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激光切割高度跟随器的研发,目的在于解决激光切割加工过程中工件不平和热效应引起的工件表面变形等问题。对由于工件表面的起伏而引起的切割头与工件的极板间距的变化进行实时检测,并调整切割头的高度,使其相对位置保持恒定,继续进行加工,提高产品加工质量。 关于高度跟随系统,本论文采用了一种基于单片机C8051F530A的解决方案。在该方案中,使用电容传感器作为位移检测元件,采用电容测量单芯片作为微弱电容检测部件,软件Silicon LabsIDE用作系统编程,在满足系统技术指标基础上,完成激光切割高度跟随机制。 首先,对电容传感器的工作原理进行分析,通过理论公式推导,得出电容与极板间距的关系,并与其他类位移传感器进行比对,明确了电容传感器的特性与优势。 针对电容进行检测的机制,选取电容测量单芯片作为电容数字转换,解决了信号处理的难题,并对该芯片进行电容检测的原理及性能特点进行简要分析介绍,同时,基于该芯片与单片机设计出系统工作原理图,完成高度跟随器的硬件设计部分。 根据电容数字转换芯片对数据采集与处理机制,与单片机的数据通讯,在软件Silicon Labs IDE环境下,对程序进行编写,并根据软件设计流程,完成整个软件系统部分。 在整个高度跟随系统硬件与软件完成的前提下,进行了实验调试,并对相应数据进行分析,找到产生问题的根源,对可能有效的优化该系统的方案作了介绍,同时观察整个系统的运行状况,满足设计效果要求。