王海，张李超，周伟光

(华中科技大学 材料科学与工程学院，武汉 430074)



PCAP01与STM8的激光头电容测距传感器设计*

王海，张李超，周伟光

(华中科技大学 材料科学与工程学院，武汉 430074)

针对激光切割系统中，由于工件表面起伏不平或弯曲，造成切割头与工件的距离变化不定且难以测量的问题，提出了一种基于PCAP01与STM8的电容测距传感器设计。系统硬件由微电容测量芯片PCAP01、单片机STM8以及供电电路等构成。该传感器通过PCAP01芯片检测激光切割头喷嘴与工件表面的板极电容值，由STM8芯片将采集的电容值转换成距离信息。该传感器具有精度高、抗干扰性强、测量频率快、可配置性强等优点，能有效满足激光切割系统中切割头位置测量调节的应用需求。

PCAP01；STM8；微弱电容检测；激光切割

引　言

在激光切割加工过程中，为了保证切割质量，激光焦点一般应位于被加工工件表面以下板厚约1/3处[1]。但诸多因素[2]会使得激光焦点位置与理想位置发生偏移，因此在切割过程中需要实时检测激光焦点与被加工对象的位置关系，并进行实时调节。

陈和平等[3]基于接触式传感器检测激光切割头与工件的距离，但其检测精度低，无法加工复杂表面工件，且存在接触磨损问题。肖金陵等[4]基于CCD相机检测激光焦点位置，但其结构复杂，检测速度慢，灵敏度低。

针对上述方法的不足，本文提出基于微电容测量芯片PCAP01和微控制器STM8的电容测距传感器设计。该传感器具有精度高、实时性强、稳定性好、无接触等优点，可应用于高速复杂激光切割加工等应用场景中。……