專利名稱：在激光切割smt模板中激光能量的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在切割設(shè)備中控制激光能量的方法，特別是在高精密SMT模板激 光切割設(shè)備中連續(xù)激光調(diào)制模式下對激光能量的控制。
背景技術(shù)：
激光切割由于工藝簡單、速度快，具有切縫寬度小、切口平行度好、表面粗糙度小、 尺寸精度高、工件變形和熱影響區(qū)小、無機(jī)械應(yīng)力及表面損傷等特點被廣泛用于SMT模板 生產(chǎn)中，激光切割后表面的光滑性和切口的平滑性直接關(guān)系到后續(xù)工藝的可行性。在實際 的生產(chǎn)中，基于連續(xù)激光調(diào)制模式下激光能量的控制為激光器接收一個不可變的脈寬PWM 信號進(jìn)行能量控制。這導(dǎo)致了在切割過程中，激光器輸出的功率恒定，切割效果受切割速度 的影響較大，容易造成切割表面不光滑，特別是SMT模板開口拐角處有熱燒灼現(xiàn)象。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在激光切割SMT模板中激光能量的控制方 法，在用激光切割SMT模板中，建立激光能量與XY軸矢量速度成正比的關(guān)系，控制激光能量 跟隨矢量速度變化。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:一種在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法，基于氣浮式XY平臺激光模板切割 機(jī)，上位運動控制系統(tǒng)采用三軸運動控制卡，通過位置控制模式控制平臺XY軸做切割插補(bǔ) 運動，利用控制卡提供的第三個軸系作為虛擬運動軸實現(xiàn)XY軸矢量速度的跟隨，其特征在 于，具體方法步驟如下:A.利用控制卡提供的第三個軸系資源建立一個虛擬運動軸定義為Z軸，并將虛擬軸 配置為步進(jìn)電機(jī)控制軸；B.建立虛擬軸與主運動軸XY軸的速度比例關(guān)系:即建立關(guān)系使Z軸的速度VECT_VEL 正比于XY軸矢量速度，在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，通過下面公式計算矢量速度:P0S_Z(K)-P0S_ Z (K-1) =K*[(P0S_X(K)-P0S_X(K-1))2 + (P0S_Y(K)-P0S_Y(K-1))2]+P_off ；其中:P0S_Z(K)、P0S_Z (K-1)為所建立的虛擬Z軸的位置指令在K與K-1兩個采樣周 期的數(shù)值；P0S_X⑷、P0S_X (K-1)為X軸位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；P0S_ Y(K)、P0S_Y (K-1)為Y軸位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；K為比例系數(shù)；P_ofT 為偏移量。
C.虛擬Z軸通過P/D模式輸出位置指令；其中P即pulse為指令脈沖輸出，D即 direction為運動方向輸出；使用虛擬軸PULSE信號作為激光器調(diào)制信號，PULSE信號的頻 率跟隨XY軸的矢量速度，通過調(diào)制K，P_off,控制器輸出脈沖的寬度來調(diào)制激光器功率。
計算在某個速度下產(chǎn)生的脈沖頻率的方法如下，如切割時XY軸插補(bǔ)矢量速度為 50mm/s,則虛擬Z軸的速度為50mm/s*K，在此假設(shè)比例系數(shù)K值為0.01，則虛擬Z軸的速度 為0.5mm/s,Z軸分辨率10000counts/mm，則XY軸以50mm/s速度運動時Z虛擬軸位置指令輸出的PULSE信號產(chǎn)生的脈沖頻率為0.5*10000=5KHZ，切割速度低于50mm/S時Z虛擬軸位 置指令輸出PULSE信號頻率變小，以此PULSE信號連接激光器調(diào)制輸入信號控制激光器輸 出能量，通過修改控制卡相應(yīng)參數(shù)修改PULSE信號輸出脈沖的寬度。
本發(fā)明中SMT模板切割所使用激光器為工作在調(diào)制模式下的光纖激光器。
本發(fā)明提供的激光切割SMT模板激光能量的控制方法，為基于連續(xù)激光調(diào)制模 式下激光能量控制方法，根據(jù)平臺運動軸矢量速度實時調(diào)整激光輸出能量，提高了切割表 面的光滑性，減小了拐角處熱燒蝕現(xiàn)象，提高了切割質(zhì)量，具有廣闊的市場前景。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1為矢量合成速度。
具體實施方式
實施例
如圖1所述,一種在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法,基于氣浮式XY平 臺激光模板切割機(jī)，上位運動控制系統(tǒng)采用三軸運動控制卡，通過位置控制模式控制平臺 XY軸做切割插補(bǔ)運動，利用控制卡提供的第三個軸系作為虛擬運動軸實現(xiàn)XY軸矢量速度 的跟隨，其具體方法步驟如下:A.利用控制卡提供的第三個軸系資源建立一個虛擬運動軸定義為Z軸，并將虛擬軸 配置為步進(jìn)電機(jī)控制軸；B.建立虛擬軸與主運動軸XY軸的速度比例關(guān)系:即建立關(guān)系使Z軸的速度VECT_VEL 正比于XY軸矢量速度，在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，通過下面公式計算矢量速度:P0S_Z(K)-P0S_ Z (K-1) =K*[(P0S_X(K)-P0S_X(K-1))2 + (P0S_Y(K)-P0S_Y(K-1))2]+P_off ；其中:P0S_Z(K)、P0S_Z (K-1)為所建立的虛擬Z軸的位置指令在K與K-1兩個采樣周 期的數(shù)值；P0S_X⑷、P0S_X (K-1)為X軸位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；P0S_ Y⑷、P0S_Y(K-1)為Y軸位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；K為比例系數(shù)；P_ofT 為偏移量。
C.虛擬Z軸通過P/D模式輸出位置指令；其中P即pulse為指令脈沖輸出，D即 direction為運動方向輸出；使用虛擬軸PULSE信號作為激光器調(diào)制信號，PULSE信號的頻 率跟隨XY軸的矢量速度，通過調(diào)制K，P_off,控制器輸出脈沖的寬度來調(diào)制激光器功率。
計算在某個速度下產(chǎn)生的脈沖頻率的方法如下，如切割時XY軸插補(bǔ)矢量速度為 50mm/s,則虛擬Z軸的速度為50mm/s*K，在此假設(shè)比例系數(shù)K值為0.01，則虛擬Z軸的速度 為0.5mm/s,Z軸分辨率10000counts/mm，則XY軸以50mm/s速度運動時Z虛擬軸位置指令 輸出的PULSE信號產(chǎn)生的脈沖頻率為0.5*10000=5KHZ，切割速度低于50mm/S時Z虛擬軸位 置指令輸出PULSE信號頻率變小，以此PULSE信號連接激光器調(diào)制輸入信號控制激光器輸 出能量，通過修改控制卡相應(yīng)參數(shù)修改PULSE信號輸出脈沖的寬度。
以上實施例目的在于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，所有由本發(fā)明簡 單變化而來的應(yīng)用均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法，基于氣浮式XY平臺激光模板切割機(jī)，上位運動控制系統(tǒng)采用三軸運動控制卡，通過位置控制模式控制平臺XY軸做切割插補(bǔ)運動，利用控制卡提供的第三個軸系作為虛擬運動軸實現(xiàn)XY軸矢量速度的跟隨，其特征在于，具體方法步驟如下:A.利用控制卡提供的第三個軸系資源建立一個虛擬運動軸定義為Z軸，并將虛擬軸配置為步進(jìn)電機(jī)控制軸；B.建立虛擬軸與主運動軸XY軸的速度比例關(guān)系:即建立關(guān)系使Z軸的速度VECT_VEL 正比于XY軸矢量速度，在每個插補(bǔ)周期內(nèi)，通過下面公式計算矢量速度:POS_Z(K)-POS_ Z (K-1) =K*[(POS_X(K)-POS_X(K-1))2 + (POS_Y(K)-POS_Y(K-1))2]+P_off ；其中:POS_Z(K)、POS_Z (K-1)為所建立的虛擬Z軸的位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；POS_X⑷、POS_X (K-1)為X軸位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；POS_ Y(K)、POS_Y (K-1)為Y軸位置指令在K與K-1兩個采樣周期的數(shù)值；K為比例系數(shù)；P_ofT 為偏移量；C.虛擬Z軸通過P/D模式輸出位置指令；其中P即pulse為指令脈沖輸出，D即 direction為運動方向輸出；使用虛擬軸PULSE信號作為激光器調(diào)制信號，PULSE信號的頻率跟隨XY軸的矢量速度，通過調(diào)制K，P_off,控制器輸出脈沖的寬度來調(diào)制激光器功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計算在某個速度下產(chǎn)生的脈沖頻率的方法如下，如切割時XY軸插補(bǔ)矢量速度為50mm/s，則虛擬Z軸的速度為50mm/s*K，在此假設(shè)比例系數(shù)K值為0.01，則虛擬Z軸的速度為0.5mm/s, Z軸分辨率`10000counts/mm, 則XY軸以50mm/s速度運動時Z虛擬軸位置指令輸出的PULSE信號產(chǎn)生的脈沖頻率為`0.5*10000=5KHZ，切割速度低于50mm/S時Z虛擬軸位置指令輸出PULSE信號頻率變小，以此PULSE信號連接激光器調(diào)制輸入信號控制激光器輸出能量，通過修改控制卡相應(yīng)參數(shù)修改PULSE信號輸出脈沖的寬度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法，在光纖激光器連續(xù)激光調(diào)制模式下，通過建立激光器調(diào)制信號與運動平臺XY軸矢量速度正比關(guān)系，進(jìn)而建立激光輸出能量與XY軸矢量速度的比例關(guān)系。本發(fā)明提供的在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法，根據(jù)軸矢量速度實時調(diào)整激光器輸出能量，提高了切割表面的光滑性，減小了拐角處熱燒蝕現(xiàn)象，提高了切割質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G05B19/18GK103217922SQ20121001570
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者魏志凌, 寧軍, 謝香林 申請人:昆山思拓機(jī)器有限公司