用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统，其中的控制方法包括，获取图像采集装置采集的至少两张目标图像，所述至少两张目标图像包括同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像；根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工时激光焦点的实际位置相对于所需位置的偏移情况；根据所述加工偏移信息，控制激光的工作参数，所述工作参数包括以下至少之一：所述激光切割头的喷嘴所输出的激光的强度、所述激光焦点的位置参数；可同时获得同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像，算法简单、精确度高，实现对激光焦点位置的实时监控与闭环调整。

【技术实现步骤摘要】
用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统
本专利技术涉及激光加工领域，尤其涉及一种用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统。
技术介绍
激光加工过程中，激光焦点相对于喷嘴和加工件的位置，会影响切割质量。尤其在氧气辅助碳钢切割过程中，不合适的焦点位置，会影响用于排渣的割缝宽度，或高能激光束与辅助气体的同轴度，导致断面粗糙、毛刺挂渣、四边不一致等现象。高功率激光切割过程中，随着加工时间增加，镜片、镜筒等部件吸收并积累的热量会持续增加，透镜自身的“热透镜效应”和镜筒受热不均造成的形变，都会引起焦点位置变化，影响切割质量。现有技术中，采用以下方式监控加工区域的图像：1)对于加工区域的图像采集采用脉冲间隔照明的方式，间隔地获取有、无照明的图像序列，经过软件配准后，进行分析，脉冲照明与采集、配准控制程序复杂，并且采样帧率降低，图像不同步；2)采用二向色镜、空心反射镜等装置，将收集到的过程辐射按照波长分成多路，通过多个相机或传感器阵列实现同步采集，实现成本高，且不同相机之间数据匹配难度大。>
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，包括：/n获取图像采集装置采集的至少两张目标图像，所述至少两张目标图像包括同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像；/n根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工时激光焦点的实际位置相对于所需位置的偏移情况；/n根据所述加工偏移信息，控制激光的工作参数，所述工作参数包括以下至少之一：/n所述激光切割头的喷嘴所输出的激光的强度、所述激光焦点的位置参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，包括：
获取图像采集装置采集的至少两张目标图像，所述至少两张目标图像包括同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像；
根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工时激光焦点的实际位置相对于所需位置的偏移情况；
根据所述加工偏移信息，控制激光的工作参数，所述工作参数包括以下至少之一：
所述激光切割头的喷嘴所输出的激光的强度、所述激光焦点的位置参数。


2.根据权利要求1所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，所述含照明光图像包括：
表征喷嘴轮廓的像素部分；
表征熔池的像素部分；
所述无照明光图像包括：
表征熔池的像素部分。


3.根据权利要求2所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，包括：
根据所述至少两张目标图像，确定所述喷嘴的喷嘴轮廓信息以及所述熔池的熔池轮廓信息；所述喷嘴轮廓信息表征了喷嘴轮廓的像素点在图像坐标系中的位置，所述熔池轮廓信息表征了熔池轮廓的像素点在所述图像坐标系中的位置；
根据所述喷嘴轮廓信息和所述熔池轮廓信息，确定所述加工偏移信息。


4.根据权利要求3所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，根据所述至少两张目标图像，确定所述喷嘴的喷嘴轮廓信息以及所述熔池的熔池轮廓信息，包括：
根据所述含照明光图像中各像素点的灰度值，以及喷嘴轮廓对应的像素阈值，在所述含照明光图像中确定所述喷嘴轮廓信息；
根据所述无照明光图像中各像素点的灰度值，以及熔池轮廓对应的像素阈值，在所述无照明光图像中确定所述熔池轮廓信息。


5.根据权利要求4所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，所述加工偏移信息，包括加工平面偏移信息；
根据所述喷嘴轮廓信息和所述熔池轮廓信息，确定所述加工偏移信息，具体包括：
根据所述喷嘴轮廓信息，确定喷嘴中心信息，所述喷嘴中心信息表征了喷嘴轮廓的中心在所述图像坐标系中的位置；
根据所述熔池轮廓信息，确定激光焦点信息，所述激光焦点信息表征了激光的焦点在所述图像坐标系中的位置；
根据所述喷嘴中心信息和所述激光焦点信息，确定所述加工偏移信息。


6.根据权利要求4所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，所述加工偏移信息，包括高度偏移信息；
根据所述喷嘴轮廓信息和所述熔池轮廓信息，确定所述加工偏移信息，具体包括：
根据所述熔池轮廓信息，确定熔池的宽度信息；
根据所述宽度信息，确定所述加工偏移信息。


7.根据权利要求3所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，根据所述至少两张目标图像，确定所述喷嘴的喷嘴轮廓信息以及所述熔池的熔池轮廓信息之后，还包括：
根据所述喷嘴轮廓信息，确定喷嘴状态信息，所述喷嘴状态信息表征了所述喷嘴的受损情况。


8.根据权利要求7所述的用于监控和调整激光加工的控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述喷嘴状态信息，触发所述喷嘴的更换。


9.一种用于监控和调整激光加工的控制系统，其特征在于，包括图像采集装置、激光切割头、照明光源和上位机，所述激光切割头被配置为能够被所述上位机直接或间接控制；
所述照明光源用于持续对激光作用区域的图像补充照明光；
所述激光切割头用于通过喷嘴输出加工激光，对待加工物体进行激光加工；
所述图像采集装置为多通道图像采集装置，用于采集激光作用区域的图像，形成至少两张目标图像，并反馈给所述上位机，所述至少两张目标图像包括同一时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢琳，郭震东，何鑫锋，董小龙，刘立涛，
申请(专利权)人：上海柏楚数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31