激光加工設備因其具有高速、高精度、低損耗、高度靈活等優點，越來越多地應用在鈑金加工行業。激光加工包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標等。大功率激光切割機作為相對精密且昂貴的設備來說，應當有高配的控制與之相匹配。本文就激光切割機的控制部分做以下闡述，以期讓大家有所了解。
  安全與控制
  安全門聯鎖
  由于激光加工設備有較高的速度與加速度，必須有相應的保護來防止人闖入。普通的3015型CO2激光設備有廉價的門保護方案，即安全光柵，當有物體進入設備危險范圍內，正在運行的機床會立即停止。為美觀起見，推薦帶有安全門的設備，如蘇州領創激光科技有限公司（以下簡稱“領創”）的帶防護門的1530設備門上安裝有安全開關，開關失靈或門被打開都會觸發信號使機床立即停止運行，安全性較高。
  激光控制
  激光的控制是激光切割機的重要控制對象，包括激光功率控制、激光開啟關閉控制、脈沖控制、故障顯示與排除等。對激光的控制，安全依然很重要。比如，在維修時將光閘鎖定，防止誤操作出光；由其他故障引起機床暫停時，迅速關光等。而激光的脈沖輸出、功率控制等，對于激光加工的工藝也至關重要，特別是脈沖，決定了厚板穿孔的速度與質量。板越厚，穿孔就越不穩定；厚板切割中，發生加工不良現象的大都是穿孔不好引起的。領創通過引進智能切割控制系統（ICS），顯著提高了穿孔的速度及質量，并且減少了穿孔后停留的時間浪費，縮短了整個加工過程的時間。
  合理的邏輯安排
  合理的邏輯安排會有效地減少不必要的時間浪費，提高效率。合理的邏輯安排主要體現在蛙跳和跳段功能安排上。
  蛙跳功能，就是在X軸和Y軸插補空跑時，Z軸同時完成抬頭和隨動動作，從而節約運行了時間。因其運動軌跡是一條優美的弧線，像是青蛙跳躍，故命名為蛙跳。
  跳段功能，就是在機床因故暫停后（處理故障的過程可能會退出加工程序或移動機床的軸），可以一鍵恢復到故障前的狀態繼續加工。
  伺服控制
  伺服控制指對物體運動的位置、速度及加速度等變化量的有效控制。與傳統的變頻器控制相比，伺服控制具有很多優點。比如精度高、動態響應快、調速范圍大、過載能力高、體積小等。
  領創使用的電機是永磁同步電機（圖1），它的特點是同步，就是說，當控制電機定子磁場的強度和矢量方向后，外力是難以改變轉子的相對位置的，在額定力矩以內，無論外力怎樣變化，轉子都會自動產生一個回歸力，一旦擾動撤消，轉子即回歸原位。因此，電機具有較好的穩定性。

  領創使用的檢測裝置是編碼器。編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照工作原理編碼器可分為增量式（圖2）和絕對式（圖3）兩類，這兩種形式的編碼器領創都有使用。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據延遲關系可以區別正反轉，而且通過取A相、B相的上升和下降沿可以進行2或4倍頻，Z相為單圈脈沖，即每圈發出一個脈沖。這種多見于日系產品。或者發出正余弦信號，再對其進行斬波，實現多倍頻。一般使用的編碼器都是增量式的。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。典型的應用就是光柵尺。絕對式編碼器的優點十分顯著，每一個機械位置對應一個碼，精確度較高，且無需確定參考原點，可實現全閉環控制。但是價格較高，特別是對于長距離的檢測反饋性價比更低。

  伺服驅動器（圖4）是用來控制伺服電機的一種控制器，類似于變頻器對普通交流馬達。一般通過速度、位置、力矩三種方式控制伺服電機，實現閉環控制。

  傳感技術的應用
  傳感器是一種檢測裝置，它將外部感知的信號轉化為可用信號，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器類似于人類的五官，有人將傳感器的功能與人類的5大感覺器官相比較（光敏傳感器相當于視覺，聲敏傳感器相當于聽覺，氣敏傳感器相當于嗅覺，化學傳感器相當于味覺，壓敏、溫敏傳感器相當于觸覺）。在激光設備上應用較多的是光敏傳感器、溫敏傳感器；還有些智能傳感器，它們是獨立的智能單元，可以檢測并智能分析外部信號。
  外部一些信號的讀入，必須依靠傳感器來實現。對于一些重要的信號，必須使用質量性能可靠的傳感器。激光設備上主要應用的傳感器有接近開關（圖5）、機械式開關、光電開關等，主要的應用目的有軸參考點的檢測，硬件限位的限制，工位的檢測等，這些信號檢測至關重要。參考點定位了原點，工位檢測決定重復定位的精度，硬件限位事關安全。

  良好的人機交互系統
  隨著觸摸屏（圖6）的快速發展，越來越多的激光設備開始將人機界面換成觸摸屏的形式，可以說觸摸屏即將成為客戶體驗不可缺少的一部分。工業觸摸屏是代替傳統的按鈕和指示燈的智能終端。它可以用來顯示參數、畫面、監控狀態、曲線等，表現力更強，使用也更加方便，使得人機界面更加簡潔舒適。
  選擇觸摸屏時，屏的尺寸、色彩、分辨率、處理器速度、存儲容量、通訊方式等都是需要考慮的重要因素。
  在設計觸摸屏的時候要以用戶為中心，以人為本，理清操作順序，操作頻率，重要性，色彩和諧，字體美觀一致，操作區域一致，使得操作人員感到舒適。響應時間是用戶非常直觀和在意的一項重要指標，人機界面的響應時間太慢會使用戶感覺到煩躁，影響使用的心情，從而影響工作的熱情和人員操作準確性。不同進程的響應時間差別太大同樣會使用戶感到不舒服。另外，一些常用的命令方式最好是觸摸與鍵盤并存，兩種使用方式供用戶選擇。

  不過觸摸屏的維護也至關重要，維護不當會明顯降低其使用壽命；但是總體來說，利大于弊。
  機器人在激光設備上的應用
  工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業，或是危險、惡劣環境下的作業，例如焊接、涂裝、機械加工和簡單裝配等。
  多軸機器人加工程序的自動生成是一個技術難點，目前有一些軟件可以實現，不過大多價格昂貴。介于機器人大部分應用與重復工作的場合，一般只需要幾個加工程序，用示教的方式就可以解決。
  汽車行業的良好發展一定程度上帶動了工業機器人在激光設備上的應用。由于激光焊接速度快、深度大、變形小、自動化程度高、靈活性高，在高標準、高要求的汽車領域得到了越來越廣泛的應用。如圖7所示是領創與西北工業大學合作的激光焊接機器人。

  配套的自動化設備
  在激光設備中，配套的自動化設備可以顯著降低人力成本，提高生產效率。在人力成本逐漸爬高，時間越來越昂貴的當代社會，這些自動化設備逐漸成為終端客戶的必選項目。
  交換工作臺
  交換工作臺是用于上料的自動化設備。在主機還在加工的同時，副工作臺就可以進行上下料，主工作臺處加工完畢后，可執行交換命令交換主副工作臺，將上好料的工作臺移到加工位進行加工。該設備可以有效地節約上下料所浪費的時間。如圖8所示是領創生產的激光切割機的交換工作臺。

  自動上下料系統
  自動上下料系統（圖9）是代替人工搬運物料的機構。可以減少企業人員投入，減輕人工工作的強度。

  結束語
  國內的激光設備與國外的還是有一定的差距，我們在不斷學習國外先進技術的同時也要不斷開拓進取，重視理論技術的研究，敢于嘗試，勇于質疑。這樣才能不斷縮小我國激光設備與世界先進水平設備的差距，甚至超越國外先進，做出一流的設備。