一種雷射加工控制方法、系統及雷射切割機加工系統的製作方法

2023-10-23 14:27:07

專利名稱：一種雷射加工控制方法、系統及雷射切割機加工系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射加工技術領域，尤其涉及一種雷射加工控制方法、系統及雷射切 割機加工系統。
背景技術：
雷射加工是指利用雷射發生器發出的雷射束作為加工工具投射到待加工材料表 面來完成如切割、鑽孔、蝕刻等的加工過程。在某些加工過程中，要求雷射束在待加工材料 表面形成的加工痕跡的能量分布均勻，這就需要對雷射發生器發出的雷射束的功率進行精 確的控制。傳統的利用雷射束進行切割加工的過程是採用恆功率方式控制雷射發生器輸出 雷射束的。在恆功率方式下，僅控制雷射發生器的開光與關光，在控制雷射發生器開光時， 雷射發生器輸出恆定功率的雷射束，在控制雷射發生器關光時，雷射發生器零功率輸出激 光束。該種控制方式僅能控制雷射發生器輸出功率的有無，而不能實現對雷射發生器在加 工過程中的輸出功率的控制，由於在雷射切割加工過程中，雷射束必然存在加速、減速等移 動過程，而由於雷射發生器的輸出功率恆定，從而導致待加工材料在雷射束的加速段、減速 段的能量積累不均勻，造成切割深度嚴重不均勻。為此，現有技術提出一種速度指令跟隨控制方法，該速度指令跟隨控制方法是將 驅動雷射發生器發出雷射束的脈衝信號的佔空比0%-100%直接與雷射發生器的全功率 輸出0% -100%直接線性對應。在控制過程中，以控制雷射束加工速度的運動控制器的當 前速度指令為變量，根據某種算法計算雷射發生器的當前輸出功率，之後通過將該雷射發 生器的當前輸出功率與預設的一常量相乘，得到與雷射發生器的當前輸出功率線性對應的 驅動雷射發生器發出雷射束的脈衝信號的佔空比，並以具有該佔空比的脈衝信號驅動雷射 發生器發出雷射束。然而，採用現有技術提供的該速度指令跟隨控制方法時，由於雷射束的實際運動 速度必然滯後於運動控制器發出的速度指令，導致雷射束功率超前，具體表現在待加工材 料在雷射束的加速段能量偏小，在雷射束的減速段能量偏大，造成使得切割深度不均勻。

發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種雷射加工控制方法，旨在解決現有技術提供的 速度指令跟隨控制方法由於雷射束的實際運動速度滯後於運動控制器發出的速度指令，導 致切割深度不均勻的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種雷射加工控制方法，所述方法包括以下步驟採樣雷射束加工速度；根據所述雷射束加工速度計算雷射發生器的輸出功率；根據預存的記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的 脈衝信號對應關係的功率表，獲取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比；以具有獲取到的所述佔空比的脈衝信號，驅動所述雷射發生器發出雷射束。本發明實施例的另一目的在於提供一種雷射加工控制系統，所述系統包括速度採樣單元，用於採樣雷射束加工速度； 功率計算單元，用於根據所述速度採樣單元採樣的雷射束加工速度計算所述雷射 發生器的輸出功率；獲取單元，用於根據預存的記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有 不同佔空比的脈衝信號對應關係的功率表，獲取與所述功率計算單元計算得到的所述雷射 發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比；驅動單元，用於以具有所述獲取單元獲取到的佔空比的脈衝信號，驅動所述雷射 發生器發出雷射束。本發明實施例的另一目的在於提供一種雷射切割機加工系統，包括一雷射加工控 制系統，所述雷射加工控制系統採用如上所述的雷射加工控制系統。本發明實施例提供的雷射加工控制方法是根據採樣得到的雷射束加工速度得到 雷射發生器的輸出功率，並通過預存的記錄有雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係的功率表，得到雷射發生器的輸出功率對應的激 光發生器驅動脈衝信號的佔空比，並以具有該佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出激 光束的，不需要從運動控制系統讀取速度，避免了雷射束的實際運動速度滯後於速度指令， 當應用於雷射切割領域時，可以改善切割深度的均勻性。


圖1是本發明實施例提供的雷射加工控制方法的流程圖；圖2是本發明實施例中雷射束在待加工材料表面形成的加工直線示例；圖3是本發明實施例中雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空 比的驅動脈衝信號的對應關係曲線；圖4是本發明實施例提供的雷射加工控制系統的原理結構框圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。本發明實施例提供的雷射加工控制方法是根據採樣得到的雷射束加工速度得到 雷射發生器的輸出功率，並通過預存的記錄有雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係的功率表，得到雷射發生器的輸出功率對應的激 光發生器驅動脈衝信號的佔空比，並以具有該佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出激 光束的。圖1示出了本發明實施例提供的雷射加工控制方法的流程。在步驟SlOl中，採樣雷射束加工速度，並根據該雷射束加工速度計算雷射發生器 的輸出功率。
由於雷射束在待加工材料表面形成的加工直線深度的均勻度主要是由材料吸收 的雷射束的能量所決定的，且對於同種待加工材料，其對雷射束的吸收率是基本恆定的，同 時在雷射束的加工過程中，雷射束在待加工材料表面形成的光斑大小是恆定的，因此，材料 吸收的雷射束的能量主要是由雷射發生器的輸出功率和雷射束的光照時間決定的。由於激 光束的光照時間與雷射束加工速度成反比，因此，雷射束在待加工材料表面形成的加工直 線深度的均勻度主要是由雷射發生器的輸出功率和雷射束加工速度共同決定的。圖2是本發明實施例提供的雷射束在待加工材料表面形成的加工直線示例，下面 具體說明上述雷射束在待加工材料表面形成的加工直線深度的均勻度與雷射發生器的輸 出功率和雷射束加工速度的關係。以AB表示雷射束在待加工材料表面形成的一加工線段，線段AB的長度設為L， 線段AB的線寬設為H，雷射束在待加工材料表面形成的光斑直徑設為Φ，則線段AB的面 積
；設雷射束加工線段AB的起始時刻為Tl，雷射束加工線段AB的終 止時刻為Τ2，待加工材料對雷射束的吸收率為η，雷射發生器的輸出功率為P (m)，雷射束
加工速度為V(n)，則雷射發生器在線段AB的輸出能量為
線段AB的長度
i 二 ￡2Γ(η) ，進一步得出雷射發生器在線段AB的輸出能量密度P =W*ii/S，該能量密度
P是指線段AB單位面積上吸收的雷射能量。由於雷射束在待加工材料表面形成的光斑直 徑Φ遠遠小於線段AB的長度L，待加工材料對雷射束的吸收率η為常數，則雷射發生器 在線段AB的輸出能量密度P =W/L。對能量密度P =W/L進行微分，可得到雷射發生器
在線段AB的輸出功率密度α =dp = dW/dL，將妒
dp =dW/dL，可以得出α =P(m)/V(n)0由α = P(m)/V(n)可以看出，若保持α為常數 或變化微小，那麼可以認為，雷射束在待加工材料表面形成的線段AB上的能量分布是均勻 的。由此，根據該雷射束加工速度計算雷射發生器的輸出功率的步驟具體為將該激 光束加工速度乘以預存的雷射發生器的輸出功率密度，得到雷射發生器的輸出功率，其中， 雷射發生器的輸出功率密度為一預設常數。在步驟S102中，根據預存的記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同佔空比的脈衝信號對應關係的功率表，獲取與計算得到的雷射發生器的輸出功率對 應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比，之後，以具有獲取到的佔空比的脈衝信號，驅動激 光發生器發出雷射束。本發明實施例提供的雷射加工控制方法是根據採樣得到的雷射束加工速度得到 雷射發生器的輸出功率，並通過預存的記錄有雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係的功率表，得到雷射發生器的輸出功率對應的激 光發生器驅動脈衝信號的佔空比，並以具有該佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出激 光束的，不需要從運動控制系統讀取速度，避免了雷射束的實際運動速度滯後於速度指令， 當應用於雷射切割領域時，可以改善切割深度的均勻性。本發明實施例中，在步驟S102之前，還包括預存功率表的步驟。經過對雷射發生 器的功率測試表明1、採用具有恆定頻率的驅動脈衝信號驅動雷射發生器發光時，雷射發 生器的輸出功率與驅動脈衝信號的佔空比為非線性關係；2、採用具有相同佔空比的驅動脈衝信號驅動雷射發生器發光時，雷射發生器在不同頻率的驅動脈衝信號驅動下的輸出功率 不相同；3、採用具有恆定頻率，且具有相同佔空比的驅動脈衝信號驅動雷射發生器發光時， 雷射發生器的輸出功率基本相同，可重複性良好。則預存功率表的步驟具體為採用驅動脈 衝信號驅動雷射發生器發出雷射束，記錄下雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有 不同佔空比的驅動脈衝信號的非線性對應關係並存儲。現有技術提供的速度指令跟隨控制方法是將驅動雷射發生器發出雷射束的脈衝 信號的佔空比與雷射發生器的全功率輸出線性對應存儲的，而實際上，雷射發生器發出激 光束的脈衝信號的佔空比與雷射發生器的輸出功率為非線性對應關係，從而導致雷射發生 器的實際輸出功率與計算得到的雷射發生器的當前輸出功率存在較大差異，造成切割深度 不均勻，由於本發明實施例將雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的 驅動脈衝信號實現非線性對應存儲，使得雷射發生器的實際輸出功率與計算得到的雷射發 生器的當前輸出功率儘可能一致，當將本發明實施例應用於雷射切割領域時，可以改善切 割深度的均勻性。
由於功率表記錄的雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的 脈衝信號的對應關係既可以是一個頻率下，雷射發生器的輸出功率與具有不同佔空比的驅 動脈衝信號的對應關係，也可以是多個頻率下，雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且 具有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係，當功率表記錄了多個頻率的驅動脈衝信號 時，獲取與計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比的 步驟之前，還包括以下步驟讀取當前驅動脈衝信號的頻率，此時，獲取與計算得到的雷射 發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比的步驟具體為獲取與計算得 到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號在讀取的頻率下的佔空比。由於功率表所記錄的雷射發生器的輸出功率的採樣點有限，當計算得到的雷射發 生器的輸出功率為功率表所記錄時，獲取與計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射 發生器驅動脈衝信號的佔空比的步驟具體為直接在預存的功率表中查找與計算得到的 雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比。當計算得到的雷射發 生器的輸出功率不為功率表所記錄時，可以採用與該計算得到的雷射發生器的輸出功率相 鄰的、且為功率表所記錄的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比作為獲取對 象。為了提高雷射發生器的輸出功率的連續性和平滑性，本發明實施例在出現計算得 到的雷射發生器的輸出功率不為功率表所記錄的情況下，還可以對驅動脈衝信號的佔空比 進行精細化處理，如圖3示出了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比 的驅動脈衝信號的對應關係曲線，設計算得到的雷射發生器的輸出功率P(j)介於兩個相 鄰的採樣點P(i)和P(i+1)之間，且P(i) <P(j) <P(i+l)，設輸出功率P(j)理論上對應 的驅動脈衝信號的佔空比為PWM(j)，P(i)對應的驅動脈衝信號的佔空比為PWM(i)，P(i+l) 對應的驅動脈衝信號的佔空比為PWM(i+l)。若計算得到的雷射發生器的輸出功率P(j) 並不為預存的功率表所記錄，則在採樣點足夠多的情況下，可以將雷射發生器的輸出功率 P(J)在曲線上的點j等效為採樣點P(i)和P(i+1)分別在曲線上的點i和i+1所構成的 線段上的一點j'，點j'與點j具有不同的橫坐標和相同的縱坐標，通過計算可以得到輸 出功率P(j)實際上對應的驅動脈衝信號的佔空比PWM(j' ) = (PWM(i+1)-PWM(i))*P(j)/(P(i+1)-P(i))。也即是說，當計算得到的雷射發生器的輸出功率不為預存功率表所記錄時，獲取與計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比的 步驟具體為在預存的功率表中，查找與計算得到的雷射發生器的輸出功率相鄰的第一輸 出功率和第二輸出功率，且第二輸出功率大於第一輸出功率，查找與第一輸出功率對應的 第一佔空比以及與第二輸出功率對應的第二佔空比；將第二佔空比與第一佔空比的差值與 計算得到的雷射發生器的輸出功率相乘後，除以第二輸出功率與第二輸出功率的差值，得 到值即為獲取的與計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的 佔空比。圖4是本發明實施例提供的雷射加工控制系統的原理結構框圖，為了便於說明， 僅示出了與本發明實施例相關的部分。本發明實施例提供的雷射加工控制系統包括預存單元14，用於預先存儲功率 表，該功率表記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝 信號的對應關係，優選地，該功率表記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有 不同佔空比的驅動脈衝信號的非線性對應關係；速度採樣單元11，用於採樣雷射束加工速 度；功率計算單元12，用於根據速度採樣單元11採樣的雷射束加工速度計算雷射發生器的 輸出功率；獲取單元13，用於根據預存單元14預存的功率表獲取與功率計算單元12計算 得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比；驅動單元16，用 於以具有獲取單元13獲取到的佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出雷射束。其中，功 率計算單元12計算雷射發生器的輸出功率的理論基礎如上所述，在此不再贅述。本發明實施例提供的雷射加工控制系統是由功率計算單元12根據速度採樣單元 11採樣得到的雷射束加工速度得到雷射發生器的輸出功率，並通過預存單元14預存的記 錄有雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的非線性 對應關係的功率表，由獲取單元13得到雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈 衝信號的佔空比，並由驅動單元16以具有該佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出雷射 束的，不需要從運動控制系統讀取速度，避免了雷射束的實際運動速度滯後於速度指令，當 應用於雷射切割領域時，可以改善切割深度的均勻性。此外，由於本發明實施例將雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔 空比的驅動脈衝信號非線性對應存儲於預存單元14中，使得雷射發生器的實際輸出功率 與計算得到的雷射發生器的當前輸出功率儘可能一致，當將本發明實施例應用於雷射切割 領域時，可以改善切割深度的均勻性。具體地，功率計算單元12是將速度採樣單元11採樣的雷射束加工速度乘以雷射 發生器的輸出功率密度，得到雷射發生器的輸出功率的，該雷射發生器的輸出功率密度為
一預設常數。具體地，速度採樣單元11包括速度傳感器(圖中未示出)以及連接該速度傳感器 和功率計算單元12的高速處理晶片(圖中未示出)。該高速晶片可以是MCU、DSP、FPGA等 高速晶片；該速度傳感器可以是光電編碼器、光柵尺、磁柵尺、測速發電機等。當該速度傳感 器輸出到高速晶片的信號為編碼器類型的數字脈衝式傳感器信號時，高速晶片定時間段測 量該數字脈衝式傳感器信號，將該數字脈衝式傳感器信號轉化為雷射加工長度量，轉化後 的雷射加工長度量與時間量相比，得到該時間段雷射束移動的平均速度，當該定時間段極短時，可以近似認為，得到的該時間段雷射束移動的平均速度為該時刻的實時速度；當該速 度傳感器輸出到高速晶片的信號為模擬信號時，高速晶片可直接對該模擬信號進行採樣及 濾波處理，將其轉化為雷射束移動的速度，在速度傳感器的速度轉換延遲、高速晶片的採樣 周期、高速晶片濾波處理的滯後量極微小時，可近似的認為，高速晶片所得到的雷射束移動 的速度即為實時速度。由於對雷射束的移動速度採用了實時檢測，使得功率的計算更加精 準可靠。由於預存單元14存儲的功率表記錄的雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且 具有不同佔空比的脈衝信號的對應關係既可以是一個頻率下，雷射發生器的輸出功率與具 有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係，也可以是多個頻率下，雷射發生器的輸出功率 與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係。當功率表記錄了一個頻率 的驅動脈衝信號時，獲取單元13具體包括佔空比獲取模塊132，用於根據根據預存單元14 預存的功率表獲取與功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生 器驅動脈衝信號的佔空比。當功率表記錄了多個頻率的驅動脈衝信號時，獲取單元13具體 包括頻率讀取模塊131，用於讀取當前驅動脈衝信號的頻率；佔空比獲取模塊132，用於根 據預存單元14預存的功率表獲取與功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功 率對 應的雷射發生器驅動脈衝信號在頻率讀取模塊131讀取的頻率下的佔空比。由於預存單元14預存的功率表所記錄的雷射發生器的輸出功率的採樣點有限， 當計算得到的雷射發生器的輸出功率為功率表所記錄時，獲取單元13根據預存單元14預 存的功率表獲取與功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器 驅動脈衝信號的佔空比的步驟具體為獲取單元13直接在預存單元14預存的功率表中查 找與功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號 的佔空比。當功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率不為預存單元14預存的 功率表所記錄時，獲取單元13可以採用與功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出 功率相鄰的、且為預存單元14預存的功率表所記錄的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈 衝信號的佔空比作為獲取對象。為了提高雷射發生器的輸出功率的連續性和平滑性，本發明實施例在出現功率計 算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率不為預存單元14預存的功率表所記錄的情況 下，還可以由獲取單元13對驅動脈衝信號的佔空比進行精細化處理，該精細化處理過程如 上所述，在此不再贅述。此時，當功率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率不為 預存單元14預存的功率表所記錄時，獲取單元13根據預存單元14預存的功率表獲取與功 率計算單元12計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空 比的步驟具體為獲取單元13在預存單元14預存的功率表中，查找與功率計算單元12計 算得到的雷射發生器的輸出功率相鄰的第一輸出功率和第二輸出功率，且第二輸出功率大 於第一輸出功率，查找與第一輸出功率對應的第一佔空比以及與第二輸出功率對應的第二 佔空比；獲取單元13將第二佔空比與第一佔空比的差值與計算得到的雷射發生器的輸出 功率相乘後，除以第二輸出功率與第二輸出功率的差值，得到值即為獲取的與計算得到的 雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比。此外，本發明實施例提供的雷射加工控制系統還包括記錄單元15，用於記錄下 雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的非線性對應關係並存儲於預存單元14中。 本發明實施例還提供了一種雷射切割機加工系統，包括一如上所述的雷射加工控 制系統。本發明實施例提供的雷射加工控制方法是根據採樣得到的雷射束加工速度得到 雷射發生器的輸出功率，並通過預存的記錄有雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具 有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係的功率表，得到雷射發生器的輸出功率對應的激 光發生器驅動脈衝信號的佔空比，並以具有該佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出激 光束的，不需要從運動控制系統讀取速度，避免了雷射束的實際運動速度滯後於速度指令， 當應用於雷射切割領域時，可以改善切割深度的均勻性。另外，由於本發明實施例將雷射發 生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號可以實現非線性對應 存儲，使得雷射發生器的實際輸出功率與計算得到的雷射發生器的當前輸出功率儘可能一 致，當將本發明實施例應用於雷射切割領域時，可以進一步改善切割深度的均勻性。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以 通過程序來控制相關的硬體完成，所述的程序可以在存儲於一計算機可讀取存儲介質中， 所述的存儲介質，如ROM/RAM、磁碟、光碟等。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種雷射加工控制方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟採樣雷射束加工速度；根據所述雷射束加工速度計算雷射發生器的輸出功率；根據預存的記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的脈衝信號對應關係的功率表，獲取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比；以具有獲取到的所述佔空比的脈衝信號，驅動所述雷射發生器發出雷射束。
2.如權利要求1所述的雷射加工控制方法，其特徵在於，在所述根據預存的功率表獲 取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比的 步驟之前，所述方法還包括以下步驟採用驅動脈衝信號驅動所述雷射發生器發出雷射束，記錄下所述雷射發生器的輸出功 率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的非線性對應關係並存儲。
3.如權利要求1所述的雷射加工控制方法，其特徵在於，所述根據所述雷射束加工速 度計算雷射發生器的輸出功率的步驟具體為將所述雷射束加工速度乘以預存的所述雷射發生器的輸出功率密度，得到所述雷射發 生器的輸出功率，所述雷射發生器的輸出功率密度為一常數。
4.如權利要求1所述的雷射加工控制方法，其特徵在於，當所述功率表記錄了多個頻 率的脈衝驅動信號下，雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈 衝信號的對應關係時，在所述獲取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發 生器驅動脈衝信號的佔空比的步驟之前，所述方法還包括以下步驟讀取當前驅動脈衝信 號的頻率；所述獲取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號 的佔空比的步驟具體為獲取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器 驅動脈衝信號在讀取的所述頻率下的佔空比。
5.如權利要求1所述的雷射加工控制方法，其特徵在於，當計算得到的所述雷射發生 器的輸出功率不為所述功率表所記錄時，所述獲取與計算得到的所述雷射發生器的輸出功 率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比的步驟具體為在預存的所述功率表中，查找與計算得到的所述雷射發生器的輸出功率相鄰的第一輸 出功率和第二輸出功率，且所述第二輸出功率大於所述第一輸出功率；查找與所述第一輸出功率對應的第一佔空比以及與所述第二輸出功率對應的第二佔 空比；將所述第二佔空比與所述第一佔空比的差值與計算得到的所述雷射發生器的輸出功 率相乘後，除以所述第二輸出功率與所述第二輸出功率的差值，得到值即為獲取的與計算 得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比。
6.一種雷射加工控制系統，其特徵在於，所述系統包括速度採樣單元，用於採樣雷射束加工速度；功率計算單元，用於根據所述速度採樣單元採樣的雷射束加工速度計算所述雷射發生 器的輸出功率；獲取單元，用於根據預存的記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的脈衝信號對應關係的功率表，獲取與所述功率計算單元計算得到的所述雷射發生 器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比；驅動單元，用於以具有所述獲取單元獲取到的佔空比的脈衝信號，驅動所述雷射發生 器發出雷射束。
7.如權利要求6所述的雷射加工控制系統，其特徵在於，所述速度採樣單元包括速度 傳感器以及連接所述速度傳感器和所述功率計算單元的處理晶片；所述處理晶片是MCU、 DSP或FPGA，所述速度傳感器是光電編碼器、光柵尺、磁柵尺或測速發電機。
8.如權利要求6所述的雷射加工控制系統，其特徵在於，所述系統還包括預存單元，所 述預存單元用於預先存儲功率表，所述功率表記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻 率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係；當所述預存單元預存的所述功率表記錄了多個頻率的脈衝驅動信號下，雷射發生器的 輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的對應關係時，所述獲取單元 進一步包括頻率讀取模塊，用於讀取當前驅動脈衝信號的頻率；佔空比獲取模塊，用於根據所述預存單元預存的功率表獲取與所述功率計算單元計算 得到的所述雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號在所述頻率讀取模塊 讀取的頻率下的佔空比。
9.如權利要求6至8任一項所述的雷射加工控制系統，其特徵在於，所述系統還包括 記錄單元，用於記錄所述雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的驅動脈衝信號的非線性對應關係並存儲於所述預存單元中。
10.一種雷射切割機加工系統，包括一雷射加工控制系統，其特徵在於，所述雷射加工 控制系統採用如權利要求6至8任一項所述的雷射加工控制系統。
全文摘要
本發明適用於雷射加工技術領域，提供了一種雷射加工控制方法、系統及雷射切割機加工系統。其中方法包括採樣雷射束加工速度，並根據雷射束加工速度計算雷射發生器的輸出功率；根據預存的記錄了雷射發生器的輸出功率與具有相同頻率且具有不同佔空比的脈衝信號對應關係的功率表，獲取與計算得到的雷射發生器的輸出功率對應的雷射發生器驅動脈衝信號的佔空比，之後，以具有獲取到的佔空比的脈衝信號，驅動雷射發生器發出雷射束。採用該方法不需要從運動控制系統讀取速度，避免了雷射束的實際運動速度滯後於速度指令，當應用於雷射切割領域時，可以改善切割深度的均勻性。
文檔編號B23K26/42GK101862903SQ20101013835
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者嚴超, 曹雄新, 翟學濤, 雷群, 高雲峰 申請人:深圳市大族雷射科技股份有限公司;深圳市大族數控科技有限公司