振镜控制系统和伺服控制系统是两种主流的激光加工控制系统，应用领域各有不同

激光加工控制系统是激光加工设备的核心数控大脑。激光加工设备是实现激光加工技术的设备载体，其是由激光器、数控系统、光学部件、机械部件、电气控制几大部分集成而成。其中，激光加工控制系统是激光加工设备的核心数控大脑，通过融合计算机、激光与光学、运动控制与自动化、视觉追踪等多领域先进技术，配套激光器、高精密振镜等部件实现激光先进制造需求，属于激光先进制造相融合的新一代信息技术领域产业。

激光产业链结构图

资料来源：中国科学院武汉文献情报中心

振镜控制系统和伺服控制系统是两种主流的激光加工控制系统。激光加工控制系统的技术路线主要按照激光的控制方式划分，包括振镜控制、伺服控制、以及振镜控制和伺服控制相结合等。目前振镜控制系统和伺服控制系统已经基本覆盖绝大多数激光加工应用领域，振镜控制和伺服控制相结合的技术路线在近两年存在一定发展，但应用领域仍相对受到局限。

两种激光加工控制系统的对比以及技术分析

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激光振镜系统主要由振镜电机、激光反射镜片、控制驱动板组成，是直接控制激光光束进行加工的核心部件。其X、Y方向的两个镜片相互垂直，通过驱动信号控制振镜电机偏转使两个反射镜迅速偏转从而使激光聚焦光斑在X、Y平面上准确定位，最终完成激光加工的需要。激光振镜的运动方式包括跳转运动和打标运动两种，在跳转运动的过程中，轴移动到要加工的位置，激光呈关闭状态，不影响轨迹的加工，因此可以以很快的速度运动；在打标运动过程中，激光呈开启状态，进行轨迹的加工，因此需要根据实际加工要求设置合适的运动速度。激光振镜中用到的振镜电机是一种特殊的摆动电机，其设计思路沿袭电流表的设计方法，振镜电机只能进行偏转运动，偏转角与电流成正比。振镜电机带动可旋转的低惯性镜片进行激光束的定位，并采用位置传感器和负反馈回路设计，充分保证激光振镜系统具备高水平的扫描速度和重复定位精度。

激光伺服控制系统包括随动控制系统、板卡控制系统和总线控制系统等。在激光伺服控制系统中，伺服电机与伺服驱动器作为执行机构，将运动控制指令精确地转换为机械运动，驱动激光头实现 X、Y、Z 轴的运动。随动控制系统是根据电容反馈信号，实时控制切割头与待切工件间高度的控制系统。板卡控制系统需要在另外配备电脑的情况下进行使用，具有灵活性高、应用性广、实用性强的特点。总线控制系统集成了板卡控制系统、随动控制系统、工业电脑、显示器、操作面板等部件，具有稳定性高、实时性高、集成度高、扩展性强、便于安装等特点。

激光伺服控制系统工作原理示意图

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振镜控制系统与伺服控制系统具有不同的激光路径控制方式。激光振镜控制系统与伺服电机控制系统均以CAD/CAM软件为核心，并配套嵌入系统核心算法的硬件板卡，核心均为对激光轨迹控制、电路控制、运动轴等逻辑控制。两种不同的控制系统的主要差异在于激光作业输出的路径控制方式不同。其中，振镜控制主要通过振镜摆动来控制激光的出光路径及加工速度，而伺服电机控制主要通过激光头的运动来控制激光的作业输出。

两种激光加工控制系统的特点及运行机制对比

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振镜控制系统适用于高精度、高速度、小幅面微加工，伺服控制系统适用于大功率、大幅面切割加工。激光振镜控制系统与伺服控制系统运行机理不同，相关控制能力的体现及核心性能指标也存在较大差异。在速度方面，振镜控制系统最高运动速度可达到3600米/分钟以上，而伺服控制系统的最高运动速度通常不超过120米/分钟。在精度方面，振镜控制系统的精度要求在0.5μm-10μm之间，而伺服控制系统的精度要求略低，一般在50μm左右。

两种激光加工控制系统的产品核心性能指标对比

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振镜控制系统主要应用于精密加工领域，伺服控制系统主要应用于切割领域。由于振镜控制可以达到 0.5μm-10μm 之间的精度，而伺服电机控制一般只达到 50μm 左右的控制效果，故精密加工一般采取振镜控制系统；而在金属板材、管材的切割领域，由于涉及大幅面匀速加工，一般采用伺服电机控制系统。目前激光振镜控制系统、伺服电机控制系统已经覆盖绝大多数激光加工应用场景，并分别在各自适用性更强的领域持续发展。

两种激光加工控制系统的典型使用场景

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