一种高精确的调高器检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高精确的调高器检测系统，包括：工件、传感器、切割头、电极电缆、前置放大器、传感器电缆、调高器、伺服控制器、控制器和线性驱动部件。在激光切割应用中，传感器和前置放大器把切割头高度转换成频率信号，将该频率信号传输至调高器。调高器精确检测输入的频率信号，通过标定的频率和高度的对应关系、设定的切割高度，动态调整激光切割头高度，形成固定高度浮动，以进行稳定切割。本实用新型专利技术的有益效果是：解决了动态定高浮动的问题，使得切割平面平整，且降低了撞坏激光切割头的概率，提高了切割头高度检测精度和高度调整精度。整精度。整精度。

【技术实现步骤摘要】
一种高精确的调高器检测系统


[0001]本技术涉及激光切割领域，尤其涉及一种高精确的调高器检测系统。

技术介绍

[0002]随着生活水平的不断提高，人们对各种生活用品的要求也越来越高，在工艺品或者家居方面，以及工程方面，人们也更加注重细节。在切割领域，现有的工件切割技术中，利用激光切割头切割时存在着动态定高浮动的问题，使得切割平面不平整，且还有可能撞坏激光切割头。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本技术提供了一种高精确的调高器检测系统，调高器通过频率检测和闭环伺服控制，解决了激光切割头的动态定高浮动问题，保障激光切割平面的平整，和保护切割头不被撞坏。该多通道调高器检测系统具体包括：工件、传感器、切割头、电极电缆、前置放大器、传感器电缆、调高器、伺服控制器、控制器和线性驱动部件。
[0004]切割头底端连接传感器，前置放大器分别电性连接于传感器、切割头和调高器，前置放大器通过电极电缆连接传感器，前置放大器通过传感器电缆连接调高器的输出端，调高器的输入端分别连接伺服控制器和控制器，伺服控制器还连接线性驱动部件，工件位于传感器的下方。
[0005]传感器用于将该传感器与工件的高度信息转换成电容信息，前置放大器用于把电容信息转换成相应频率的方波信号，调高器用于根据方波信号的频率计算待调整高度信息，并将该待调整高度信息传输至伺服控制器，伺服控制器用于根据待调整高度信息控制线性驱动部件调整切割头的高度，控制器用于采集系统信息和控制系统工作。
[0006]进一步地，所述前置放大器内具有RC模拟电路，用于将所述电容信息转换成方波信号。
[0007]进一步地，所述切割头为激光切割头。
[0008]进一步地，所述调高器采用的是FPGA。
[0009]进一步地，所述切割头为激光切割头。
[0010]进一步地，所述FPGA为Artix7 FPGA。
[0011]进一步地，所述线性驱动部件为驱动电机。
[0012]本技术提供的技术方案带来的有益效果是：解决了动态定高浮动的问题，使得切割平面平整，且降低了撞坏激光切割头的概率，提高了切割头高度检测精度和高度调整精度。
附图说明
[0013]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0014]图1是本技术实施例中一种高精确的调高器检测系统的结构图。
[0015]图2是本技术实施例中一种高精确的调高器检测系统的工作流程图。
[0016]其中，1.工件，2.传感器，3.切割头，4.电极电缆，5.前置放大器，6.传感器电缆，7.调高器，8.伺服控制器，9.控制器，10.线性驱动部件。
具体实施方式
[0017]为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。
[0018]本技术的实施例提供了一种高精确的调高器检测系统。应用于激光切割中，传感器2和前置放大器5把切割头3的高度转换成频率信号，将该频率信号传输至调高器7。调高器7精确检测输入的频率信号，通过标定的频率和高度的对应关系，设定切割的高度，动态调整切割头3到设定高度，形成固定高度浮动，以进行稳定切割。该切割头3为激光切割头。
[0019]如图1所示，一种高精确的调高器检测系统，包括：工件1、传感器2、切割头3、电极电缆4、前置放大器5、传感器电缆6、调高器7、伺服控制器8、控制器9和线性驱动部件10，本实施例中，线性驱动部件10就是驱动电机马达。
[0020]切割头3底端连接传感器2，前置放大器5分别电性连接于传感器2、切割头3和调高器7，前置放大器5通过电极电缆4连接传感器2，前置放大器5通过传感器电缆6连接调高器7的输出端，调高器7的输入端分别连接伺服控制器 8和控制器9，伺服控制器8还连接线性驱动部件10，工件1位于传感器2的下方。
[0021]传感器2具有电容属性，其容值与该传感器2与工件1的高度Zn相关，即容值与高度Zn一一对应，比如，高度Zn为A时，传感器2对应的容值为B。
[0022]传感器2用于把该传感器2与工件1的高度信息转换成电容信息，前置放大器5用于把电容信息转换成相应频率的方波信号，在调高器7内部根据方波信号频率计算待调整高度信息，并输出待调整高度信息至伺服控制器8，伺服控制器 8根据待调整高度信息控制驱动电机马达调整切割头3的高度，控制器9用于采集系统信息、控制系统工作，驱动电机马达用于调整切割头3的高度。
[0023]利用上述高精度的调高器检测系统进行具体检测的方法如图2所示，具体步骤为：
[0024]S1：根据传感器2与工件1的距离，得到切割头3的初始高度，该初始高度与上述距离相等，传感器2将该初始高度转换成对应的电容信息；
[0025]S2：利用前置放大器5把该电容信息转换成方波信号，并将该方波信号输出至调高器7；
[0026]S3：利用调高器7，对输入的方波信号进行采样，进而得到被测信号频率，通过标定的被测信号频率和切割头高度的对应关系，推算得到切割头3当前的设定高度，伺服控制器8控制线性驱动部件10调整切割头3的实际高度到设定高度处。
[0027]步骤S1
‑
2中，因为切割头的初始高度与传感器2与工件1的距离Zn相等，所以根据传感器2与工件1的距离Zn，可以得到切割头3的初始高度Zn，传感器2通过RC模拟电路把初始高度Zn转换成电容信息，利用前置放大器2把所述电容信息转化成1.8～3.2MHz的频率的方波信号，该方波信号的电压为
±
3V或 0～5V，将该方波信号输出给调高器7。
[0028]步骤S3中，调高器7用高频信号f对输入的方波信号进行采样，进而得到被测信号
频率，通过被测信号频率来标定切割头高度。调高器7采用的型号为 Artix7 FPGA，锁相环PLL倍频到f＝400MHz，即输入频率倍频到400MHz输出，用于采集输入信号的电平高低。
‑
3等级的FPGA可达Fmax_bufg＝628MHz， Fmax_bufg为FPGA的一个时钟参数，UltraScale+系列的FPGA可达到891MHz，更高频率的采样信号可实现更高检测精度。
[0029]采样时，N个被测的方波信号为1个被测周期，1个被测周期对应n个采样脉冲，本实施例中，以N＝256个被测的方波信号为1个被测周期。计数时间 t＝n*(1/f)＝n/f，计算被测信号周期T＝t/N＝n/(f*N)，根据采样脉冲和采样信号的个数以及采样时使用的高频信号f，得到被测信号频率F＝1/T＝N*f/n。通过该种方式，0.25ms内可实现1MHz以上的测量，满足设计要求的1.8～3MHz的检测需求和0.25ms的调整间隔。
[0030]根据传感器和放大器原理可知，被测信号频率与切割头的高低一一相对应，即一个被测信号频率对应一个切割头高度。通过FPGA并行计算信号频率后，即可对应标定切本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精确的调高器检测系统，其特征在于：包括：工件(1)、传感器(2)、切割头(3)、电极电缆(4)、前置放大器(5)、传感器电缆(6)、调高器(7)、伺服控制器(8)、控制器(9)和线性驱动部件(10)；切割头(3)底端连接传感器(2)，前置放大器(5)分别电性连接于传感器(2)、切割头(3)和调高器(7)，前置放大器(5)通过电极电缆(4)连接传感器(2)，前置放大器(5)通过传感器电缆(6)连接调高器(7)的输出端，调高器(7)的输入端分别连接伺服控制器(8)和控制器(9)，伺服控制器(8)还连接线性驱动部件(10)，工件(1)位于传感器(2)的下方；传感器(2)用于把该传感器(2)与工件(1)的高度信息转换成电容信息，前置放大器(5)用于把电容信息转换成相应频率的方波信号，调高器(7)用于根据方波信号的频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩峻，何锐，
申请(专利权)人：武汉海坤装备科技有限公司，
类型：新型
国别省市：