自动跟随装置位置信号采集器设计开题报告

1. 研究目的与意义

激光切割的发展大大促进了激光加工行业的发展，其中激光加工技术属于传统制造行业，先进的激光切割工艺对激光加工领域的发展具有重要意义。因为激光切割技术拥有加工速度快，成型效率高，能异型加工等优点，弥补了传统激光加工的一些不足之处，且能切割大多数金属材料又能切割非金属材料，所以被广泛应用于汽车、航天、医疗、通信等领域，并且激光切割加工数控技术集激光技术、数控技术、精密机械技术于一体，涉及光、机、电、液、传感、信息等多方面知识，代表着一个国家制造业的水平，乃至综合国力的呈现。

在激光切割过程中，因为喷嘴处的激光功率密度最大，为了保证切割质量，要求激光切割头的喷嘴与被加工工件之间存在一定的距离，并且距离保持不变。但是由于激光加工工艺存在误差、被加工工件的表面不平整等造成以上要求无法满足，从而影响了产品的切割质量，所以我们设计了一套随动系统，能够自动实现激光头的距离检测和高度调节，可以大大提高劳动生产率和激光切割质量，对降低减少依赖国外产品，减少生产投入，大力发展国有产品都有一定的意义。

2. 国内外研究现状分析

香港理工大学的蔡立龙设计的光电表面形貌测量系统由CD机激光头和压电陶瓷驱动器PZT构成。激光头上用于聚焦控制的音圈电机不工作，物镜被固定在激光头上。激光头主要用于检测光束的焦点是否位于被测物体表面。

1988年德国UBM公司生产的光学轮廓仪，采用傅科刀口法检测聚焦信号，由该信号对动铁式的音圈电机进行控制，驱动聚焦透镜上下移动、重新对焦，并用与物镜相连的光平衡装置测量物镜的位移，该位移对应着被测表面高度的变化。该光学轮廓仪的测量光点直径约1.5μm,工作距离约为2mm,可达到的最高垂直分辨力为10nm,测量范围为50μm和500μm。该仪器能精确测量0.01μm-1mm的长度，还可用于测量表面粗糙度。该仪器用光学装置测量调焦物镜的位移，故结构复杂，且2mm的工作距离对使用条件的要求也很严格。

3. 研究的基本内容与计划

内容：1.以激光切割数控机床为切入点，设计自动跟随装置位置信号采集器，并提出基于cav444芯片的自动跟随装置信号采集器设计方法；

2.研究过程中将结合数字信号控制器技术、以太网总线技术、随动控制技术等等；

3.采用位置传感器实时检测切割浮头与板材的距离，根据位置检测模块检测的电容值，利用cav444芯片输出电压值模拟量，并将此值通过ad变换变成数字信号，输入主控芯片，通过can总线发送给随动控制系统进行控制。

4. 研究创新点

该装置实用简单，成本低，能实时监测激光头及其喷嘴的碰撞状态，防止了切割头的碰撞，大大增加了切割的精度，且能切割大多数金属材料又能切割非金属材料。