小型激光切割机驱动功放的优化设计

闻丽燕

（北京机械工业自动化所，北京 100101）

0 引言

调研市场需求量大，进口设备价格昂贵，国产设备采用国产的激光器、数控驱动控制、电机、光学聚焦仪器等相对性价比高，所以 DH公司研发了本文要陈述的中小型激光切割（雕刻）机。它具有中等精度、实用性强、价格低廉等优点。就国内来讲，吉林光学所是研究激光应用技术领域及聚焦光学应用技术处于领先。

1 激光切割机的组成及控制实现

主件：一台PC机；驱动控制板；x、y轴步进电机；激光器(管)和配备电源。

附件：电源稳压滤波器；反射聚焦棱镜；能量放射光头；传送带；限位开关；面板；整机外壳等等。

示意图如图1所示。

图1 激光切割机的组成及控制示意图

2 简述激光的特性

激光有四大特性：单色性、相干性、方向性和高能量密度。

由于构激光的谐振腔的反射镜具有波长选则性，并且利用原子固有能级跃迁的结果。激光是受激发射的，它的频率宽度很窄，比普通光源的频率要窄几个数量级。因此，激光单色性比普光要好的多。

相干性是当两列振动相同、频率相同、相位相同的单波迭加后，光的强度波形呈现极大值和极小值。这种在迭加区域出现的强度稳定的强弱分布的现象称为激光的干涉性。

激光束发散度小是因为从谐振腔发出的只能是反射镜多次反射后不偏离谐振腔轴线的光波。也就是激光有很好的方向性。

通过凸镜或金属反射镜加以聚焦后，可以将激光的巨大能量聚焦到直径为光波波长量级的光斑上，产生巨大的功率密度，使激光加工成为可能。

3 驱动控制的硬件设计及改进

硬件实现的稳定性决定了整体的水平，是工业控制的重要组成部分，选择正确的集成元件和分立元件能使驱动电路质量和速度大幅度提高。需要设计人员具有丰富大量的集成、分立元件的样本和测试经验。

图2 驱动电路框图

3.1 驱动电路框图

一般激光切割机所加工的图形都为封闭式图形，可忽略机械传动系统的运行误差。提高输出信号的质量，亦可提高整体驱动控制的可靠性。

3.2 两组信号处理原理图对比

图3 原始单路脉冲图

通过实验得出结论：如图所示；虚框部分为更改和替换部分，由于梯形比б=T2/T1的值增加，切割面。

图4 改后单路脉冲图

3.3 C点波形对比示意图

图5 C点波形对比示意图

对比后可知，光洁度有所提高，激光工作效率提高，可提高切割运行速度。

4 结束语

由于激光加工技术应用的多样性，如：激光质量检测仪器、金属表面的激光强化、激光焊接、激光切割、半导体材料的激光加工、医用激光美容仪等等，同时随着控制技术的迅猛发展，可采用数控控制系统、智能型可编控制系统等，大大提高加工速度和产品质量，反之制造成本也大幅度提高，随着经济的持续发展，使用高档激光加工设备的会越来越多。

[1] 王家金.激光加工技术[M].中国计量出版社,1992.

[2] 陈清山,罗崇德,编译.日本最新晶体管、二极管、场效应管、功率控制管及代换大全[M].中南工业大学出版社,1987.

[3] 陈青山,编译.日本美国最新发光和受光半导体器件手册[M].中南工业大学出版社,1990.

[4] 日本JAPAX电加工脉冲电源原装图集[Z].