一种提高电容传感器精度和稳定性的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种提高电容传感器精度和稳定性的装置及方法，电容传感器,所述电容传感器嵌入在陶瓷环上方的一侧，所述电容传感器用于探测切割头喷嘴与工件表面的高度并传输频率信号；温度传感器，所述温度传感器嵌入在陶瓷环上方的另一侧，所述温度传感器用于实时监测陶瓷环的温度变化并传送温度变化信号；信号处理系统，接收并处理电容传感器传送的频率信号和温度传感器传送的温度变化信号并得出得到反馈高度值和运动控制指令；运动系统，接收运动控制信号并移动至目标高度，以保证在温度剧烈变化的情况下依然能对高度进行精准地测量。本发明专利技术通过温度传感器监测陶瓷环的温度变化，对测量高度进行误差补偿，进而保证切割高度的精准和稳定。度的精准和稳定。度的精准和稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种提高电容传感器精度和稳定性的装置及方法


[0001]本专利技术涉及切割
，尤其涉及一种提高电容传感器精度和稳定性的装置及方法。

技术介绍

[0002]在激光切割中，通常要用到电容传感器来探测切割头喷嘴与工件表面的高度。但是在功率为万瓦级别以上的激光切割环境中，喷嘴表面的温度会升得很高，而喷嘴是与上方的陶瓷环紧密连接的，所以陶瓷环的温度也会升得很高，陶瓷环的材质会因为温升而发生一定的形变，进而导致电容传感器探测到的电容值发生变化。电容传感器是根据喷嘴与工件之间的高度和电容相关的原理来测量高度的，所以温度变化引起的电容变化就对会高度的测量造成误差，使得测量高度比实际高度偏高或者偏低，当误差较大时，就会出现撞板、高空出光以及切割头上抬等现象，对切割效果及质量造成很严重的影响。为此，解决这一类的问题显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供了一种提高电容传感器精度和稳定性的装置，通过实时地监测陶瓷环的温度变化，对测量高度进行误差补偿，进而保证切割高度的精准和稳定。
[0004]为了实现上述技术方案，本专利技术提供了一种提高电容传感器精度和稳定性的装置,包括：
[0005]电容传感器,所述温度传感器嵌入在陶瓷环上方的一侧，所述温度传感器用于探测切割头喷嘴与工件表面的高度并传输频率信号；及
[0006]温度传感器，所述温度传感器嵌入在陶瓷环上方的另一侧，所述温度传感器用于实时监测陶瓷环的温度变化并传送温度变化信号；
[0007]信号处理系统，接收并处理电容传感器传送的频率信号和温度传感器传送的温度变化信号并得出得到反馈高度值和运动控制指令；
[0008]运动系统，接收运动控制信号并移动至目标高度。
[0009]进一步改进在于，所述信号处理系统还包括有调高模块和总线式数控系统；
[0010]所述温度传感器连接到调高模块中，以将监测陶瓷环的温度变化信号传输给调高模块；
[0011]由所述电容传感器将喷嘴与工件表面之间的电容值转化为与其高度对应的频率信号，然后将频率信号传输给调高模块；
[0012]由所述调高模块通过对所述频率信号进行采样处理，再根据温度变化信号计算温度补偿值，并根据温度补偿值得到反馈高度值，并上传给总线式数控系统；
[0013]由所述总线式数控系统根据调高模块传递过来的反馈高度以及工艺参数设定的切割高度，经过处理，输出相应的运动控制指令运动系统。
[0014]进一步改进在于，所述运动系统包括总线伺服驱动器和运动机构，所述运动控制
指令传送给所述总线伺服驱动器，并由总线伺服驱动器控制运动机构运转，使切割头移动至目标高度
[0015]所述运动系统包括总线伺服驱动器和运动机构，所述运动控制指令传送给所述总线伺服驱动器，并由总线伺服驱动器控制运动机构运转，使切割头移动至目标高度所述温度传感器为非接触式的红外温度传感器。
[0016]进一步改进在于，所述电容传感器通过同轴电缆传递给调高模块。
[0017]进一步改进在于，所述温度传感器通过IIC的通讯方式将温度变化信号传输给调高模块。
[0018]进一步改进在于，所述调高模块通过EtherCAT总线将数据传输给总线式数控系统，所述总线式数控系统也通过EtherCAT总线将运动控制指令给总线伺服驱动器。
[0019]一种提高电容传感器精度和稳定性的方法,包括以下步骤：
[0020]所述温度传感器将温度变化信号传输给信号处理系统；
[0021]所述电容传感器将频率信号传输给信号处理系统，电容传感器将喷嘴与工件表面之间的电容值转化为与其高度对应的频率信号，然后将频率信号传输给信号处理系统；
[0022]信号处理系统通过对频率信号进行处理，再根据温度变化信号计算温度补偿值，并根据温度补偿值得到反馈高度值；
[0023]信号处理系统输出运动控制指令给运动系统，信号处理系统根据反馈高度值以及工艺参数设定的切割高度，经过处理，输出相应的运动控制指令给运动系统，使切割头移动至目标高度。
[0024]进一步改进在于，如果温度传感器采集到的陶瓷环的温度不在正常范围内，则发送报警给信号处理系统，并结束运行。
[0025]进一步改进在于，在步骤“信号处理系统通过对频率信号进行处理，再根据温度变化信号计算温度补偿值，并根据温度补偿值得到反馈高度值”中，计算温度补偿，采用如下公式：
[0026]f＝f0+Δf(t)
[0027]其中f为电容传感器频率信号，f0为初始温度的频率，Δf(t)为温度变化带来的频率误差。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]1、本专利技术通过温度传感器实时地监测陶瓷环的温度变化，对测量高度进行误差补偿，进而保证切割高度的精准和稳定。
[0030]2、通过温度补偿，提高了电容传感器的精度和稳定性。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术的系统框架图。
[0033]图2为本专利技术的温度传感器的安装结构图。
[0034]图3为本专利技术的提高电容传感器精度和稳定性的方法流程图。
[0035]图4为本专利技术的温度补偿的过程图。
[0036]图5为本专利技术的温度传感器输出频率与高度及温度的关系图。
[0037]其中：1、陶瓷环；2、温度传感器；3、喷嘴。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0040]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高电容传感器精度和稳定性的装置,其特征在于，包括：电容传感器,所述电容传感器嵌入在陶瓷环上方的一侧，所述电容传感器用于探测切割头喷嘴与工件表面的高度并传输频率信号；温度传感器，所述温度传感器嵌入在陶瓷环上方的另一侧，所述温度传感器用于实时监测陶瓷环的温度变化并传送温度变化信号；信号处理系统，接收并处理电容传感器传送的频率信号和温度传感器传送的温度变化信号并得出得到反馈高度值和运动控制指令；及运动系统，接收运动控制信号并移动至目标高度。2.根据权利要求1所述的一种提高电容传感器精度和稳定性的装置,其特征在于，所述信号处理系统还包括有调高模块和总线式数控系统；所述温度传感器连接到调高模块中，以将监测陶瓷环的温度变化信号传输给调高模块；由所述电容传感器将喷嘴与工件表面之间的电容值转化为与其高度对应的频率信号，然后将频率信号传输给调高模块；由所述调高模块通过对所述频率信号进行采样处理，再根据温度变化信号计算温度补偿值，并根据温度补偿值得到反馈高度值，并上传给总线式数控系统；由所述总线式数控系统根据调高模块传递过来的反馈高度以及工艺参数设定的切割高度，经过处理，输出相应的运动控制指令运动系统。3.根据权利要求2所述的一种提高电容传感器精度和稳定性的装置,其特征在于，所述运动系统包括总线伺服驱动器和运动机构，所述运动控制指令传送给所述总线伺服驱动器，并由总线伺服驱动器控制运动机构运转，使切割头移动至目标高度。4.根据权利要求1所述的一种提高电容传感器精度和稳定性的装置,其特征在于，所述温度传感器为非接触式的红外温度传感器。5.根据权利要求2所述的一种提高电容传感器精度和稳定性的装置,其特征在于，所述电容传感器通过同轴电缆传递给调高模块。6.根据权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王好勇，余锦望，封雨鑫，陈焱，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族智能控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：