[實用新型]大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN203817608U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 王振民;張新;方小鑫;馮允樑
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁瑩;李衛(wèi)東

1.一種大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：其輸入端連接三相交流輸入電源；包括等離子弧切割機、磁控裝置和協(xié)同控制器；所述磁控裝置的一端與三相交流輸入電源連接，另一端分別與協(xié)同控制器和等離子弧切割機連接；所述等離子弧切割機一端與三相交流輸入電源連接，另一端與協(xié)同控制器相互連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述等離子弧切割機包括等離子弧切割電源、壓縮氣體裝置、冷卻水裝置、等離子弧割槍和執(zhí)行機構；所述等離子弧割槍分別與等離子弧切割電源、壓縮氣體裝置、冷卻水裝置和執(zhí)行機構連接；所述冷卻水裝置與等離子弧切割電源連接；所述協(xié)同控制器分別與執(zhí)行機構和等離子弧切割電源相互連接；所述等離子弧切割電源與三相交流輸入電源連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述等離子弧切割機為模擬控制型等離子弧切割機，或者所述等離子弧切割機為數(shù)字化控制的等離子弧切割機。

4.根據(jù)權利要求3所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述協(xié)同控制器包括ARM微控制系統(tǒng)、可視化人機界面、繼電器模塊、信號檢測模塊、通信接口模塊和信號驅(qū)動模塊；所述ARM微控制系統(tǒng)分別與可視化人機界面、繼電器模塊、信號檢測模塊、通信接口模塊和信號驅(qū)動模塊連接；

所述協(xié)同控制器分別與執(zhí)行機構和等離子弧切割電源相互連接是指：所述繼電器模塊與等離子弧切割機的執(zhí)行機構相互連接以控制執(zhí)行機構的運動；所述信號檢測模塊與等離子弧切割機的等離子弧切割電源和執(zhí)行機構連接；所述等離子弧切割機為模擬控制型等離子弧切割機時，協(xié)同控制器的信號驅(qū)動模塊與等離子弧切割機的等離子弧切割電源連接，以實現(xiàn)信號驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號代替等離子弧切割電源的給定；所述等離子弧切割機為數(shù)字化控制的等離子弧切割機時，協(xié)同控制器的通信接口模塊與等離子弧切割機的等離子弧切割電源連接，以實現(xiàn)信息交互和協(xié)同控制。

5.根據(jù)權利要求4所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述磁控裝置包括主電路、與主電路相互連接的控制器和與主電路連接的勵磁線圈；所述勵磁線圈與等離子弧切割機的等離子弧割槍相連，并設置在等離子弧割槍上；所述控制器與協(xié)同控制器相互相連。

6.根據(jù)權利要求5所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述主電路由整流濾波電路、前級恒流源和后級逆變橋依次連接組成；其中，整流濾波電路的輸入端與三相交流輸入電源連接，后級逆變橋的輸出端與勵磁線圈連接；所述前級恒流源的工作模式為移相全橋軟開關模式；所述后級逆變橋的工作模式為低頻全橋硬開關調(diào)制模式。

7.根據(jù)權利要求6所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器包括ARM最小系統(tǒng)、故障保護模塊、高頻驅(qū)動模塊、低頻驅(qū)動模塊、供電模塊、電流反饋模塊和CAN接口電路；所述ARM最小系統(tǒng)分別與故障保護模塊、高頻驅(qū)動模塊、低頻驅(qū)動模塊、供電模塊、電流反饋模塊和CAN接口電路連接；所述故障保護模塊的一端和供電模塊的一端均與三相交流輸入電源連接；所述高頻驅(qū)動模塊和電流反饋模塊分別與主電路的前級恒流源連接；所述低頻驅(qū)動模塊與主電路的后級逆變橋連接；所述CAN接口電路與協(xié)同控制器的通信接口模塊相互連接。

8.根據(jù)權利要求7所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述ARM最小系統(tǒng)由型號為LM4F232H5QC的ARM微處理器一、JTAG接口電路一、晶振電路一和復位電路一通過外圍電路連接組成；所述晶振電路一由晶振Y1、電容C125和電容C126通過外圍電路連接組成；所述復位電路一由開關S1、電阻R106、電阻R107和電容C127通過外圍電路連接組成；所述JTAG接口電路一由JTAG接口芯片和電阻R100、R101、R102和R103連接組成。

9.根據(jù)權利要求4所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述協(xié)同控制器的ARM微控制系統(tǒng)由型號為LM4F232H5QC的ARM微處理器二、晶振電路二、JTAG接口電路二和復位電路二通過外圍電路連接組成。

10.根據(jù)權利要求9所述的大功率類激光等離子弧切割系統(tǒng)，其特征在于：所述協(xié)同控制器的可視化人機界面由型號為RA8875的液晶驅(qū)動芯片、型號為TPS61040的供電電源boost調(diào)整器、CAT4139LED背光驅(qū)動電路以及型號為AT070TN92的液晶屏通過外圍電路連接組成，以實現(xiàn)參數(shù)的設定、狀態(tài)顯示和故障診斷的人機交互功能；所述可視化人機界面通過可編程GPIO口與ARM微控制系統(tǒng)連接；

所述協(xié)同控制器的信號檢測模塊由電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、流量傳感器和相應的信號調(diào)理電路通過外圍電路連接組成；所述信號檢測模塊通過AD轉(zhuǎn)換器端口與ARM微控制系統(tǒng)連接，實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換；

所述協(xié)同控制器的通信接口模塊由以型號為SP3232E的芯片為主構成的RS-232通信電路、以型號為SP3485的芯片構成的RS-485通信電路和以型號為CTM8251T芯片為主構成的CAN通信電路通過外圍電路連接組成；所述RS-232通信電路和RS-485通信電路通過UART端口與ARM微控制系統(tǒng)連接；所述CAN通信電路通過CAN端口與ARM微控制系統(tǒng)連接；

所述協(xié)同控制器的信號驅(qū)動模塊由型號為TLC5615的數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片和光耦電路通過外圍電路連接組成，實現(xiàn)信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換以及隔離放大；所述信號驅(qū)動模塊通過GPIO端口與ARM微控制系統(tǒng)連接。