一种激光加工的防碰撞保护系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光加工的防碰撞保护系统及方法，涉及激光加工技术领域。该激光加工的防碰撞保护硬件系统，包括装置本体和检查机构，所述装置本体的一侧分别设置有电气柜、数控系统和激光器，所述数控系统上设置有激光器通讯电缆，所述电气柜内设置有伺服驱动器和声音监控装置。该激光加工的防碰撞保护系统及方法，通过声发射传感器被动采集设备运行和碰撞的声音数据，声音监控装置进行分析判断处理，当碰撞时发生得噪声频率超过设定阀值，通过总线发送信号到系统停机。声信号传递速率快，可以有效在控制上防碰撞。声发射传感器安装简单可应用于各种激光头，不需要更改切割机结构，不影响激光切割机的加工精度。不影响激光切割机的加工精度。不影响激光切割机的加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种激光加工的防碰撞保护系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，具体为一种激光加工的防碰撞保护系统及方法。

技术介绍

[0002]激光切割机应用于各个领域，汽车行业、航空航天行业、工程机械、医疗、冶金等制造行业，可对各种不同材质的钢、合金、铜、铝等金属板材、管材切割。然而从平面切割到复杂曲面结构的3D切割，都会面临一个问题就是，激光头可能会与工件、夹具发生碰撞，损伤切割头，切割头本身价格昂贵，更换维修更会影响生产制造，所以需要解决这个问题。
[0003]通过检索查到以下专利方法：
[0004]专利CN 102794570 B公开了激光切割机防碰撞装置，切割头与防碰撞基体连接，防撞体与割炬升降装置连接到一起，防碰撞基体与防撞体通过磁铁连接，感应开关固定于所述防碰撞基体上，通过弹性触头感应开关感应切割头部分是否遭到碰撞并传信于激光切割机的PLC控制系统。除了可使切割头在遭到撞击后，切割头可自动脱开，系统也可使切割机停止运行。可保护切割头。但是装置结构复杂并且通过磁力连接，刚性不足影响加工精度，切割头脱开可能会出现光纤与激光头镜片损伤。另外弹性触头形变达到一定程度之后才会触发感应信号到系统，延迟较高。
[0005]专利CN 110549010 A专利技术公开了一种可在出现碰撞时切割头自动停止运作的激光切割机，包括切割机本体、激光头本体和活动车架。激光头本体的侧面设置有防碰撞安装架，碰撞防损安装座的内部设置有侧向缓冲夹持模块，缓冲夹持模块内置缓冲弹簧，出现碰撞时，贴合限位轮、侧限位轮和对应缓冲模块配合下，可以起到碰撞缓冲防护作用。切割头碰撞时产生位移，感应开关传递信号到系统停机，防止损失扩大。但是装置结构复杂并且连接缓冲弹簧，切割头高速运动惯性会压缩弹簧产生位移，影响加工精度。切割头产生位移后，触点开关传递信号到系统停机，延迟较高。
[0006]综上可见，现有技术中，对于通过切割头采用弹簧、磁铁的形式与传动部件连接，可以对切割头碰撞产生一定的缓冲保护作用，但是激光加工激光头移动速度很快，通过弹性形变触发和位移触发的电信号有一定延迟时间，很可能将会出现切割头硬碰撞导致伺服电机过载才停机或者直接卡住，另外信号传递到PLC进行处理也有较长的延迟。

技术实现思路

[0007](一)解决的技术问题
[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种激光加工的防碰撞保护系统及方法，解决了现有技术中，对于通过切割头采用弹簧、磁铁的形式与传动部件连接，可以对切割头碰撞产生一定的缓冲保护作用，但是激光加工激光头移动速度很快，通过弹性形变触发和位移触发的电信号有一定延迟时间，很可能将会出现切割头硬碰撞导致伺服电机过载才停机或者直接卡住，另外信号传递到PLC进行处理也有较长的延迟的问题。
[0009](二)技术方案
[0010]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种激光加工的防碰撞保护硬件系统，包括装置本体和检查机构，所述装置本体的一侧分别设置有电气柜、数控系统和激光器，所述数控系统上设置有激光器通讯电缆，所述电气柜内设置有伺服驱动器和声音监控装置，所述声音监控装置上设置有工业以太网电缆电缆，所述装置本体上设置有与伺服驱动器配合设置的伺服电机，所述伺服电机的下方设置有激光加工头，所述激光加工头的侧面设置有声发射传感器，所述声发射传感器上设置有声发射传感器电缆，所述声音监控装置包括声音接收采集和分析功能。
[0011]一种激光加工的防碰撞保护模块系统，包括信息采集模块、数据分析模块、数据处理模块和执行指令模块；
[0012]其中，信息采集模块，用于通过被动声纳也就是声发射传感器的被动采集激光切割机正常工作各部位产生的噪音频率，以及发生碰撞噪音频率；
[0013]数据分析模块，即声音监控装置，分析采集到的各种频率，根据设定的安全阀值判断噪声类别，将报警信息发送到数据处理模块；
[0014]数据处理模块，接收数据分析模块发来的报警信息，启动防碰撞程序；
[0015]执行指令模块，接到数据处理模块指令做出相应动作，保护设备；
[0016]工作时，通过采用声发射传感器被动采集激光切割机运行噪声频率，碰撞频率信息；
[0017]同时，通过采用声音监控装置分析激光切割机噪声信息，对危险碰撞做出判断；
[0018]其中，对于激光切割机处理危险信息执行动作是采用数控系统直接通过以太网接收声音监控装置的信息对设备动作处理，非采用PLC的形式，响应时间大幅提高。
[0019]一种激光加工的防碰撞保护的方法，包括上述所述的激光加工的防碰撞保护硬件系统和上述所述的激光加工的防碰撞保护模块系统，具体操作如下：
[0020]S1、将不同碰撞情况所对应的频率制作成频率表，同时定义安全频率，安全振铃计数次数，并存储于数控系统内；
[0021]S2、当碰撞发生时，声音接收装置实时监控声音信号，并经过信号处理器处理获得其对应的电信号；
[0022]S3、根据电信号对应的声音频率对应频率表判断出当前碰撞情况，若对应为等离子、反渣飞溅的频率，则认定为设备噪音，返回至步骤S2，若不为等离子、反渣飞溅的频率，则认定为碰撞噪音，其中，碰撞噪音包括脉冲式碰撞噪音，脉冲式碰撞噪音为偶尔一次加工的零件翘起碰触，即振铃计数，所形成的超过阈值的电信号的振荡波虽然超过阀值，但是次数很低的情况，被激光切割头碰掉没有造成损伤；
[0023]S4、统计振铃计数，若振铃计数等于1，则判定为脉冲式碰撞，返回至步骤S2，若振铃计数大于1，则将振铃计数发送至数控系统；
[0024]S5、数控系统控制激光器停止出光，同时启动退刀程序；
[0025]S6、数控系统控制伺服驱动器和伺服电机停止工作，随后控制传动机构退刀；
[0026]S7、检查机构判断设备是否存在损伤，以此判断碰撞是否严重，若严重，则停机处理，并进行维修，维修完成后进行下一步操作，若不严重，则进行复位操作，随后进行下一步操作；
[0027]S8、进行断点程序的重启。
[0028](三)有益效果
[0029]本专利技术提供了一种激光加工的防碰撞保护系统及方法。具备以下有益效果：
[0030]该激光加工的防碰撞保护系统及方法，通过声发射传感器被动采集设备运行和碰撞的声音数据，声音监控装置进行分析判断处理，当碰撞时发生得噪声频率超过设定阀值，通过总线发送信号到系统停机。声信号传递速率快，可以有效在控制上防碰撞。声发射传感器安装简单可应用于各种激光头，不需要更改切割机结构，不影响激光切割机的加工精度。
附图说明
[0031]图1为本专利技术结构示意图；
[0032]图2为本专利技术工作流程示意图。
[0033]图中：1、声发射传感器；2、伺服电机；3、激光加工头；4、声发射传感器电缆；5、伺服驱动器；6、声音监控装置；7、电气柜；8、工业以太网电缆电缆；9、数控系统；10、激光器；11、激光器通讯电缆。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光加工的防碰撞保护硬件系统，包括装置本体和检查机构，其特征在于：所述装置本体的一侧分别设置有电气柜(7)、数控系统(9)和激光器(10)，所述数控系统(9)上设置有激光器通讯电缆(11)，所述电气柜(7)内设置有伺服驱动器(5)和声音监控装置(6)，所述声音监控装置(6)上设置有工业以太网电缆电缆(8)，所述装置本体上设置有与伺服驱动器(5)配合设置的伺服电机(2)，所述伺服电机(2)的下方设置有激光加工头(3)，所述激光加工头(3)的侧面设置有声发射传感器(1)，所述声发射传感器(1)上设置有声发射传感器电缆(4)，所述声音监控装置(6)包括声音接收装置和信号处理器。2.一种激光加工的防碰撞保护模块系统，其特征在于：包括信息采集模块、数据分析模块、数据处理模块和执行指令模块；其中，信息采集模块，用于通过被动声纳也就是声发射传感器的被动采集激光切割机正常工作各部位产生的噪音频率，以及发生碰撞噪音频率；数据分析模块，即声音监控装置(6)，分析采集到的各种频率，根据设定的安全阀值判断噪声类别，将报警信息发送到数据处理模块；数据处理模块，接收数据分析模块发来的报警信息，启动防碰撞程序；执行指令模块，接到数据处理模块指令做出相应动作，保护设备；工作时，通过采用声发射传感器被动采集激光切割机运行噪声频率，碰撞频率信息；同时，通过采用声音监控装置(6)分析激光切割机噪声信息，对危险碰撞做出判断；其中，对于激光切割机处理危险信息执行动作是采用数控系统直接通过以太网...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，范荣博，吴晓操，宋铁，侯寰超，张继桥，徐鑫，计景华，霍仁杰，章翔，傅欢，李园园，汪正龙，
申请(专利权)人：泰尔重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：