激光切割头防碰自检测保护系统.pdf

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1、2012芷仪表技术与传感器2012第9期InstrumentTechniqueandSensorNo．9激光切割头防碰自检测保护系统苏新凌，程良伦(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：针对激光切割头的喷嘴与复杂曲面工件表面的碰撞，以及高速切割过程中切割头自身与复杂曲面的碰撞，造成切割头损伤或损坏的问题，提出一种切割头防碰自检测保护控制系统。该装系统能够实时监测切割头的碰撞信息，并把碰撞信息发送到激光切割机数控系统中处理后，实现对切割头的控制。实验表明，该自检测保护装置能够防止喷嘴与工件表面发生碰撞，碰撞时数控系统能在0．1S内做出控制动作，保护切割头，收到良

2、好的效果。关键词：自检测保护，激光切割头，喷嘴，复杂曲面中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)09—0087—03ProtectingSelf-testSystemofLaserCuttingHeadSUXin—ling，CHENGLiang—lun(FactultyofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006)Abstract：Forthecollisionofnozzleoflasercuttingheadwithcomplexsurface，andthec

3、uttingheadbodycollisionwithcon—plexsurfaeeinhish—speedcuttingprocess，whichcausetheproblemofcuttingheadbeinginjuryedordamaged，asystemofanti—colli—sioncuttingheadwithself-proteetionandcontrolwasproposed．Itcanmonitorcollisioninformationofthecuttingheadinreal-time．Then，itsentcollisioninformati

4、onoflasercuttingtoprocessinthemachineCNCsystem，achievingcontrolofcuttinghead．Practiceshowsthattheprotectingself-testequipmentmakenozzleavoidcollisionfromworkpieeesurface，whenthecuttingheadcollisionwithit，theCNCsystemcanmakeacontrolactionwithinthe0．1stoprotectthecuttinghead，itreceivesgoodre

5、sults．Keywords：protectingself-test，lasercuttinghead，nozzle，complexsurface0引言法精准切割。因此，保护切割头使切割系统正常工作是很有必激光作为先进的切割利器，与火焰切割、高压水切割和等要的。离子切割相比，由于激光切割具有速度快、切缝小、柔性好、热国外已经开发出了带有碰撞检测多功能的切割头，并已经影响区小、低噪声、低污染等特点，被广泛地应用在船舶制造、有成熟的产品在市场上销售，如Precitec、Hype~herm等公司的航天航空、机械制造、石油石化、医疗等领域，越来越受来人们产品，其中以德国Precit

6、ec公司的LasermaticZ系列切割头，可的重视和发展。通常情况下，激光切割过程中喷嘴与工件表面用于CO2—2D切割、CO2—3D切割和Nd：YAG一3D切割，而的缝隙要保证在1～2mm之间，从而得到合适的焦点和气流。Nd：YAG一3D系列的YR一30和YK一52切割头最为知名。在但是加工过程中存在诸多不确定因素导致喷嘴与工件表面发这些成熟的产品中，主要是对激光喷嘴的保护，没有对切割头生碰撞，如：工件在运输过程中的碰撞，局部受热形变，生产过本身的保护，而且这些产品价格极其昂贵，普及受到限制。国程中不规则形变等，造成工件表面凸凹不平。对于形变严重的内激光加工技术起步较晚，

7、尚没有自主的产品在市场上出现，工件，切割过程中喷嘴很有可能会与凸起表面发面碰撞，导致北京密云机床厂，上海光机所正在抓紧这方面的成套产品的研切割头的损伤或损坏。制。随着切割曲面复杂化程度增加以及曲面问的距离减小，切文中在已有带碰撞检测的切割头的基础上，通过对切割头割头自身与曲面问的碰撞概率也增加。切割头作为激光切割的改善，设计一种基于非接触式电容传感器的切割头保护装机的重要组成部分，也是切割机中最昂贵部分之一。一旦切割置，同时考虑到激光切割头自身与曲面之间的碰撞问题，提出头不能工作，整个切割系统都会陷入瘫痪状态，影响