激光切割加工具有切割精度高、切割速度快、熱效應低、無(wú)污染、無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)、船舶、航空航天和電子產(chǎn)業(yè)中 都得到了廣泛的應用。而激光切割加工質(zhì)量與激光焦點(diǎn)與工件之間的相對位置有著(zhù)密切的關(guān)系，保證激光焦點(diǎn)和切割對象之間的公道的相對位置是保證激光切割加工 質(zhì)量的關(guān)鍵之一。

激光聚焦的焦點(diǎn)位置無(wú)法直接丈量，但可以通過(guò)間接方法檢測。對于一個(gè)激光切割加工系統，其焦點(diǎn)位置是由聚焦鏡的光學(xué)焦點(diǎn) 決定的，所以在聚焦鏡一定情況下其位置是不變的（不考慮聚焦鏡的熱效應），因此可以通過(guò)檢測聚焦鏡和被加工對象之間的相對位置來(lái)間接檢測焦點(diǎn)和被加工對象 之間的位置關(guān)系。

激光焦點(diǎn)和被加工對象之間的相對位置可以通過(guò)電感位移傳感器和電容傳感器來(lái)檢測，在使用中各有優(yōu)缺點(diǎn)。電感傳感器的響 應頻率較低，不太適用于高速加工和像!維加工這樣需要非接觸檢測的場(chǎng)合；電容傳感器，具有響應速度快，檢測精度高等優(yōu)點(diǎn)，但在使用過(guò)程中存在非線(xiàn)性和易受 激光切割加工過(guò)程中產(chǎn)生的等離子云和噴渣的干擾的影響。

本文將系統討論激光切割加工中激光焦點(diǎn)位置誤差的產(chǎn)生途徑和自動(dòng)消除誤差的控制系統的組成。在此基礎上分別討論了兩種傳感器檢測系統組成以及實(shí)際使用中存在的不足和克服的方法。

1 激光切割過(guò)程中焦點(diǎn)位置誤差的產(chǎn)生

在激光切割過(guò)程中，產(chǎn)生焦點(diǎn)和被加工對象表面之間相對位置發(fā)生變化的因素很多，被加工工件表面凸凹不平、工件裝夾方式、機床的幾何誤差以及機床在負載力下的 變形、工件在加工過(guò)程中的熱變形等都會(huì )造成激光焦點(diǎn)位置和理想給定位置（編程位置）發(fā)生偏差。有些誤差（如機床的幾何誤差）具有規律性，可以通過(guò)定量補償 方法進(jìn)行補償，但有些誤差為隨機誤差，只能通過(guò)在線(xiàn)檢測和控制來(lái)消除，這些誤差是：

1.1 工件幾何誤差激光切割的對象 為板材或覆蓋件型零件，由于各種原因的影響，加工對象表面具有起伏不平，且在切割過(guò)程中的熱效應的影響也會(huì )產(chǎn)生薄板零件的表面變形，對于1維激光加工，覆 蓋件在壓制成型過(guò)程中也會(huì )產(chǎn)生表面的不平，所有這些，都會(huì )產(chǎn)生激光焦點(diǎn)與被加工對象表面的位置與理想位置發(fā)生隨機變化。
1.2 工件裝夾裝置產(chǎn)生的誤差
激光切割加工的工件是放在針狀工作臺上，由于加工誤差、長(cháng)時(shí)間與工件之間的磨損和激光的燒傷，針床會(huì )出現凸凹不平，這種不平也會(huì )產(chǎn)生薄鋼板和激光焦點(diǎn)之間的位置的隨機誤差。
1.3 編程產(chǎn)生的誤差在1維激光切割加工過(guò)程中，復雜曲面上的加工軌跡是通過(guò)直線(xiàn)、圓弧等擬合的，這些擬合曲線(xiàn)和實(shí)際曲線(xiàn)存在一定誤差，這些誤差使得實(shí)際焦點(diǎn)和加工對象表面的相對位置和理想編程位置產(chǎn)生一定誤差。而有些示教編程系統也會(huì )引進(jìn)一些偏差。
2 激光切割過(guò)程中焦點(diǎn)位置在線(xiàn)檢測與控制系統的組成