تؤثر دقة التحكم في نظام التتبع الأوتوماتيكي لموضع تركيز القطع بالليزر بشكل مباشر على جودة معالجة القطع بالليزر.
نظام التحكم الذي يتكون من مستشعر LVDT حثي أو مستشعر سعوي وحاسوب دقيق أحادي الرقاقة له عيوب مثل القدرة المنخفضة على مقاومة التداخل ، ضعف جودة الاستجابة الديناميكية ، وضعف الانفتاح.يقدم هذا البحث نظام تحكم يتكون من جهاز تشفير بصري رقمي ووحدة تحكم في الحركة.إنها تستخدم وحدة تحكم عالمية في الحركة كنظام تحكم لتحسين جودة التحكم ، والانفتاح ، والاستقرار ، وموثوقية النظام ، والتي يمكن أن تحل المشكلات المذكورة أعلاه بشكل فعال.
يمكن النظر في دراسة نظام التتبع التلقائي لموضع التركيز البؤري للقطع بالليزر في جانبين:
(1) كيفية اكتشاف الموضع النسبي بين تركيز الليزر والكائن المعالج بشكل ثابت وموثوق ومريح
المعالجة بالليزر هي معالجة غير ملامسة ، ولا يمكن اكتشاف موضع التركيز البؤري مباشرة ، ويتم تحديد موضع التركيز من خلال المسافة بين مرآة التركيز وسطح كائن المعالجة.لذلك ، تتمثل إحدى الطرق الشائعة في اكتشاف المسافة بين مرآة التركيز وسطح كائن المعالجة ، وبالتالي الكشف بشكل غير مباشر عن الموضع النسبي لتركيز الليزر وسطح كائن المعالجة.
بشكل عام ، يتم تقسيم طرق الكشف إلى نوع الاتصال ونوع عدم الاتصال:
يتكون مستشعر التلامس من ناقل حركة ميكانيكي وبعض مستشعرات الإزاحة الخطية (عادةً أجهزة استشعار حثي) التي تحول الإزاحة النسبية لمرآة التركيز وسطح الكائن إلى جهد كهربائي لاستخدامه بواسطة نظام التحكم.
تم تجهيز مستشعر عدم الاتصال بمستشعر التيار الدوامي السعوي والاستقرائي على الرأس البصري ، والذي يستخدم تغيير السعة أو محاثة المستشعر على الرأس البصري لاكتشاف المسافة النسبية بين مرآة التركيز وسطح كائن معالجة.
هاتان الطريقتان للكشف عن تطبيقات مختلفة.تُستخدم المستشعرات السعوية غير التلامسية بشكل أساسي في تطبيقات معالجة المعادن بالليزر ثلاثية الأبعاد لأنه ليس من الملائم استخدام مستشعرات التلامس.في حالات أخرى ، من الأنسب استخدام مستشعر التلامس.
ومع ذلك ، يتم الكشف عن كلا المستشعرين عن طريق الإشارات التناظرية ، وأثناء عملية القطع بالليزر ، يتم إنشاء التأين في منطقة المعالجة لتشكيل تداخل كهرومغناطيسي ، مما يؤثر على نتيجة الكشف.وفي الوقت نفسه ، فإن تردد استجابة جهاز استشعار LVDT الحثي منخفض.تؤثر على الخصائص الديناميكية لنظام التحكم ، هذه هي القضايا التي هناك حاجة ماسة لحلها.
(2) بعد اكتشاف تغيير تركيز الليزر وموضع كائن المعالجة ، كيفية تعويض الانحراف بسرعة ، أي مشكلة تصميم النظام التالي للموضع.
يتم تنفيذ نظام تتبع التركيز البؤري المنفصل المعتاد باستخدام الحد الأدنى من محرك متدرج للتحكم في النظام لوحدة التحكم الدقيقة.نظرًا لأن أداء الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة بسيط نسبيًا ، فمن الصعب تنفيذ إستراتيجية تحكم أكثر تعقيدًا ، كما أن الخصائص الديناميكية للمحرك المتدرج العادي ضعيفة نسبيًا ، وهو أمر يصعب تلبية المتطلبات السريعة لتتبع التركيز بالليزر.
للتغلب على أوجه القصور المذكورة أعلاه ، هناك نظام تتبع تلقائي للتركيز بالليزر يعتمد على وحدة التحكم في الحركة ، والذي يستخدم التشفير البصري كمستشعر إزاحة ويستخدم وظيفة التتبع الرئيسي والعبد (الترس الإلكتروني) لوحدة التحكم في الحركة لتحقيق تعويض سريع لموضع التركيز البؤري خطأ.
2 تصميم أجهزة نظام التحكم
يتكون نظام التحكم من مستشعر موضع تركيز الليزر - جهاز تشفير بصري ، ووحدة تحكم - وحدة تحكم في الحركة ونظام مؤازر للتيار المتردد.
قرص الكود البصري هو مستشعر الإزاحة الأكثر استخدامًا في نظام التحكم العددي ذي الحلقة شبه المغلقة.بالمقارنة مع مستشعر الإزاحة الاستقرائي ، فإنه يتمتع بمزايا الاستقرار الجيد ، والخصائص الديناميكية الجيدة ، والقدرة القوية على مقاومة التداخل ، والاتصال السهل بوحدة التحكم في الموضع.ومع ذلك ، نظرًا لأن المشفر البصري عبارة عن مستشعر إزاحة زاوي ، فمن الضروري تغيير المكون الميكانيكي لاكتشاف الإزاحة النسبية لتركيز الليزر وسطح قطعة العمل.نستخدم دوران الترس المرتبط بمحرك الحامل والمشفّر البصري لتحقيق هذا التحويل.لم تتم مناقشة الهيكل المحدد هنا.
وحدة التحكم في الحركة عبارة عن وحدة تحكم حركة أحادية المحور مع وظيفة تتبع الموضع الرئيسي والعبد.بالإضافة إلى وظيفة جهاز التحكم في الحركة العامة ، فإنه يحتوي أيضًا على وظيفة التتبع التلقائي لموضع إشارة التشفير البصري.يمكن للتتبع التلقائي لموضع تركيز الليزر أثناء المعالجة أن يحقق أيضًا عمليات مختلفة أثناء ضبط الانطلاق.
نظرًا لأن وحدة التحكم في الحركة يمكنها فقط إخراج إشارتين من إشارات النبض أو إشارات النبض والاتجاه ، يمكن للمحرك فقط استخدام نظام مؤازر رقمي بالكامل مع إدخال نبضي.
