專利名稱：在激光切割smt模板中激光能量的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種在切割設備中控制激光能量的方法，特別是在高精密SMT模板激 光切割設備中連續激光調制模式下對激光能量的控制。
背景技術：
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小、無機械應力及表面損傷等特點被廣泛用于SMT模板 生產中，激光切割后表面的光滑性和切口的平滑性直接關系到后續工藝的可行性。在實際 的生產中，基于連續激光調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 信號進行能量控制。這導致了在切割過程中，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象。發明內容
本發明要解決的技術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系，控制激光能量 跟隨矢量速度變化。
為了解決上述技術問題，本發明采取的技術方案如下: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，上位運動控制系統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 運動，利用控制卡提供的第三個軸系作為虛擬運動軸實現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 配置為步進電機控制軸；B.建立虛擬軸與主運動軸XY軸的速度比例關系:即建立關系使Z軸的速度VECT_VEL 正比于XY軸矢量速度，在每個插補周期內，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值；K為比例系數；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信號作為激光器調制信號，PULSE信號的頻 率跟隨XY軸的矢量速度，通過調制K，P_off,控制器輸出脈沖的寬度來調制激光器功率。
計算在某個速度下產生的脈沖頻率的方法如下，如切割時XY軸插補矢量速度為 50mm/s,則虛擬Z軸的速度為50mm/s*K，在此假設比例系數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信號連接激光器調制輸入信號控制激光器輸 出能量，通過修改控制卡相應參數修改PULSE信號輸出脈沖的寬度。
本發明中SMT模板切割所使用激光器為工作在調制模式下的光纖激光器。
本發明提供的激光切割SMT模板激光能量的控制方法，為基于連續激光調制模 式下激光能量控制方法，根據平臺運動軸矢量速度實時調整激光輸出能量，提高了切割表 面的光滑性，減小了拐角處熱燒蝕現象，提高了切割質量，具有廣闊的市場前景。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。
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，上位運動控制系統采用三軸運動控制卡，通過位置控制模式控制平臺 XY軸做切割插補運動，利用控制卡提供的第三個軸系作為虛擬運動軸實現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 配置為步進電機控制軸；B.建立虛擬軸與主運動軸XY軸的速度比例關系:即建立關系使Z軸的速度VECT_VEL 正比于XY軸矢量速度，在每個插補周期內，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值；K為比例系數；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信號作為激光器調制信號，PULSE信號的頻 率跟隨XY軸的矢量速度，通過調制K，P_off,控制器輸出脈沖的寬度來調制激光器功率。
計算在某個速度下產生的脈沖頻率的方法如下，如切割時XY軸插補矢量速度為 50mm/s,則虛擬Z軸的速度為50mm/s*K，在此假設比例系數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信號連接激光器調制輸入信號控制激光器輸 出能量，通過修改控制卡相應參數修改PULSE信號輸出脈沖的寬度。
以上實施例目的在于說明本發明，而非限制本發明的保護范圍，所有由本發明簡 單變化而來的應用均落在本發明的保護范圍內。
權利要求
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，上位運動控制系統采用三軸運動控制卡，通過位置控制模式控制平臺XY軸做切割插補運動，利用控制卡提供的第三個軸系作為虛擬運動軸實現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電機控制軸；B.建立虛擬軸與主運動軸XY軸的速度比例關系:即建立關系使Z軸的速度VECT_VEL 正比于XY軸矢量速度，在每個插補周期內，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值；K為比例系數；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信號作為激光器調制信號，PULSE信號的頻率跟隨XY軸的矢量速度，通過調制K，P_off,控制器輸出脈沖的寬度來調制激光器功率。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算在某個速度下產生的脈沖頻率的方法如下，如切割時XY軸插補矢量速度為50mm/s，則虛擬Z軸的速度為50mm/s*K，在此假設比例系數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信號連接激光器調制輸入信號控制激光器輸出能量，通過修改控制卡相應參數修改PULSE信號輸出脈沖的寬度。
全文摘要
本發明涉及一種在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法，在光纖激光器連續激光調制模式下，通過建立激光器調制信號與運動平臺XY軸矢量速度正比關系，進而建立激光輸出能量與XY軸矢量速度的比例關系。本發明提供的在激光切割SMT模板中激光能量的控制方法，根據軸矢量速度實時調整激光器輸出能量，提高了切割表面的光滑性，減小了拐角處熱燒蝕現象，提高了切割質量，具有廣闊的應用前景。
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 優先權日2012年1月19日
發明者魏志凌, 寧軍, 謝香林 申請人:昆山思拓機器有限公司