[發明專利]一種智能光纖激光切割系統及其應用方法

有效

• 申請號: 201910072706.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109822228B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 江厚滿
• 申請（專利權）人: 湖南大科激光有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種智能光纖激光切割系統及其應用方法，系統包括光纖激光器、激光輸出光纖、激光切割頭、切割頭運動控制設備、光電探測器、主控單元；方法為切割作業過程中如果纖芯回返光時序特性呈連續分布則增加激光切割頭的移動速度，如果纖芯回返光出現明顯的脈沖特性則減少激光切割頭的移動速度。本發明智能光纖激光切割系統實現了基于纖芯回返光實現自動調整切割速度的閉環控制的硬件條件，本發明智能光纖激光切割系統的應用方法通過測量激光器在切割材料過程中產生的纖芯回返光功率時序特性，自動調整切割速度，實現最佳的材料切割效果和切割效率。

技術領域

本發明涉及激光加工領域，具體涉及一種智能光纖激光切割系統及其應用方法。

背景技術

光纖激光器具有光束質量高、熱管理方便、環境適應性強等優點，被廣泛應用于現代工業加工技術中。光纖激光切割系統的切割速度將直接決定材料的切割效果和切割效率，這表現為以下兩個方面：（1）當實際切割速度大于最優速度時，會導致激光無法穿透加工材料，在材料表面形成缺陷，而加工材料表面產生的回返光將可能損壞高功率光纖激光器。此外，激光切割系統的速度也需要根據激光器功率、加工材料本身的材質、厚度而改變。（2）實際切割速度小于最優速度會降低激光切割效率。因此，如何優化切割速度，在實現最佳的材料切割效果的同時保證最優的切割效率，是光纖激光切割系統需要解決的核心技術問題。

現有的光纖激光切割系統不具備智能調節切割速度的功能，只能根據切割效果人工調節切割速度。這一過程不僅需要根據不同的光纖激光器和加工材料進行單獨調試，而且在調試過程中容易出現材料無法穿透的現象，給光纖激光器帶來嚴重風險。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種智能光纖激光切割系統及其應用方法，本發明智能光纖激光切割系統實現了基于纖芯回返光來自動調整切割速度的閉環控制的硬件條件，本發明智能光纖激光切割系統的應用方法通過測量激光器在切割材料過程中產生的纖芯回返光功率時序特性，自動調整切割速度，實現最佳的材料切割效果和切割效率。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種智能光纖激光切割系統，包括：

光纖激光器，用于產生高功率激光以及接收纖芯回返光；

激光輸出光纖，用于傳輸光纖激光器產生的高功率激光以及返回至光纖激光器的纖芯回返光；

激光切割頭，用于將高功率激光聚焦于待加工材料表面進行切割作業；

切割頭運動控制設備，用于固定激光切割頭并控制其移動速度；

光電探測器，用于檢測纖芯回返光；

主控單元，用于采集纖芯回返光并控制切割頭運動控制設備；

所述光纖激光器通過激光輸出光纖和激光切割頭相連，所述激光切割頭安裝在切割頭運動控制設備上，所述光電探測器安裝在光纖激光器上，且所述光電探測器的輸出端和主控單元的輸入端相連，所述主控單元的輸出端和切割頭運動控制設備的控制端相連。

可選地，所述激光輸出光纖為雙包層光纖。

本發明還提供一種前述智能光纖激光切割系統的應用方法，在待加工材料表面進行切割作業過程中主控單元控制切割頭運動控制設備的步驟包括：

1）檢測纖芯回返光，判斷纖芯回返光的時序特性是否出現明顯脈沖特性，如果纖芯回返光未出現明顯脈沖特性，則跳轉執行步驟2）；否則跳轉執行步驟3）；

2）控制切割頭運動控制設備增加激光切割頭的移動速度，跳轉執行步驟1）；

3）控制切割頭運動控制設備減少激光切割頭的移動速度，跳轉執行步驟1）。