作為機(jī)床制造商或零件制造廠，必須對(duì)生產(chǎn)裝置的智能化操作程度做出選擇。談到生產(chǎn)，無(wú)論是想制造工業(yè)用切割機(jī)、焊接機(jī)還是膠合機(jī)，人機(jī)交互都是當(dāng)今不可缺少的技術(shù)。今天的新穎構(gòu)思以及公司與用戶(hù)、學(xué)會(huì)、大學(xué)、技能培訓(xùn)中心的密切協(xié)作，將會(huì)創(chuàng)造明天的“尖端技術(shù)”。 對(duì)大范圍的材料種類(lèi)、規(guī)格和形態(tài)來(lái)說(shuō)，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(jī)以及工件與機(jī)器之間的接口具有高度的柔性。 為了滿(mǎn)足最終用戶(hù)的特殊需要并考慮到激光機(jī)的靈活性， 近年來(lái)開(kāi)發(fā)了許多款式的切割頭和噴嘴體。多個(gè)傳感器能保證即使在處理鍍膜工件表面時(shí)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(jiàn)圖1）一體化，增加了過(guò)程安全性并使加工時(shí)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(dòng)軸并需要細(xì)長(zhǎng)的噴嘴體，這些用途越來(lái)越精密復(fù)雜，因此萬(wàn)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(hào)產(chǎn)生的干擾進(jìn)行補(bǔ)償。為了控制過(guò)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(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)。 激光切割傳感器技術(shù)的一個(gè)新發(fā)展是速度傳感器。PS 130過(guò)程傳感器最初是針對(duì)激光穿孔而開(kāi)發(fā)的，并且計(jì)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(guò)程。這個(gè)傳感器系統(tǒng)由測(cè)算裝置、前置放大器和傳感器組成，用來(lái)估算激光機(jī)在切割過(guò)程發(fā)出的可見(jiàn)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(zhǔn)確的，因?yàn)橐坏┌l(fā)生錯(cuò)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(jiàn)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(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵要素是每個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)立透鏡軸能夠迅速實(shí)時(shí)地調(diào)整聚焦位置。惠特尼智能激光控制器自動(dòng)完成上述的透鏡位置調(diào)整和實(shí)際上任何過(guò)程參數(shù)的調(diào)整。所有參數(shù)可以利用材料參數(shù)庫(kù)（Material Parameter Libraries）進(jìn)行設(shè)置，使自動(dòng)穿孔、自動(dòng)導(dǎo)入、自動(dòng)轉(zhuǎn)向以及速度傳感式切割過(guò)程能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)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(kāi)發(fā)階段，沒(méi)有采用任何穿透探測(cè)方法，因?yàn)槔肞lateLASER系統(tǒng)切割1-1/4"材料時(shí)，穿透過(guò)程如此迅速和穩(wěn)定，所以人們認(rèn)為這種探測(cè)是沒(méi)有必要的。在穿孔過(guò)程中，只要透鏡的聚焦位置跟隨燃點(diǎn)向下移動(dòng)，就能在材料上形成精密的小孔。這使穿透時(shí)間最小化，并使周?chē)牧媳３掷鋮s狀態(tài)，為精密切割酌留余地。PlateLASER系統(tǒng)穿孔速度高，無(wú)須附加單獨(dú)的噴嘴、切割頭或耗時(shí)的預(yù)穿孔操作（見(jiàn)圖3）。 圖3：樣品的切割質(zhì)量不過(guò)，為了盡力使切割過(guò)程達(dá)到極限厚度和/或進(jìn)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(kāi)發(fā)了自調(diào)式實(shí)時(shí)過(guò)程控制選件，并把PS 130穿孔傳感器作為反饋機(jī)構(gòu)，其反饋信號(hào)基于材料參數(shù)庫(kù)的參數(shù)設(shè)置。 在穿孔過(guò)程中，一旦指示材料刺穿的信號(hào)電平下降，就引起穿孔例行程序終止。 在切割過(guò)程中設(shè)置了多個(gè)信號(hào)電平觸發(fā)器。一旦切割過(guò)程（因材料變形、難以執(zhí)行的程控幾何特征等）發(fā)生問(wèn)題，觸發(fā)信號(hào)電平將高于正常電平。此時(shí)，切割過(guò)程自動(dòng)減慢或暫停，直到信號(hào)返回正常電平。當(dāng)信號(hào)下降到“恢復(fù)切割觸發(fā)電平”時(shí)，進(jìn)給速率迅速返回正常速度。只要PS 130信號(hào)再次上升，該過(guò)程再次重復(fù)。如果發(fā)生災(zāi)難性事件（對(duì)切割過(guò)程造成不可恢復(fù)的破壞），觸發(fā)信號(hào)便達(dá)到“事故信號(hào)電平”，引起切割過(guò)程中止并發(fā)出警示信號(hào)。 自調(diào)式過(guò)程監(jiān)視器對(duì)最終用戶(hù)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(mǎn)信心地提高進(jìn)給速率，使之突破保守水平并使切割過(guò)程以穩(wěn)健的生產(chǎn)水平繼續(xù)進(jìn)行。而且，Whitney系統(tǒng)的快速穿孔時(shí)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(shí)間效益。 問(wèn)題得以防范，使切割過(guò)程能夠自動(dòng)恢復(fù)或人工干預(yù)，以免報(bào)廢材料和浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間，而且可以避免對(duì)噴嘴、透鏡或其它系統(tǒng)部件造成損壞。正如自調(diào)式過(guò)程監(jiān)控器選件所實(shí)現(xiàn)的，傳感器除了產(chǎn)生快速穿孔時(shí)間以外，還為厚板和薄板切割過(guò)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(dāng)今技術(shù)的關(guān)鍵要素，這些傳感器利用光電測(cè)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(guò)光學(xué)、電子和機(jī)械部件的創(chuàng)新抓緊開(kāi)發(fā)杰出的適合于激光材料加工和過(guò)程監(jiān)控需要的光電子學(xué)和圖象處理解決方案，以提供更能創(chuàng)造價(jià)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(xiàn)：Ira E. Cole III, W.A. Whitney Co., "PlateLASER Adaptive Process Monitor," July 2004.