作為機床制造商或零件制造廠，必須對生產裝置的智能化操作程度做出選擇。談到生產，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。今天的新穎構思以及公司與用戶、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”。 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，其應用范圍正在穩(wěn)定增大，而且這一切應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生穩(wěn)定一致的切割質量， 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用中利用連續(xù)回轉式直線驅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對等離子體、速度和故障信號產生的干擾進行補償。為了控制過程參數(shù)以保證穩(wěn)定一致的產品質量，如今利用微控制器進行過程監(jiān)測和調節(jié)。 激光切割傳感器技術的一個新發(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)完全可以在生產環(huán)境下處理薄板和厚板，該處理過程的一個關鍵要素是每個系統(tǒng)的獨立透鏡軸能夠迅速實時地調整聚焦位置。惠特尼智能激光控制器自動完成上述的透鏡位置調整和實際上任何過程參數(shù)的調整。所有參數(shù)可以利用材料參數(shù)庫（Material Parameter Libraries）進行設置，使自動穿孔、自動導入、自動轉向以及速度傳感式切割過程能夠進行實時調整。 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、切割頭或耗時的預穿孔操作（見圖3）。 圖3：樣品的切割質量不過，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)定的生產水平，該系統(tǒng)需要配備監(jiān)控裝置。惠特尼開發(fā)了自調式實時過程控制選件，并把PS 130穿孔傳感器作為反饋機構，其反饋信號基于材料參數(shù)庫的參數(shù)設置。 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，以免報廢材料和浪費生產時間，而且可以避免對噴嘴、透鏡或其它系統(tǒng)部件造成損壞。正如自調式過程監(jiān)控器選件所實現(xiàn)的，傳感器除了產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)是當今技術的關鍵要素，這些傳感器利用光電測量技術，使一些現(xiàn)代化加工方法能夠得到可靠的應用。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.