一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及激光切割机生产技术领域，公开了一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，包括激光切割机切割头的喷嘴、工件、电压比较器、电源、充放电电阻R1、测量装置；喷嘴与工件之间形成电容C1，电容C1一端接地，电容C1另一端通过引线与充放电电阻R1的一端电性相连；充放电电阻R1的另一端与电压比较器的比较电路输出端电性相连；充放电电阻R1的一端还与电压比较器的第一极板间电容电压输入端和第二极板间电容电压输入端电性相连；所述的电源与电压比较器的第一运放VCC端和第二运放VCC端电性相连；所述的测量装置与电压比较器的输出信号端电性相连。本发明专利技术解决了现有技术精度低的问题，且具有能够灵活选择采样频率点的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光切割机生产
，更具体的，涉及一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统及方法。

技术介绍

[0002]在激光切割领域，随动控制器的性能关系到机床的安全、切割的精度及效果，而前端传感器对于高度的测量精度对随动控制器的控制效果起着决定性的作用。
[0003]目前，市场上的随动传感器均基于由喷嘴构成的电容及电感组成的L
‑
C震荡原理开发的，然而由于传感器前端电容值较小，通过LC震荡电路所产生的信号频率比较高，一方面频率太高不利于信号的传输，容易造成阻抗失配等一系列问题，另一方面，高频模拟信号对于放大器的带宽带来极大的挑战，其不同的震荡频点由不同的幅值输出，对后级的数据放大带来极为不利的挑战，再者LC震荡器由于其震荡机理需要同时满足相位平衡条件以及振幅平衡条件，其对于电容头的适配性不高，当电容不满足上述两个平衡条件的情况下出现不起振的情况，危害设备在使用过程中的安全，最后，由于电感的温度漂移范围较大，且无法精确控制其温漂方向，加之在切割过程张，切割头喷嘴难免会受热导致温度变化，传统的传感器无法从底层硬件上补偿这种不足。
[0004]目前存在的问题有：
[0005]1、为了满足震荡平衡条件导致的频率高、起振困难、适配差。
[0006]2、从LC震荡中频率变化随着电容变化而变化的变化率低，分辨率低。
[0007]3、不能对温度的变化产生相应的补偿。
[0008]4、振荡幅值不同，带来的后端数据加工上的困难。
[0009]5、电感的精度不高，不同的产品个体之间的差异较大。
[0010]6、不能灵活选择适合的采样频率点。
[0011]7、由于传感器电路的温漂由于电感器件的精度无法准确给定，电容传感器无法靠近切割头喷嘴所在的位置，导致信号的信噪比偏低。
[0012]8、电感感量会随电感所处的频率点做剧烈的变化。
[0013]针对这些问题，现有技术有一种高度随动激光切割头。包括切割头本体和设在切割头本体上的切割嘴；所述切割头本体上设有若干测距仪，若干测距仪位于所述切割嘴的四周。还包括磁铁和传感器，所述磁铁和传感器分别设有所述切割头本体的内部，所述传感器用于感应磁铁的磁力。
[0014]然而现有技术还存在精度低的问题，因此如何专利技术一种能够适用于激光切割机，精度高的测量随动高度的系统及方法，是本
亟需解决的问题。

技术实现思路

[0015]本专利技术为了解决现有技术精度低的问题，提供了一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统及方法，其具有能够灵活选择适合的采样频率点的特点。
[0016]为实现上述本专利技术目的，采用的技术方案如下：
[0017]一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，包括激光切割机切割头的喷嘴、工件、电压比较器、电源、充放电电阻R1、测量装置；
[0018]喷嘴与工件之间形成电容C1，电容C1一端接地，电容C1另一端通过引线与充放电电阻R1的一端电性相连；充放电电阻R1的另一端与电压比较器的比较电路输出端电性相连；充放电电阻R1的一端还与电压比较器的第一极板间电容电压输入端和第二极板间电容电压输入端电性相连；所述的电源与电压比较器的第一运放VCC端和第二运放VCC端电性相连；所述的测量装置与电压比较器的输出信号端电性相连。
[0019]本专利技术通过将喷嘴与工件之间的距离视为电容C1，并通过引线与充放电电阻R1的一端电性相连，充放电电阻R1的另一端与电压比较器的比较电路输出端电性相连，实现了对喷嘴与工件之间电容量的实时精确测量，并且本专利技术还通过测量装置，实现灵活选择适合的采样频率点。本专利技术由此解决了现有技术精度低的问题，且具有能够灵活选择采样频率点的特点。
[0020]优选的，还包括上拉预充电电阻R3；上拉预充电电阻R3的一端分别与电压比较器的第一运放VCC端和第二运放VCC端电性连接，上拉预充电电阻R3的另一端与电压比较器的比较电路输出端电性相连。
[0021]进一步的，还包括隔值电容C6，隔值电容C6一端与比较电路的输出信号端电性连接，另一端与测量装置电性相连。
[0022]更进一步的，还包括电容C9，电容C9的一端与比较电路的参考电压去耦电容端电性相连；电容C9的另一端与比较电路的运放GND端电性相连。
[0023]更进一步的，所述的电源为5V电源。
[0024]更进一步的，所述的电压比较器包括运放器。
[0025]更进一步的，所述的充放电电阻R1可为一个高精度电阻与一个热敏电阻串联组成的电阻。
[0026]一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的方法，包括以下步骤：
[0027]S1.设定若干组喷嘴和工件的距离，通过测量装置采样每组电容C1的充放电频率和电路振荡频率，将每组电容C1的充放电频率和电路振荡频率与其对应的距离制成对应表；
[0028]S2.进行随动高度测量时，打开电源，通过电压比较器比较电容C1两端的电压，当两端电压低于给定的阈值电压V2时，电压比较器输出电压V1；
[0029]S3.通过充放电电阻R1给待测的喷嘴电容C1充电；电容C1的电压达到设定的充电电压V2时，通过测量装置测量达到设定的充电电压V2所用的充电时间T1；
[0030]S4.电压比较器输出电压V3，通过充放电电阻R1给电容放电；电容C1的电压达到设定的充电电压V2时，通过测量装置测量设定的放电电压V4所用的放电时间T2；
[0031]S5.通过T1和T2得到充放电频率，并通过对应表找到该充放电频率对应的喷嘴和工件的距离，由此得到RC充放电的激光切割机测量随动高度。
[0032]优选的，电压V1>V2>V4>V3。
[0033]进一步的，所述的电压比较器及给定电压V2及V4可由电压比较器的定时器内部集成给定。
[0034]本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术通过将喷嘴与工件之间的距离视为电容C1，并通过引线与充放电电阻R1的一端电性相连，充放电电阻R1的另一端与电压比较器的比较电路输出端电性相连，实现了对喷嘴与工件之间电容量的实时精确测量，并且本专利技术还通过测量装置，实现灵活选择适合的采样频率点。本专利技术由此解决了现有技术精度低的问题，且具有能够灵活选择采样频率点的特点。
附图说明
[0036]图1是本专利技术一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度系统的系统示意图。
[0037]图2是本专利技术一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度系统的具体系统电路示意图。
[0038]图3是本专利技术一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度方法的流程示意图。
[0039]其中，1为运放GND端、2为第一极板间电容电压输入端、3为输出信号端、4为第一运放VCC端、5为参考电压去耦电容端、6为第二极板间电容电压输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，其特征在于：包括激光切割机切割头的喷嘴、工件、电压比较器、电源、充放电电阻R1、测量装置；喷嘴与工件之间形成电容C1，电容C1一端接地，电容C1另一端通过引线与充放电电阻R1的一端电性相连；充放电电阻R1的另一端与电压比较器的比较电路输出端(7)电性相连；充放电电阻R1的一端还与电压比较器的第一极板间电容电压输入端(2)和第二极板间电容电压输入端(6)电性相连；所述的电源与电压比较器的第一运放VCC端(4)和第二运放VCC端(8)电性相连；所述的测量装置与电压比较器的输出信号端(3)电性相连。2.根据权利要求1所述的基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，其特征在于：还包括上拉预充电电阻R3；上拉预充电电阻R3的一端分别与电压比较器的第一运放VCC端(4)和第二运放VCC端(8)电性连接，上拉预充电电阻R3的另一端与电压比较器的比较电路输出端(7)电性相连。3.根据权利要求1所述的基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，其特征在于：还包括隔值电容C6，隔值电容C6一端与比较电路的输出信号端(3)电性连接，另一端与测量装置电性相连。4.根据权利要求1所述的基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，其特征在于：还包括电容C9，电容C9的一端与比较电路的参考电压去耦电容端(5)电性相连；电容C9的另一端与比较电路的运放GND端(1)电性相连。5.根据权利要求1所述的基于RC充放电的激光切割机测量随动高度的系统，其特征在于：所述的电源为5V电源。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，常勇，
申请(专利权)人：苏州市宏石激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：