一种金属切割设备及金属切割方法技术

本申请涉及一种金属切割设备及金属切割方法。所述设备包括：电容传感器，由喷嘴处设置的电容极板与被切割金属板面构成，所述电容极板与被切割金属板面之间高度影响电容大小的变化；电容测量模块，用于将获取所述电容，并所述电容的实时变化转化为频率信号通过同轴电缆传输；高度获取模块，用于根据所述频率信号进行谐振频率测量；CNC控制模块，用于根据测量频率，获得当前所述电容极板与被切割金属板面之间的高度，以所述高度调整当前切割控制以保持恒定切割高度进行切割作业，实现了根据实时高度，调整切割高度，保持恒定切割高度进行切割作业，提高切割质量。提高切割质量。提高切割质量。

【技术实现步骤摘要】
一种金属切割设备及金属切割方法


[0001]本申请涉及切割
，特别是涉及一种金属切割设备及金属切割方法。

技术介绍

[0002]金属切割设备是用来进行把金属按照设计形状进行分割的一种设备，常见的有火花切割、等离子切割、激光切割等。金属切割是以融化被切割部分的材料并通过一定的外部手段，通常是气压吹走融化部分的残渣，来达到切割部分分离的目的。切割喷嘴喷出的气流气压越稳定，切割效果越好，断面越整齐，为保证这个效果，要求喷嘴跟切割表面之间尽量靠近，保证压力很小外泄。然而，现有金属切割设备由于切割头在整个切割过程中是跟受控于CNC控制器，做轨迹运动，而被切割板面经常有不平整、翘起、切割部件撬动等异常情况发生，CNC控制器不能及时了解切割头运动中遇到的这些异常高度信息，从而不能调整CNC控制器产生对应的控制，也就不能保证喷嘴与切割表面之间的高度保持一致从而影响切割效果。
[0003]综上所述，亟需一种可实时获取被切割板面的高度异常并调整控制以保持恒定切割高度进行切割作业的金属切割设备。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可实时获取被切割板面的高度异常并调整控制以保持恒定切割高度进行切割作业的金属切割设备及金属切割方法。
[0005]第一方面，提供了一种金属切割设备，所述设备包括：
[0006]电容传感器，由喷嘴处设置的电容极板与被切割金属板面构成，所述电容极板与被切割金属板面之间高度影响电容大小的变化；
[0007]与所述电容传感器接线连接的电容测量模块，用于将获取所述电容，并所述电容的实时变化转化为频率信号通过同轴电缆传输；
[0008]与所述同轴电缆连接的高度获取模块，用于根据所述频率信号进行谐振频率测量；
[0009]与所述高度获取模块连接的CNC控制模块，用于根据测量频率，获得当前所述电容极板与被切割金属板面之间的高度，以所述高度调整当前切割控制以保持恒定切割高度进行切割作业。
[0010]进一步地，所述电容测量模块包括信号转化子模块和信号调制子模块，其中，
[0011]与所述电容传感器连接的信号转化子模块，用于获取所述电容，检测所述电容的变化并放大，将放大后的所述电容的变化转化为频率信号；
[0012]与所述信号转化子模块连接的信号调制子模块，用于将所述频率信号通过调制后输出至同轴电缆传输。
[0013]进一步地，所述高度获取模块包括信号解调子模块和频率检测子模块，其中，
[0014]与所述同轴电缆连接的信号解调子模块，用于通过解调获取所述频率信号，放大
所述频率信号，并通过隔离电路后输出；
[0015]与所述信号解调子模块连接的频率检测子模块，用于对隔离后的所述频率信号进行频率测量。
[0016]进一步地，所述频率检测子模块为FPGA模块，其通过等精度测量法进行频率测量。
[0017]进一步地，所述电容极板内置或者外置于喷嘴。
[0018]进一步地，所述电容传感器还包括切割头前端设置的温度传感器，温度变化时，以所述温度传感器的输出波形对所述电容进行非线性补偿。
[0019]进一步地，所述频率信号为高频信号，所述谐振频率测量的检测频率大于等于10MHz。
[0020]进一步地，所述金属切割设备还包括电容标定模块，用于在初始切割、更换喷嘴、变更切割材料及切割故障时，对所述电容传感器的电容值变化曲线进行重新测量记录。
[0021]进一步地，所述同轴电缆还用于为所述电容传感器供电。
[0022]第二方面，提供了一种金属切割方法，所述方法包括：
[0023]获取喷嘴处设置的电容极板与被切割金属板面之间的电容；
[0024]将所述电容的实时变化转化为频率信号通过同轴电缆传输；
[0025]根据所述频率信号进行谐振频率测量；
[0026]根据测量频率，获得当前所述电容极板与被切割金属板面之间的高度，以所述高度调整当前切割控制以保持恒定切割高度进行切割作业。
[0027]上述金属切割设备及金属切割方法，通过喷嘴处设置的电容传感器，将获取其电容，并所述电容的实时变化转化为频率信号通过同轴电缆传输；根据所述频率信号进行谐振频率测量；根据测量频率，获得当前所述电容极板与被切割金属板面之间的高度，以所述高度调整当前切割控制以保持恒定切割高度进行切割作业，实现了根据实时高度，调整切割高度，保持恒定切割高度进行切割作业，提高切割质量。
附图说明
[0028]图1为一个实施例中金属切割设备的结构框图；
[0029]图2为一个实施例中金属切割方法的流程示意图。
具体实施方式
[0030]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0031]本申请提供的金属切割设备，可以应用激光切割、火花切割机及等离子切割的应用环境中。
[0032]在一个实施例中，如图1所示，提供了一种金属切割设备，所述设备包括：
[0033]电容传感器，由切割头的喷嘴处设置的电容极板11与被切割金属板面12构成，所述电容极板11与被切割金属板面12之间高度影响电容大小的变化；其中，工作时，所述电容极板11与被切割金属板面12构成一个等效电容器，这个电容器的电容量决定于电容极板11与被切割金属板面12的相对面积、电容极板11与被切割金属板面12之间的距离，当两者相
对面积固定，即喷嘴不变情况下，电容极板11与被切割金属板面12之间的距离跟该电容器的电容之间有一个固定的非线性关系，测量电容值就可以精确测算出电容极板11与被切割金属板面12之间的距离，也就是切割喷嘴跟被加工板材之间的实际高度。所述电容极板内置或者外置于喷嘴，当电容传感器内置在切割头前端，尽量保证跟喷嘴距离最近，同时由于切割头本身是接地良好的金属部件，可以很好的屏蔽EMC/EMI干扰源，有效提高信号稳定度。
[0034]与所述电容传感器接线连接的电容测量模块13，用于将获取所述电容，并所述电容的实时变化转化为频率信号通过同轴电缆14传输；所述同轴电缆14还用于为所述电容传感器供电。采用高频信号传递的同轴电缆进行信号传递，可以有效改善设计上限频率，扩展频率范围，提高采集精度和分辨率。同时，把直流电源采用同一条线材二合一传递，有效降低成本。由于喷嘴的面积通常都非常小，喷嘴直径通常5mm，中间还有孔，被测电容量非常的小，通常是pF级别，甚至更低，为了保证精确测量，所述接线需设置尽可能的短。
[0035]与所述同轴电缆14连接的高度获取模块15，用于根据所述频率信号进行谐振频率测量；所述频率信号为高频信号，所述谐振频率测量的检测频率大于等于10MHz。通过提升谐振频率，可有效提高采样分辨率。
[0036]与所述高度获取模块15连接的CNC控制模块16，用于根据测量频率，获得当前所述电容极板1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属切割设备，其特征在于，所述金属切割设备包括：电容传感器，由喷嘴处设置的电容极板与被切割金属板面构成，所述电容极板与被切割金属板面之间高度影响电容大小的变化；与所述电容传感器接线连接的电容测量模块，用于将获取所述电容，并所述电容的实时变化转化为频率信号通过同轴电缆传输；与所述同轴电缆连接的高度获取模块，用于根据所述频率信号进行谐振频率测量；与所述高度获取模块连接的CNC控制模块，用于根据测量频率，获得当前所述电容极板与被切割金属板面之间的高度，以所述高度调整当前切割控制以保持恒定切割高度进行切割作业。2.根据权利要求1所述的金属切割设备，其特征在于，所述电容测量模块包括信号转化子模块和信号调制子模块，其中，与所述电容传感器连接的信号转化子模块，用于获取所述电容，检测所述电容的变化并放大，将放大后的所述电容的变化转化为频率信号；与所述信号转化子模块连接的信号调制子模块，用于将所述频率信号通过调制后输出至同轴电缆传输。3.根据权利要求1所述的金属切割设备，其特征在于，所述高度获取模块包括信号解调子模块和频率检测子模块，其中，与所述同轴电缆连接的信号解调子模块，用于通过解调获取所述频率信号，放大所述频率信号，并通过隔离电路后输出；与所述信号解调子模块连接的频率检测子模块，用于对隔离后的所述频...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超，丁子祥，黎铭文，宋俊杰，
申请(专利权)人：深圳软动智能控制有限公司，
类型：发明
国别省市：