激光加工系统中的激光随动的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种激光加工系统中的激光随动的控制方法及系统，该激光加工系统中包括伺服电机、激光器，在该激光加工系统中设置ＰＬＣ，由该ＰＬＣ对该伺服电机输出相应的脉冲控制信号和对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号以实现激光随动控制，还在该激光加工系统中设置编码器以检测该伺服电机的位置，并将该编码器的检测输出信号进行处理、变换成能够为该ＰＬＣ中的计数器接受的脉冲信号，然后该ＰＬＣ根据该计数器的值，在当前的扫描周期内及时对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号，从而实现激光随动的实时、闭环控制，可提高激光加工系统的整体功效。

Laser servo control method and system in laser processing system

The invention relates to a laser in laser processing system with dynamic control method and system, the laser processing system comprises a servo motor, laser, PLC arranged in the laser processing system, the PLC of the output of the servo motor and the corresponding pulse control signal of the laser output energy change, corresponding to open laser or Guan Jiguang control signal to realize laser servo control, set the encoder in the laser processing system to detect the position of the servo motors, and will detect the output signal of the encoder pulse signal processing and transform to accept the counter in the PLC, then the PLC according to the value of the counter, in scanning the current cycle in a timely on the laser output energy changes, the corresponding laser or Guan Jiguang control signal, so as to realize the shock The real time and closed loop control of laser servo system can improve the whole efficiency of laser machining system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光加工过程，尤其涉及激光加工时的激光随动控制方法。
技术介绍
在现在的激光加工系统，比如激光切割系统中，通常包括伺服电机和激光器等执行机构，它们的控制由PLC实现，也就是通过PLC的程序经由伺服驱动器对伺服电机进行控制以决定激光头的行走轨迹，并对激光器发射激光的开启、关闭以及能量变化进行控制以决定加工所需的切割形状。由于PLC程序的执行会滞后于输入一个扫描周期，也就是，当伺服电机处于连续的运动过程时，需要激光在某个位置执行能量变化、开激光或者关激光的动作时，PLC在得到指令到执行输出会有一个扫描周期的滞后。现有的PLC扫描周期不固定，因为根据不同的PLC型号和程序的长短扫描周期也是不一样的，但是控制输出一定是比输入要延时一个扫描周期的，比如第N个扫描周期扫描到输入条件XO = l，而且输入条件X0 = 1时控制输出Y0应该为l，那么要到第N+l个周期扫描时控制输出Y0 = 1才能实现。这个是所有PLC共有的缺陷，鉴于这种特性，所以在PLC控制伺服的运动控制中很难实现实时的输入输出控制，因为伺服电机是一直在运动的，所以真正需要在某一点实现某个动作时，实际已经跑到另一个点了。这个延时一般有几毫秒到几百毫秒，然后根据不同的运动速度就会产生相应的偏移。并且，现有的采用PLC实现的控制系统都是开环系统，是直接采用控制PLC发送给伺服电机的脉冲来实现相应位置的控制，容易出现系统偏差，导致加工出来的成品，要么不合格，要么需要进行返工处理，从而增加制造成本，降低了激光切割系统的整体功效。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种可以实现激光加工系统的及时、准确的激光随动的控制方法及系统，以提高激光加工系统的整体功效。 本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案包括，提出一种激光加工系统中的激光随动的控制方法，该激光加工系统中包括伺服电机、激光器，在该激光加工系统中设置PLC，由该PLC对该伺服电机输出相应的脉冲控制信号和对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号以实现激光随动控制，还在该激光加工系统中设置编码器以检测该伺服电机的位置，并将该编码器的检测输出信号进行处理、变换成能够为该PLC中的计数器接受的脉冲信号，然后该PLC根据该计数器的值，在当前的扫描周期内及时对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号，从而实现激光随动的实时、闭环控制。 本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案还包括，提出一种激光加工系统中的激光随动的控制系统，该激光加工系统中包括伺服电机、激光器，该控制系统包括PLC，该PLC对对该伺服电机输出相应的脉冲控制信号和对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号以实现激光随动控制，该控制系统还包括编码器以检测该伺服电机的位置，信号处理电路以将该编码器的检测输出信号处理、变换成能够为该PLC中的计数器接受的脉冲信号，该PLC根据该计数器的值，在当前的扫描周期内及时对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号，从而实现激光随动的实时、闭环控制。 该信号处理电路包括分频电路，以将该编码器的检测输出的频率转换至该PLC中的计数器能够接受范围。 该信号处理电路还包括转换电路，以将该编码器的检测输出的差分信号转换成该PLC的输入能够接受的脉冲信号。 该转换电路是通过光耦继电器来实现的。 还包括伺服驱动器，该PLC是经由该伺服驱动器对该伺服电机进行控制，该分频 电路是由该伺服驱动器中的关于编码器的参数设置电路来实现的。 同现有技术相比，采用本专利技术的激光加工系统中的激光随动的控制方法及系统， 可以实现激光随动的实时、闭环控制，从而可提高激光加工系统的整体功效。附图说明 图1为本专利技术的激光加工系统中的激光随动的控制方法实施例的结构示意图。 图2为采用本专利技术的控制方法进行激光切割加工应用的实施例的流程示意图。具体实施例方式以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。 参见图l，本专利技术的激光切割系统的控制方法，是在伺服电机上设置伺服电机编 码器，对伺服电机编码器的输出信号进行分频，使得输出脉冲信号的频率在PLC高速计数 器能够允许的范围内，然后由外部信号转换电路对伺服电机编码器输出的差分信号进行处 理，使其符合PLC的输入条件。然后再通过PLC的高速计数器对伺服电机的运行距离进行 计数，通过计数器内的数值可以知道伺服电机运动的轨迹和位置相对于起点的距离。当 知道这个距离之后就能够在连续的加工运行当中准确而及时的在需要的位置对激光的 能量、开、关等进行控制。 需要说明的是，PLC是经由伺服驱动器对伺服电机进行控制，分频处理是在伺服驱 动器中的关于编码器的参数来实现的，也就只是伺服驱动器中的一个参数的设定问题。伺 服电机旋转一圈编码器输出信号的频率一般可以达到100KHz，这就高于PLC高速计数器能 够读取的频率范围，通过伺服电机驱动器参数的设定可以使编码器输出信号做相应的降频 处理，以满足PLC的输入要求。分频处理时的分频数要根据实际不同的伺服电机和PLC来 做确定，在满足PLC输入条件下，尽可能的使伺服电机编码器的输出信号频率高，这样可有 效的减小误差。控制系统的软件中需要重新把通过编码器反馈回来的脉冲信号数换算成实 际的运动位置(这是一个相对起点的相对位置)，需要乘上一个固定的系数，这个回乘运算 的时间也就是PLC乘法运算的时间，根据不同型号的PLC这个时间也不一样， 一般在0. 1微 妙以内。 本专利技术的控制方法实施例中转换电路，是通过光耦继电器对伺服电机编码器的输 出的差分信号进行转换，转换成PLC的输入能够接受的脉冲信号，这种方案既简单也经济， 实现了低成本达到高效果的目的。 采用本专利技术的控制方法进行激光切割加工应用，参见图2。本控制方法是通过读取伺服电机编码器的反馈信号一构成闭环控制，加上PLC的高速计数器专用比较指令就可 以实现实时的控制。例如A运动到C之间经过了 B，现在我们需要在切割轨迹A至C之间 的B位置准确的实现激光关光(关光控制输出点Yl = 0)，这时候就可以利用高速计数器 专用比较指令通过读取伺服电机编码器获得A到B之间的距离Ll，当到达Bl时实时输出 Yl = 0，这里的实时包含的含义是在PLC的当前扫描周期内，以比如200微妙以内的响应时 间执行相应的动作输出，其相对现有技术的延时一般有几毫秒到几百毫秒的一个PLC扫描 周期而言，控制响应速度大大提高。 本专利技术之实施，并不限于以上最佳实施例所公开的方式，凡基于上述设计思路，进 行简单推演与替换，得到的具体的激光加工系统中的激光随动的控制方法及系统，都属于 本专利技术的实施。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工系统中的激光随动的控制方法，该激光加工系统中包括伺服电机、激光器，在该激光加工系统中设置ＰＬＣ，由该ＰＬＣ对该伺服电机输出相应的脉冲控制信号和对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号以实现激光随动控制，其特征在于，还在该激光加工系统中设置编码器以检测该伺服电机的位置，并将该编码器的检测输出信号进行处理、变换成能够为该ＰＬＣ中的计数器接受的脉冲信号，然后该ＰＬＣ根据该计数器的值，在当前的扫描周期内及时对对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号，从而实现激光随动的实时、闭环控制。

【技术特征摘要】
一种激光加工系统中的激光随动的控制方法，该激光加工系统中包括伺服电机、激光器，在该激光加工系统中设置PLC，由该PLC对该伺服电机输出相应的脉冲控制信号和对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号以实现激光随动控制，其特征在于，还在该激光加工系统中设置编码器以检测该伺服电机的位置，并将该编码器的检测输出信号进行处理、变换成能够为该PLC中的计数器接受的脉冲信号，然后该PLC根据该计数器的值，在当前的扫描周期内及时对对该激光器输出相应的能量变化、开激光或者关激光控制信号，从而实现激光随动的实时、闭环控制。2. 如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，将该编码器的检测输出信号进行处理 的过程包括分频处理以将该编码器的检测输出信号的频率转换至该PLC中的计数器能够 接受范围。3. 如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，将该编码器的检测输出信号进行处理 的过程还包括信号处理以将编码器的检测输出的差分信号转换成该PLC的输入能够接受 的脉冲信号。4. 如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，该信号处理是通过光耦继电器的设置 来实现的。5. 如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，该PLC是经由伺服驱动器对该伺服电机 进行控制，该分频处理是通过对伺服驱动器中的关于编码器的参数设 置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高云峰，陈国栋，严超，翟学涛，雷群，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，深圳市大族数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[]