激光束聚集后实际存在着焦深的缘故，Z浮自动控焦精度要求不是非常高。国外Z浮系统控制精度为士0.2mm，在8m/min的加工速度下，乙浮爬坡能力为15度。技术关键是设计出在恶劣条件下工作的传感元件，能高速测量处理信号，输出控制信息的控制器相运行稳定可靠的伺服驱动系统(包括机械部分)。激光头喷嘴工作环境恶劣，受约束条件很多，给传感器设计制造安装带来困难。喷嘴高速运动时，要防止喷嘴撞上工件及喷嘴提升过快造成工件未切断现象，要求Z浮响应速度和动态品质良好，在爬不同坡度或加工速度不同时，Z浮提升速度要相应跟随变化，这些给乙浮系统研制增加了复杂程度和难度。因此，对于上述问题有必要提出一种压电促动器实时焦点跟踪系统。>
技术实现思路
本专利技术目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种压电促动器实时焦点跟踪系统。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种压电促动器实时焦点跟踪系统，包括压电促进器、电容传感器、信号处理电路、第一隔离器、第二隔离器、微机控制模块和步进驱动电路，所述压电促进器和电容传感器均通过信号处理电路连接于所述第一隔离器，所述第一隔离器连接于所述微机控制模块，所述微机控制模块通过第二隔离器连接步进驱动电路；其中微机控制模块内经过数字滤波去掉尖脉冲干扰，转向自动零跟踪程序，自动修正零位补偿值，将输入数据经过线性校正与补偿，再进行自适应PID控制，输出的控制量送入数字积分器自动升降速处理；微机控制模块输出受控的脉冲量经光耦进入由功率VMOS管组成的高压恒流斩波驱动电路，控制步进电机的速度与位移。其中压电促进器采用压电陶瓷。其中电容传感器检测出间隙正向偏离基准的误差愈大，步进电机驱动激光头正向眼踪工件的速度愈快，直至误差为零，步进电机停止限踪。其中电容传感器的电容量的公式为：其中：C一电容量；h0一极板间距；S一传感器极板有效面积，εr一相对介电常数；ε0一真空介电常数，ε0＝8.85*10-12(F*m-1)。其中电容传感器的电容实际变化为：△Ce/Ce＝(△C/C)/(1-W2LC)式中：Ce一传感器有效电容；W一电振荡圆频率；L一电容本身电感和外部引线电感；△C/C一电容传感器相对变化量。本专利技术有益效果：本专利技术有益效果：本专利技术对传统PID控制算法作适当修正，引入前馈补偿，导出补偿模型，使系统不仅能快速平稳地跟随误差变化，而且设定值在一定范围内变化时，都有良好的自适应能力，具有自适应能力的控制系统用于这种工作环境恶劣、工况变化较大的条件下，比其它复杂控制方法，实用性强，性价比高，提供频率稳定度，减少零点漂移。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的压电促动器实时焦点跟踪系统原理框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，一种压电促动器实时焦点跟踪系统，包括压电促进器、电容传感器、信号处理电路、第一隔离器、第二隔离器、微机控制模块和步进驱动电路，所述压电促进器和电容传感器均通过信号处理电路连接于所述第一隔离器，所述第一隔离器连接于所述微机控制模块，所述微机控制模块通过第二隔离器连接步进驱动电路；其中微机控制模块内经过数字滤波去掉尖脉冲干扰，转向自动零跟踪程序，自动修正零位补偿值，将输入数据经过线性校正与补偿，再进行自适应PID控制，输出的控制量送入数字积分器自动升降速处理；微机控制模块输出受控的脉冲量经光耦进入由功率VMOS管组成的高压恒流斩波驱动电路，控制步进电机的速度与位移。其中压电促进器采用压电陶瓷。其中电容传感器检测出间隙正向偏离基准的误差愈大，步进电机驱动激光头正向眼踪工件的速度愈快，直至误差为零，步进电机停止限踪。其中电容传感器的电容量的公式为：其中：C一电容量；h0一极板间距；S一传感器极板有效面积，εr一相对介电常数；ε0一真空介电常数，ε0＝8.85*10-12(F*m-1)。其中电容传感器的电容实际变化为：△Ce/Ce＝(△C/C)/(1-W2LC)式中：Ce一传感器有效电容；W一电振荡圆频率；L一电容本身电感和外部引线电感；△C/C一电容传感器相对变化量。本专利技术有益效果：本专利技术有益效果：本专利技术对传统PID控制算法作适当修正，引入前馈补偿，导出补偿模型，使系统不仅能快速平稳地跟随误差变化，而且设定值在一定范围内变化时，都有良好的自适应能力，具有自适应能力的控制系统用于这种工作环境恶劣、工况变化较大的条件下，比其它复杂控制方法，实用性强，性价比高，提供频率稳定度，减少零点漂移。工作原理：电容传感器检测出间隙变化量与设定基准值的偏差，转换成调频信号，通过电缆驱动放大、温度补偿、整形滤波和光电隔离等信号调理电路，送至微机控制模块。在微机控制模块内部，经过数字滤波去掉尖脉冲干扰，转向自动零跟踪程序，自动修正零位补偿值，将输入数据经过线性校正与补偿，再进行自适应PID控制，输出的控制量送入数字积分器自动升降速处理，最后，微机控制模块输出受控的脉冲量经光耦进入由功率VMOS管组成的高压恒流斩波驱动电路，控制步进电机的速度与位移，电容传感器检测出间隙正向偏离基准的误差愈大，步进电机驱动激光头正向跟踪工件的速度愈快，直至误差为零，步进电机停止限踪。以上详细描述了本专利技术的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本专利技术的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本
中技术人员依本专利技术的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电促动器实时焦点跟踪系统，其特征在于：包括压电促进器、电容传感器、信号处理电路、第一隔离器、第二隔离器、微机控制模块和步进驱动电路，所述压电促进器和电容传感器均通过信号处理电路连接于所述第一隔离器，所述第一隔离器连接于所述微机控制模块，所述微机控制模块通过第二隔离器连接步进驱动电路；/n其中微机控制模块内经过数字滤波去掉尖脉冲干扰，转向自动零跟踪程序，自动修正零位补偿值，将输入数据经过线性校正与补偿，再进行自适应PID控制，输出的控制量送入数字积分器自动升降速处理；微机控制模块输出受控的脉冲量经光耦进入由功率VMOS管组成的高压恒流斩波驱动电路，控制步进电机的速度与位移。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电促动器实时焦点跟踪系统，其特征在于：包括压电促进器、电容传感器、信号处理电路、第一隔离器、第二隔离器、微机控制模块和步进驱动电路，所述压电促进器和电容传感器均通过信号处理电路连接于所述第一隔离器，所述第一隔离器连接于所述微机控制模块，所述微机控制模块通过第二隔离器连接步进驱动电路；
其中微机控制模块内经过数字滤波去掉尖脉冲干扰，转向自动零跟踪程序，自动修正零位补偿值，将输入数据经过线性校正与补偿，再进行自适应PID控制，输出的控制量送入数字积分器自动升降速处理；微机控制模块输出受控的脉冲量经光耦进入由功率VMOS管组成的高压恒流斩波驱动电路，控制步进电机的速度与位移。


2.如权利要求1所述的一种压电促动器实时焦点跟踪系统，其特征在于：其中压电促进器采用压电陶瓷。


3.如权利要求1所述的一种压电促动器实时焦点跟踪...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建红，
申请(专利权)人：深圳市圭华智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44