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如何检测激光切割加工焦点位置

如何检测激光切割加工焦点位置,在激光切割加工过程中,为了使切口处获得至大的功率密度,确保切割质量,需要对激光焦点位置进行深入定位。按照相关研究,激光焦点一般应位于被加工工件表面以下板厚约1/3处。但是被加工工件存在表面起伏误差,在加工过程中,聚焦头喷嘴与工件之间的间隙将会有较大的变化,因此为了对激光焦点位置进行有效的控制,就必须先对焦点位置自动检测。那么,该如何检测激光切割加工焦点位置呢?下面,上海羿能的小编就来为大家分享一下检测激光焦点位置的常用方法吧。


一、基于电容传感器非接触式检测方法


在激光切割中,基于电容非接触传感方式的焦点位置检测是根据变极距电容器原理工作的.电容传感器可动测量电极与辅助气喷嘴采用一体化结构,喷嘴安装于聚焦头端部,与机床其它金属部分绝缘,并通过引线与测量电路相联。


电容传感器的电容值十分微小,数量级一般在10-12~10-11法拉之间,必须借助测量电路和信号处理电路,将其转换为相应的电压,电流或频率信号,才能被微机控制系统接受。


焦点位置检测系统采用数字外差式调频测量电路,其原理是将电容传感器作为调频振荡器谐振电路的一部分,当聚焦头喷嘴间隙发生变化引起电容量改变时,振荡频率也随着改变,振荡器输出频率即可反映出聚焦头喷嘴与工件实际间隙。


二、基于差动变压器式传感器的接触式检测方法


差动变压器本身是一个变压器,它将被测位移量转换为传感器的互感变化,使次级线圈感应电压也产生相应变化由于传感器作成差动形式,故称为差动变压器。其结构形式较多,其中Π形或Ε形测量范围较窄,一般用作几微米至几百微米的机械位移测量而螺管形差动变压器可测量1毫米至上百毫米的位移范围,应用十分广泛。


由于激光头与工件间隙一般在0.8~3nm之间,为了提高线性度,传感器检测范围应留有余量,故选择名义量程为土10mm,而实际只用到了土2.5mm的范围。为保证导杆能与工件时刻保持紧密接触而不留机械间隙,且运动起来伸缩自如而不致卡死,选择铁芯通过复位弹簧与壳体相连的导向回弹式结构。


三、其他非接触式传感器的检测方法


近年来,在有关文献中出现了氦氖激光器式、红外传感式、CCD成像式、背压气隙式、电涡流式和电容式等不同形式的非接触式激光焦点位置检测与控制系统。


以CCD成像式检测与控制系统为例,其原理是利用光电耦合成像器件(CCD)直接观察焦点位置的。由一个低功率半导体激光器在聚焦头侧面对喷嘴与工件之间的间隙进行照射,在聚焦头另一侧利用CCD摄像头进行成像,经过图像处理得到实际的间隙值大小,与设定的间隙值比较以后,由驱动机构带动聚焦头运动以调整激光焦点位置。


以上就是如何检测激光切割加工焦点位置的相关内容介绍。通过上述内容可知,激光切割焦点位置检测方法多样且精密,每种方法各有特点,操作者可以根据不同条件情况选择合适的检测方法。

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