一种激光打孔扫描控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种激光打孔扫描控制系统，包括上位机、显示器、PLC控制装置、快反镜控制器以及执行机构，所述显示器和所述PLC控制装置均与所述上位机电连接，所述PLC控制装置与所述快反镜控制器电连接，所述执行机构包括第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜，所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜均与所述快反镜控制器电连接，所述第一快反镜用于将输入的激光反射至第三快反镜上，所述第三快反镜用于将激光反射至第二快反镜上，所述第二快反镜用于将激光反射至加工面上。本发明专利技术解决了现有技术中无法实现四轴联动打孔、且打孔精度不高的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光打孔扫描控制系统


[0001]本专利技术涉及激光打孔
，具体涉及一种激光打孔扫描控制系统。

技术介绍

[0002]激光精密打孔加工设备的核心部件之一就是激光扫描控制系统。激光扫描控制系统主要作用于调节激光加工面焦斑位置、激光束锥角和激光扫描速度等，通过激光诱导材料损伤，实现低功率快发散的大深径比(大于15:1)、高精度的精密打孔加工。
[0003]目前的激光扫描控制系统无法实现多轴联动的关联控制，无法实现多轴联动打孔，而且打孔精度不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种激光打孔扫描控制系统，解决现有技术中无法实现四轴联动打孔、且打孔精度不高的技术问题。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0006]一种激光打孔扫描控制系统，包括上位机、显示器、PLC控制装置、快反镜控制器以及执行机构，其中，
[0007]所述显示器和所述PLC控制装置均与所述上位机电连接，所述PLC控制装置与所述快反镜控制器电连接，所述执行机构包括第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜，所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜均与所述快反镜控制器电连接，所述第一快反镜用于将输入的激光反射至第三快反镜上，所述第三快反镜用于将激光反射至第二快反镜上，所述第二快反镜用于将激光反射至加工面上；
[0008]其中，所述PLC控制装置用于生成扫描轨迹，并根据所述扫描轨迹生成控制所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作的控制信号，所述快反镜控制器用于根据所述PLC控制装置发送的控制信号驱动所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作，以实现激光的多轴联动打孔。
[0009]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，所述PLC控制装置具体用于根据用户输入的控制参数以及预设的多轴联动算法，生成扫描轨迹，并根据所述扫描轨迹生成控制所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作的控制信号。
[0010]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，所述控制参数至少包括打孔方式、打孔的外圆半径、打孔的内圆半径、步距、步距变化系数、打孔的运动速度、打孔周期数、校准系数、相位偏置、转换系数以及锥角系数。
[0011]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，所述打孔方式至少包括螺旋打孔方式、同心打孔方式以及Z字打孔方式。
[0012]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，所述多轴联动算法为：
[0013][0014]其中，TPR
x
表示X轴方向的锥角，TPR
y
表示Y方向上的锥角，r为加工点对应半径，rmax为加工区域外径，TPR
max
为用户设定最大锥角，就是锥角系数，其值由光路的设计参数决定,X表示X轴方向的位移，Y表示Y轴方向上的位移。
[0015]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，当所述打孔方式为螺旋打孔方式或者同心打孔方式，旋转方式为旋入时，
[0016]X＝a
·
(1
‑
n)
·
(min(a，b)+4|a
‑
b|)
·
cos(t)；
[0017]Y＝b
·
(1
‑
n)
·
(min(a，b)+4|a
‑
b|)
·
sin(t)；
[0018]其中，a表示椭圆a轴半径，a＝r1
×
K；b表示椭圆b轴半径，b＝r1
×
K；n表示螺旋一层间比例，从0到100％，n＝d/r1；t表示扫描角速度。
[0019]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，当所述打孔方式为螺旋打孔方式或者同心打孔方式，旋转方式为旋入时，
[0020]X＝a
·
n
·
(min(a，b)+4|a
‑
b|)
·
cos(t)；
[0021]Y＝b
·
n
·
(min(a，b)+4|a
‑
b|)
·
sin(t)；
[0022]其中，a表示椭圆a轴半径，a＝r1
×
K；b表示椭圆b轴半径，b＝r1
×
K；n表示螺旋一层间比例，从0到100％，n＝d/r1；t表示扫描角速度。
[0023]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，当所述打孔方式为Z字打孔方式时，
[0024][0025]Y＝u
‑
b；
[0026]其中，a表示椭圆a轴半径，a＝r1
×
K；b表示椭圆b轴半径，b＝r1
×
K；u表示往返步进，从0到2b，u＝N
×
d，N为不小于1的自然数，d为步距；t表示扫描角速度。
[0027]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜均通过2路
±
10V的AO信号驱动。
[0028]优选的，所述的激光打孔扫描控制系统中，所述AO信号为满足16b it精度、100kHz的信号。
[0029]与现有技术相比，本专利技术提供的激光打孔扫描控制系统，通过设置第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜所形成的独特的光路设计，，利用PLC控制装置来进行扫描轨迹的生成，并根据扫描轨迹来控制第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作，可以实现四轴联动打孔，且打孔精度优于
±
10μm，打孔频率大于3000rpm。
附图说明
[0030]图1是本专利技术提供的激光打孔控制系统的一实施例的结构框图；
[0031]图2是本专利技术提供的激光打孔控制系统中，执行机构的一实施例的示意图；
[0032]图3a是本专利技术提供的激光打孔控制系统中，螺旋打孔的一实施例的示意图；
[0033]图3b是本专利技术提供的激光打孔控制系统中，同心打孔的一实施例的示意图；
[0034]图3c是本专利技术提供的激光打孔控制系统中，Z字打孔的一实施例的示意图。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]请参阅图1和图2，本专利技术提供了一种激光打孔扫描控制系统，包括上位机1、显示器2、PLC控制装置3、快反镜控制器4以及执行机构5，所述显示器2和所述PLC控制装置3均与所述上位机1电连接，所述PLC控制装置3与所述快反镜控制器4电连接，所述执行机构5包括第一快反镜FM1、第二快反镜FM2和第三快反镜FM3，所述第一快反镜FM1、第二快反镜FM2和第三快反镜FM3均与所述快反镜控制器4电连接，所述第一快反镜FM1用于将输入的激光反射至第三快反镜FM3上，所述第三快反镜FM3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光打孔扫描控制系统，其特征在于，包括上位机、显示器、PLC控制装置、快反镜控制器以及执行机构，其中，所述显示器和所述PLC控制装置均与所述上位机电连接，所述PLC控制装置与所述快反镜控制器电连接，所述执行机构包括第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜，所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜均与所述快反镜控制器电连接，所述第一快反镜用于将输入的激光反射至第三快反镜上，所述第三快反镜用于将激光反射至第二快反镜上，所述第二快反镜用于将激光反射至加工面上；其中，所述PLC控制装置用于生成扫描轨迹，并根据所述扫描轨迹生成控制所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作的控制信号，所述快反镜控制器用于根据所述PLC控制装置发送的控制信号驱动所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作，以实现激光的多轴联动打孔。2.根据权利要求1所述的激光打孔扫描控制系统，其特征在于，所述PLC控制装置具体用于根据用户输入的控制参数以及预设的多轴联动算法，生成扫描轨迹，并根据所述扫描轨迹生成控制所述第一快反镜、第二快反镜和第三快反镜动作的控制信号。3.根据权利要求2所述的激光打孔扫描控制系统，其特征在于，所述控制参数至少包括打孔方式、打孔的外圆半径、打孔的内圆半径、步距、步距变化系数、打孔的运动速度、打孔周期数、校准系数、相位偏置、转换系数以及锥角系数。4.根据权利要求3所述的激光打孔扫描控制系统，其特征在于，所述打孔方式至少包括螺旋打孔方式、同心打孔方式以及Z字打孔方式。5.根据权利要求4所述的激光打孔扫描控制系统，其特征在于，所述多轴联动算法为：其中，TPR
x
表示X轴方向的锥角，TPR
y
表示Y方向上的锥角，r为加工点对应半径，rmax为加工区域外径，TPR
max
为用户设定最大锥角，就是锥角系数，其值由光路的设计参数决定,X表示X轴方向的位移，Y表示Y轴方向上的位移。6.根据权利要求5所述的激光打孔扫描控制系统，其特征在于，当所述打孔方式为螺旋打孔方式或者同心打孔方式，旋转方式为旋入时，X＝a
·
(1
‑
n)
·

【专利技术属性】
技术研发人员：汪凌芳，孙喜博，唐军，郭良福，唐菱，张瑶，王德恩，杨开栋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：