确保电动机器的安全关键功能的方法技术

一种用于确保激光雕刻机的安全关键功能的方法，所述方法包括：从激光电机控制器获取命令；从多个传感器获取传感器数据，所述传感器数据与激光雕刻机的各个组件的操作状态相对应；确定每个组件的运转状态；作为确定所有组件的运转状态的结果，使电力供应到激光器，其中，所述方法由实施在与实施激光电机控制器的硬件完全分离的硬件中的安全控制器执行。一个示例要求运转状态为开机按钮已被快速连续选择两次。

Methods to ensure safety critical functions of electric machines

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确保电动机器的安全关键功能的方法
本专利技术总体涉及确保电动工具或机器、例如，激光雕刻机的安全关键功能的方法。
技术介绍
激光雕刻机是利用高压电源和激光对各种材料执行各种功能的装置。例如，激光雕刻机的激光可被操作以对材料进行切割、蚀刻、漂白、固化和/或燃烧。激光雕刻工艺包括对选定的材料执行这些不同的功能，并由提供描述如何执行这些不同功能的规范的数字文件控制。指定设计的数字文件由用户提供并被传送到激光雕刻机，激光雕刻机将数字文件转换为用于激光雕刻机的各种组件的控制命令。许多激光雕刻机通过建造保持架(buildcage)来防止外部影响。可通过盖和/或开口进入建造保持架的内部。激光雕刻机通常包括：激光电源；在建造保持架内的至少一个激光器、构建平台和导轨系统；以及用于操纵所述至少一个激光器的至少一个电机。
技术实现思路
本专利技术的示例实施例提供用于确保激光雕刻机的安全关键功能的方法和系统。由于与燃烧和切割材料有关的固有危险，激光雕刻机给用户带来极大的安全隐患。例如，当操作激光时，激光雕刻机可能导致材料起火，和/或当激光器操作时，雕刻工艺可能导致由于燃烧和/或切割材料而产生的有毒的烟雾或烟。此外，由于激光雕刻机的激光器的电压要求，相对高的电压经由激光电源被提供到激光器。在这个水平上提供电压造成发生电压电弧的风险，这除了对激光雕刻机本身造成损坏外，还可能对用户造成严重伤害。因此，在激活激光器之前，期望确保激光雕刻装置的所有安全组件正常运转。为了进行此确定并在激光器的操作期间监测安全组件，将执行安全分析的硬件和/或软件与激光雕刻机的其余部分隔离开是有利的。例如，将安全分析和功能监测与激光控制软件(即，激光电机控制、输入/输出控制等)进行隔离和分离的优点包括：对激光控制软件的任何软件更新都不会导致对隔离的安全分析软件的更改，这可能折中安全功能的完整性。此外，安全分析软件的开发能够以集中方式完成，以确保和验证安全关键功能的设计意图。此外，可在无需审查不执行安全分析的硬件和软件的情况下，审查执行安全分析的硬件和软件来进行认证(例如，UL认证)。因此，根据本专利技术，控制激光器的控制器是通过硬接线编程和/或使用软件编程的硬件组件，根据所述软件，控制器根据例如从操作计算机的用户接收到的指令操作激光器，其中，完全分离的安全控制器由硬件或硬件和软件的组合构成，其硬件、或如果加之与软件一起构成则其硬件和软件与控制激光器的控制器的硬件/软件和激光雕刻机的任何其他硬件/软件完全分开。例如，在一个示例实施例中，安全控制器在与激光控制器所在的芯片和/或电路板不同的芯片和/或电路板中实施，其具有与激光控制器所使用的或形成激光控制器的部分的存储器装置不同的存储器装置。在一个示例中，安全控制器从激光控制控制器接收指示待通过激光器的控制来执行的工作已就绪的信号，并且从传感器和/或电源按钮接收指示所有安全条件(例如，盖子是关闭的)针对待执行的激光器工作已满足的信号。响应于工作就绪信号结合对满足所有安全条件的确定，安全控制器输出启用信号，所述启用信号触发电源来以足够的电力对激光器供电以使其在激光控制器的控制下执行所述工作。仅当激光器在安全控制器的控制下被提供足够的电力时，激光控制器才能控制激光器执行所述工作。根据本专利技术的一个示例实施例，一种安全关键微控制器，所述安全关键微控制器包括：处理器，其被配置为能够：从激光电机控制器获取命令；从一个或两个以上传感器中的每个获取传感器数据，各个传感器中的每个的传感器数据与激光雕刻机装置的相应组件的操作状态相对应；基于传感器数据来确定激光雕刻机装置的各个组件中的每个的状态；基于针对全部的所述一个或两个以上传感器的确定的状态，将上电命令发送到激光电源开关，上电命令被配置为能够启动电力从电源向激光器的流动。获取传感器数据所针对的和发出命令所基于的组件的示例的一个非穷尽列举包括风扇、空气源、水源、盖、开始按钮和激光电源。开机按钮可以是硬件组件或例如触摸屏显示装置的软键。在一个示例实施例中，安全关键微控制器的处理器被配置为能够：作为从激光电机控制器获取命令的结果，监测指示激光雕刻机的开始按钮已被连续、例如快速连续激活两次、如双击的确认信号。要求按钮的双击帮助确保雕刻机不以不安全方式或条件被误启动。在一个示例实施例中，激光雕刻机被配置为能够在激光雕刻机的显示装置上显示双击开始按钮的指示。在一个示例中，开始按钮的单击或单按不触发其自身的任何功能的执行，而是仅在双击或双按的情况下激光器才能够被触发来操作。在一个示例实施例中，激光器具有单一电源，从单一电源向激光器供电仅由安全关键微控制器控制。在另一示例实施例中，激光器包括用于给激光雕刻机的不涉及激光束发射的组件供电的第一电源和用于给激光束供电的第二专用电源，其中，安全关键微控制器由第一电源供电并控制第二电源(和/或第二电源与激光束产生组件的连接结构)的开启。在一个示例实施例中，安全关键微控制器物理地且操作地与激光雕刻机的所有其他组件分离和不同，以便安全关键微控制器能够独立于激光雕刻机的所有其他组件操作。在一个示例实施例中，处理器还被配置为能够将激光雕刻机的每个被监测组件的状态发送到显示装置用于显示。在一个示例实施例中，处理器还被配置为能够：确定激光雕刻机的激光器被激活；作为确定激光器被激活的结果，从多个传感器获取故障数据，所述故障数据与传感器故障相对应；作为获取故障数据的结果，对激光电源的供电进行去激活。根据本专利技术的一个示例实施例，一种激光雕刻机装置包括：用于感测激光雕刻机装置的相应组件的操作状态的传感器、例如多个传感器；至少一个激光器；激光电机控制器，其用于控制所述至少一个激光器；激光电源，包括激光电源开关，其中，激光电源被配置为能够向激光器供电；安全关键微控制器；用于向激光电源、激光电机控制器和安全关键微控制器供电的电源。在一个示例实施例中，安全关键微控制器被配置为能够：从激光电机控制器获取命令；获取各个组件的操作状态；基于操作状态确定激光雕刻机装置的各个组件中的每个的运转状态；作为针对所述多个传感器的全部确定运转状态的结果，将上电命令发送到激光电源开关，上电命令被配置为能够启动电力从电源向激光器的流动。在下面结合特定示例性实施例并参照附图详细描述本专利技术的这些和其他特征、方面和优点，贯穿附图，相同的符号表示相同的部件。然而，详细描述和附图仅描述和说明本专利技术的特定示例实施例，因此不被视为限制其范围，因为本专利技术可以包含其他同等有效的实施例。附图说明图1是根据本专利技术的一个示例实施例的激光雕刻机的示意图。图2是根据本专利技术的一个示例实施例的确保激光雕刻机的安全关键功能的方法的流程图。图3是根据本专利技术的另一示例实施例的确保激光雕刻机的安全关键功能的方法的流程图。具体实施方式图1示出激光雕刻机100。在一个示例实施例中，激光雕刻机100包括各种传感器。例如，在一个示例实施例中，激光雕刻机100包括：风扇传感器101，其被配置为能够感测风扇105的操作状态；空气传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于激光雕刻机装置的安全关键微控制器，所述安全关键微控制器包括：/n处理器，其被配置为能够：/n从激光电机控制器获取命令；/n从一个或两个以上传感器获取传感器数据，所述一个或两个以上传感器中的每个的传感器数据与激光雕刻机装置的相应组件的操作状态相对应；/n针对所述一个或两个以上传感器中的每个，基于相应传感器数据来确定相应传感器所对应的激光雕刻机的组件的运转状态；/n基于针对全部的所述一个或两个以上传感器的确定的运转状态，将上电命令发送到激光电源开关以启动电力从电源向激光器的流动，其中，用于执行激光工作的激光器的操纵由激光电机控制器控制，激光电机控制器的所有硬件与安全关键微控制器的所有硬件分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于激光雕刻机装置的安全关键微控制器，所述安全关键微控制器包括：
处理器，其被配置为能够：
从激光电机控制器获取命令；
从一个或两个以上传感器获取传感器数据，所述一个或两个以上传感器中的每个的传感器数据与激光雕刻机装置的相应组件的操作状态相对应；
针对所述一个或两个以上传感器中的每个，基于相应传感器数据来确定相应传感器所对应的激光雕刻机的组件的运转状态；
基于针对全部的所述一个或两个以上传感器的确定的运转状态，将上电命令发送到激光电源开关以启动电力从电源向激光器的流动，其中，用于执行激光工作的激光器的操纵由激光电机控制器控制，激光电机控制器的所有硬件与安全关键微控制器的所有硬件分离。


2.根据权利要求1所述的安全关键微控制器，其中，一个或两个以上组件包括：风扇组件、空气源、水源、盖、开始按钮和激光电源中的一个或两个以上。


3.根据权利要求1所述的安全关键微控制器，其中，处理器还被配置为能够将激光雕刻机的一个或两个以上组件中的每个的运转状态发送到显示装置用于显示。


4.根据权利要求1所述的安全关键微控制器，其中，处理器还被配置为能够：
作为从激光电机控制器获取命令的结果，发送使激光雕刻机的开始按钮被连续激活两次的请求，其中，所述请求在激光雕刻机的显示装置上被显示给用户；
从开始按钮接收确认信号，所述确认信号指示开始按钮已被连续激活两次。


5.根据权利要求4所述的安全关键微控制器，其中，从开始按钮接收到所述确认信号的条件下发生上电命令的发送。


6.根据权利要求1所述的安全关键微控制器，其中，仅在由安全关键微控制器启动的情况下开启从单一的电源向激光器的供电。


7.根据权利要求1所述的安全关键微控制器，其中，所述安全关键微控制器物理地且操作地与激光雕刻机的所有其他组件分离和不同。


8.根据权利要求1所述的安全关键微控制器，其中，处理器还被配置为能够：
确定激光雕刻机的激光器被激活；
作为确定激光器被激活的结果，从多个传感器获取故障数据，所述故障数据与传感器故障安全关键微控制器相对应；
作为获取故障数据的结果，通过禁止从电源向激光器的电力的传递来对激光器进行去激活。


9.一种激光雕刻机装置，所述激光雕刻机装置包括：
一个或两个以上传感器，其均被配置为能够感测激...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·桑格恩，G·A·赫尔曼，B·帕德盖特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世工具公司，
类型：发明
国别省市：美国;US