作為機床制造商或零件制造廠，必須對生產(chǎn)裝置的智能化操作程度做出選擇。談到生產(chǎn)，無論是想制造工業(yè)用切割機、焊接機還是膠合機，人機交互都是當今不可缺少的技術(shù)。今天的新穎構(gòu)思以及公司與用戶、學會、大學、技能培訓中心的密切協(xié)作，將會創(chuàng)造明天的“尖端技術(shù)”。 對大范圍的材料種類、規(guī)格和形態(tài)來說，激光切割已經(jīng)成為一種常規(guī)手段，其應(yīng)用范圍正在穩(wěn)定增大，而且這一切應(yīng)用都需要激光機以及工件與機器之間的接口具有高度的柔性。 為了滿足最終用戶的特殊需要并考慮到激光機的靈活性， 近年來開發(fā)了許多款式的切割頭和噴嘴體。多個傳感器能保證即使在處理鍍膜工件表面時也能產(chǎn)生穩(wěn)定一致的切割質(zhì)量， 而且傳感器與切割頭（見圖1）一體化，增加了過程安全性并使加工時間保持最小化。 圖1：各種智能激光切割頭外形在三維應(yīng)用中利用連續(xù)回轉(zhuǎn)式直線驅(qū)動軸并需要細長的噴嘴體，這些用途越來越精密復雜，因此萬一噴嘴電極或者其它表面發(fā)生碰撞，傳感器控制電路必須能夠?qū)Φ入x子體、速度和故障信號產(chǎn)生的干擾進行補償。為了控制過程參數(shù)以保證穩(wěn)定一致的產(chǎn)品質(zhì)量，如今利用微控制器進行過程監(jiān)測和調(diào)節(jié)。 激光切割傳感器技術(shù)的一個新發(fā)展是速度傳感器。PS 130過程傳感器最初是針對激光穿孔而開發(fā)的，并且計劃與 Precitec生產(chǎn)的Lasermatic或Lasermatic Z 聚焦頭一道控制 CO2 激光穿孔和切割過程。這個傳感器系統(tǒng)由測算裝置、前置放大器和傳感器組成，用來估算激光機在切割過程發(fā)出的可見光譜和紅外線譜。這種估算在處理不銹鋼或厚板料的情況下是特別準確的，因為一旦發(fā)生錯誤可以立即得到糾正。采用PS 130有利于減少不合格或不完全的切割。 去年，W.A. 惠特尼公司將PS 130裝入PlateLASER系統(tǒng)（見圖2）。這些系統(tǒng)完全可以在生產(chǎn)環(huán)境下處理薄板和厚板，該處理過程的一個關(guān)鍵要素是每個系統(tǒng)的獨立透鏡軸能夠迅速實時地調(diào)整聚焦位置?；萏啬嶂悄芗す饪刂破髯詣油瓿缮鲜龅耐哥R位置調(diào)整和實際上任何過程參數(shù)的調(diào)整。所有參數(shù)可以利用材料參數(shù)庫（Material Parameter Libraries）進行設(shè)置，使自動穿孔、自動導入、自動轉(zhuǎn)向以及速度傳感式切割過程能夠進行實時調(diào)整。 圖2：W.A. 惠特尼公司的PlateLASER系統(tǒng)在系統(tǒng)的初始開發(fā)階段，沒有采用任何穿透探測方法，因為利用PlateLASER系統(tǒng)切割1-1/4"材料時，穿透過程如此迅速和穩(wěn)定，所以人們認為這種探測是沒有必要的。在穿孔過程中，只要透鏡的聚焦位置跟隨燃點向下移動，就能在材料上形成精密的小孔。這使穿透時間最小化，并使周圍材料保持冷卻狀態(tài)，為精密切割酌留余地。PlateLASER系統(tǒng)穿孔速度高，無須附加單獨的噴嘴、切割頭或耗時的預(yù)穿孔操作（見圖3）。 圖3：樣品的切割質(zhì)量不過，為了盡力使切割過程達到極限厚度和/或進給速率并依然保持穩(wěn)定的生產(chǎn)水平，該系統(tǒng)需要配備監(jiān)控裝置。惠特尼開發(fā)了自調(diào)式實時過程控制選件，并把PS 130穿孔傳感器作為反饋機構(gòu)，其反饋信號基于材料參數(shù)庫的參數(shù)設(shè)置。 在穿孔過程中，一旦指示材料刺穿的信號電平下降，就引起穿孔例行程序終止。 在切割過程中設(shè)置了多個信號電平觸發(fā)器。一旦切割過程（因材料變形、難以執(zhí)行的程控幾何特征等）發(fā)生問題，觸發(fā)信號電平將高于正常電平。此時，切割過程自動減慢或暫停，直到信號返回正常電平。當信號下降到“恢復切割觸發(fā)電平”時，進給速率迅速返回正常速度。只要PS 130信號再次上升，該過程再次重復。如果發(fā)生災(zāi)難性事件（對切割過程造成不可恢復的破壞），觸發(fā)信號便達到“事故信號電平”，引起切割過程中止并發(fā)出警示信號。 自調(diào)式過程監(jiān)視器對最終用戶大有裨益：可以更快地加工材料而不必持續(xù)監(jiān)督；可以充滿信心地提高進給速率，使之突破保守水平并使切割過程以穩(wěn)健的生產(chǎn)水平繼續(xù)進行。而且，Whitney系統(tǒng)的快速穿孔時間可以縮短0.1~ 2.0 s，隨著多次穿孔循環(huán)，這可以積累成為巨大的生產(chǎn)時間效益。 問題得以防范，使切割過程能夠自動恢復或人工干預(yù)，以免報廢材料和浪費生產(chǎn)時間，而且可以避免對噴嘴、透鏡或其它系統(tǒng)部件造成損壞。正如自調(diào)式過程監(jiān)控器選件所實現(xiàn)的，傳感器除了產(chǎn)生快速穿孔時間以外，還為厚板和薄板切割過程提供額外的性能和可靠性保證手段。 高度精確的非接觸式傳感器系統(tǒng)是當今技術(shù)的關(guān)鍵要素，這些傳感器利用光電測量技術(shù)，使一些現(xiàn)代化加工方法能夠得到可靠的應(yīng)用。公司將通過光學、電子和機械部件的創(chuàng)新抓緊開發(fā)杰出的適合于激光材料加工和過程監(jiān)控需要的光電子學和圖象處理解決方案，以提供更能創(chuàng)造價值的生產(chǎn)環(huán)境。 Don Sprentall 是American Laser Enterprises公司(www.a-l-e.net)的總裁 參考文獻：Ira E. Cole III, W.A. Whitney Co., "PlateLASER Adaptive Process Monitor," July 2004.