采用变曲率半径镜片(vrm)
通过调整变量泵的输出流量来改变vrm镜片内水槽中的水压,这样就可以改变聚焦透镜的曲率半径,进而改变聚焦方程中的参数。变曲率半径镜片能够在光路长度改变时动态地调整光束的特征参数,来保持焦点半径和焦点深度的稳定。vrm系统结构复杂、成本高、需要闭环控制,国外一些技术先进的产品已经采用这种光路补偿措施。但是,国内现有技术水平,难以达到预期的使用效果 [1] 。
伺服电机直接驱动的等光程系统
与上述两种光路补偿措施相比,等光程具有结构简单、成本低、调整方便等优点,能在连续加工中确保聚焦透镜上的光斑面积不变;同时,还能根据不同的切割工艺要求,改变切割时焦点半径和焦点深度的大小。目前,国内关于等光程方面研究还不多,如天津城建设学院的扬晓东等,提出了光路长度补偿系统的三种机构设计方案,并从机构的角度对其进行了分析和比较,其方法的提出对激光切割机飞行光路的设计具有一定的指导意义。采用机构来实现光路补偿,会使设备的结构尺寸过大,同时增加了设备的复杂程度,安装调整难度大。随着伺服控制技术的日益成熟,采用伺服电机直接驱动等光程装置具有结构简单,调整方便等优点,是一种经济、实用的光路补偿方案。伺服电机直接驱动的等光程光路补偿方案主要包括激光发生器、固定于机身上的反射镜、伺服电机驱动的运动装置上的补偿反射镜、横梁上的反射镜、轴上的反射镜片。当固定在轴上的切割头作,向运动时,补偿反射镜作s向运动来补偿光路长度的变化,进而保持激光切割机在连续切割加工时焦点半径和焦点深度不变。当有不同加工需要时,比如切割不锈钢薄板与低碳钢厚板,需要不同的焦点大小、焦点深度、行走速度,此时,可通过控制器改变等光程装置的初始位置来改变光路长度,进而改变透镜表面光束直径,最终改变焦点大小和焦点深度,以满足不同加工需要。