[發明專利]一種具有溫度補償功能的測距裝置及切割系統

有效

• 申請號: 202011631170.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112815819B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 王好勇;余錦望;封雨鑫;陳焱;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司;深圳市大族智能控制科技有限公司
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06;B23K26/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種具有溫度補償功能的測距裝置及切割系統。將寄生電容的第一端接測距端，寄生電容的第二端接運放的信號輸入端；變容二極管與第一電阻并聯，組成并聯電路；并聯電路與寄生電容并聯；變容二極管的正極接地，變容二極管的負極與電壓源連接；運放的信號輸出端與處理器的信號輸入端連接。當溫度變化時，寄生電容的變化和變容二極管的等效電容的變化方向相反，大小相近，這樣就能補償掉除板間電容以外的無用電容因溫度變化對電容傳感器測量高度的影響，使得高度測量更加準確，從而保持切割高度的穩定，保證了切割效果和切割質量。

技術領域

本發明涉及切割技術領域，尤其涉及一種具有溫度補償功能的測距裝置及切割系統。

背景技術

在激光切割過程中，為了保證被加工件的切割效果及質量，就必須要求激光切割頭的噴嘴與被加工件之間的間隙恒定。由于工件表面起伏不平和彎曲、機床工作臺的不平整等因素，導致二者之間的間距經常發生變化，此時就需要用到電容高度傳感器來探測切割頭噴嘴與工件表面的高度。但是在高功率激光切割中，切的大部分都是較厚的碳鋼，而且激光焦點較高，導致了噴嘴陶瓷環部位的溫度升得很高，而陶瓷環的材質會因為溫升而發生一定的形變，進而導致電容傳感器探測到的電容值發生變化。電容高度傳感器是根據電容值來測量高度的，電容值變化就會使測出的高度值也發生變化。當測量到的高度值與實際高度相差較大時，就會導致撞板、高空出光以及切割頭上抬等現象發生，對切割效果以及質量造成很嚴重的不良影響。

發明內容

本發明通過提供一種具有溫度補償功能的測距裝置及切割系統，解決了距離測量受溫度變化影響的技術問題，實現了保持切割高度穩定，保證了切割效果和切割質量的技術效果。

本發明提供了一種具有溫度補償功能的測距裝置，包括：寄生電容、變容二極管、第一電阻、電壓源、運放及處理器；所述寄生電容的第一端接測距端，所述寄生電容的第二端接所述運放的信號輸入端；所述變容二極管與所述第一電阻并聯，組成并聯電路；所述并聯電路與所述寄生電容并聯；所述變容二極管的正極接地，所述變容二極管的負極與所述電壓源連接；所述運放的信號輸出端與所述處理器的信號輸入端連接。

進一步地，還包括：第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第一電容、第一驅動電壓源及第二驅動電壓源；所述寄生電容的第二端與所述運放的輸入正極連接；所述第二電阻的第一端與所述變容二極管的負極連接，所述第二電阻的第二端與所述電壓源連接；所述第五電阻與所述第一電容串聯，組成串聯電路；所述串聯電路的第一端與所述寄生電容的第二端連接，所述串聯電路的第二端與所述第三電阻的第一端連接；所述第三電阻的第二端與所述運放的輸入負極連接，所述第三電阻的第二端還與所述第四電阻的第一端連接，所述第四電阻的第二端接地；所述第三電阻的第一端還與所述運放的信號輸出端連接；所述第一驅動電壓源的一端接地，所述第一驅動電壓源的另一端接所述運放；所述第二驅動電壓源的一端接地，所述第二驅動電壓源的另一端接所述運放。

進一步地，所述處理器包括：

頻率接收模塊，用于接收由所述運放發送的頻率數據；

處理模塊，用于將所述頻率數據處理得到距離數據。

進一步地，所述處理模塊，具體用于根據公式計算得到所述距離數據h；其中，R為電路內部諧振回路的等效電阻，ε為介電常數，s為測距端截面積，k為靜電力常量，f為接收到的頻率數據。

進一步地，所述處理器，還包括：

數據發送模塊，用于將所述距離數據發送到切割機構的控制端。

進一步地，所述運放為UA741運放。

本發明還提供了一種切割系統，包括：上述的測距裝置和切割機構；所述處理器的信號輸出端與所述切割機構的信號輸入端通信連接。