随着激光器制造技术的进步和自动化技术的发展,激光切割技术的应用越来越广泛。在激光切割过程中,被切割物体表面可能存在不规则起伏,导致激光焦点偏离最佳位置,对切割质量造成很大影响。因此需要实时调整切割头高度,使其与被切割物体之间的距离保持恒定。目前国内市场上仍有部分厂家采用人工方式调整切割头高度,仅有的少数自动调高系统在调节精度和速度上也存在缺陷。本文设计和开发了一种数控切割机电容调高系统,实现了激光切割过程中的切割头高精度、高速度自动调高。本系统通过切割头上的非接触式电容位移传感器检测切割头与被切割物体间的距离,并将此距离的变化转换为电容量的变化。微电容测量电路对电容量信号进行测量,并将其转换为便于运动控制器读取的差分频率数字信号。运动控制器将读取的频率信号作为位置环的位置反馈信号,按照预先的标定数据和设定的跟随高度,输出模拟电压信号。伺服驱动器根据运动控制器发出的速度模拟量驱动伺服电机运转,带动升降体使切割头在竖直方向运动,从而达到跟随被切割物体表面起伏的目的。本文首先介绍了系统整体方案的设计和各环节的选型,接着详细介绍了多谐振荡器和LC振荡两套微电容测量电路设计方案,然后讨论了运动控制器端标定程序和跟随程序的设计与编程,研究了线性化和PID算法的设计,最后介绍了运动控制系统的搭建与接线,并设计和搭建了测试平台,对系统实际运行的结果和数据进行了分析。本文设计的数控切割机电容调高系统已在测试平台上进行了测试运行,测试结果表明本系统的设计方案可行,系统工作稳定,测量精度可达0.1mm,最高跟随速度可达500mm/s,能实现切割机的自动调高功能,提高了切割产品质量和工作效率。各项技术指标达到设计要求。