一种具有自动识别切割状态的激光切割头及识别方法技术

本发明专利技术提供一种具有自动识别切割状态的智能激光切割头及识别方法，涉及激光切割技术领域，包括：准直镜组、聚焦镜组、反射镜模组以及视觉识别系统；激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及反射镜模组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统获取切割过程中的切割状态信息，并对切割状态进行判断；其中，通过切割过程可见光的光强度判断切割割缝的状态；或，对割缝图像信息中的割缝判定区域是否超阈值，且在后的预设个割缝图像信息的割缝判定区域均超阈值时，判定为切割状态异常。本发明专利技术可自动识别切割缝是否切透，是否存在切割黏连和切割不透，在出现切割不透时进行报警提示，同时还可以自动降速切割，保障切割质量。保障切割质量。保障切割质量。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自动识别切割状态的激光切割头及识别方法


[0001]本专利技术涉及激光切割
，尤其涉及一种具有自动识别切割状态的智能激光切割头及识别方法。

技术介绍

[0002]现在激光切割领域得到的广泛的发展，用户对切割的效果、效率、成本要求越来越高；从而对激光切割设备及切割头也提出了很多需求。
[0003]现有技术中，在批量切割过程中，操作人员需要持续监测切割缝的状态，当操作人员监测到未切割透或者切割黏连时，需要停机再次检查确认，并再次操作进行切割未切割透或者切割黏连位置。若出现监测不及时或者不到位的情况，会导致未切割透或者切割黏连未及时处理，进而影响后续工序的进行。
[0004]针对上述问题，现有技术公开了一种具备激光束导向功能的激光自准直仪及其实现方法，该方案包括激光器，沿着该激光器的激光输出光路依次设置的分光镜和准直透镜，以及位于分光镜上方的CCD检测仪，还包括由下往上依次拉直分布的用于定位调距的分划板、用于隔绝强激光的滤光片和用于成像、并带有分化板的目镜；所述目镜位于CCD检测仪的下方，而所述分划板则位于分光镜的正上方。该方案通过设置分划板、滤光片和目镜，在用于实现自准直功能时，待检光学元件反射回来的光束在经由物镜、分光镜反射后成像于分划板上进行定位，然后在经由滤光片衰减强激光回波、并隔绝杂散光后，由目镜把分化板及入射到分化板上的回波激光成像于CCD检测仪的靶面上，经过该种强激光转弱方式的处理，可以使射入的激光光束不会因为光度强而致使CCD检测仪处于饱和的状态，实现检测的方式。
[0005]而该方案虽然实现了基于CCD检测仪的检测，但是无法有效的识别出切割缝的未切割透或者切割黏连状态，进而出现未切割透或者切割黏连时，无法有效的进行报警提示，也无法基于自动控制解决未切割透或者切割黏连位置的处理，影响切割质量，而且为后续工序的制作加工带来问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种具有自动识别切割状态的智能激光切割头，本专利技术可以通过割缝后的反射可见光识别切割状态，实现激光切割过程的自动化程度，提升激光切割质量。
[0007]具有自动识别切割状态的智能激光切割头包括：准直镜组、聚焦镜组、反射镜模组以及视觉识别系统；激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及反射镜模组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统获取切割过程中的切割状态信息，并对切割状态进行判断；其中，对切割状态进行判断包括：通过反射镜模组接收切割过程中割缝散发出的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度，如光强度大于预设阈值，则确定当前
位置的切割状态为切透，并提升切割机头的运行速度；或，对切割状态进行判断包括：实时采集的割缝图像信息，并对割缝图像信息按照预设顺序进行解析，相应得到每个割缝图像信息中的割缝判定区域，当任一割缝图像信息的割缝判定区域超阈值，且所述割缝图像信息在后的预设个割缝图像信息的割缝判定区域均超阈值时，判定为切割状态异常。
[0008]进一步需要说明的是，视觉识别系统包括：储存模块、图像采集模块、图像处理模块、切割区识别模块以及图像比对判断模块；图像采集模块用于按照预设的时间间隔获取割缝图像信息，并基于储存模块中定义的第一储存单元，储存获取的割缝图像信息；图像处理模块用于对第一储存单元储存的割缝图像信息进行处理，得到基于黑白外形轮廓的高温区域和低温区域，并基于储存模块中定义的第二储存单元进行储存；切割区识别模块用于识别高温区域的最小外接矩形作为割缝判定区域；图像比对判断模块用于识别最小外接矩形的宽度信息，当当前割缝图像信息的宽度信息小于预设宽度，且当前割缝图像信息在后的预设个割缝图像信息的宽度信息均小于预设宽度时，判定为切割状态异常，发出提示信息，并向激光切割机发送激光头回退控制指令。
[0009]进一步需要说明的是，视觉识别系统还包括：调焦装置；调焦装置用于获取定义的割缝目标宽度d，并获取实际识别的割缝判定区域宽度e，计算焦点补偿距离h=f*k；其中，割缝宽度差值f为f=d
‑
e，k为比例系数。
[0010]进一步需要说明的是，激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及通过反射镜模组的反射之后聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统设置在反射镜模组的背部，视觉识别系统接收切割过程中割缝散发出，且透过反射镜模组的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度；或，激光束通过反射镜模组的反射之后，再依次经过准直镜组以及聚焦镜组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统设置在反射镜模组的背部，视觉识别系统接收切割过程中割缝散发出，且透过反射镜模组的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度；或，激光束穿过反射镜模组之后，再依次经过准直镜组以及聚焦镜组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统接收反射镜模组反射的切割过程中割缝散发出的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度。
[0011]进一步需要说明的是，反射镜模组设置有第一平面反射镜和第二平面反射镜；准直镜组、聚焦镜组和第一平面反射镜分别设置在激光束的输出光路上；第一平面反射镜与激光束的输出光路呈锐角设置；第一平面反射镜和第二平面反射镜平行设置，激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及反射镜模组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统设置在第二平面反射镜背部，视觉识别系统接收切割过程中割缝散发出，且透过第二平面反射镜的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度。
[0012]进一步需要说明的是，反射镜模组还设置有壳体，壳体的第一端可拆卸连接有第一反射镜座，壳体的第二端可拆卸连接有第二反射镜座；壳体的第一侧壁上开设有光路入口；壳体的第二侧壁上开设有光路出口；第一反射镜座的第一侧壁上呈倾斜方式安装第一平面反射镜，第一平面反射镜靠近光路入口位置设置；第二反射镜座的第一侧壁上呈倾斜方式安装第二平面反射镜，第二平面反射镜靠近光路出口位置设置；第一反射镜座的第二侧壁内部安装有制冷块，第一反射镜座的第二侧壁外侧连接有制冷管路；视觉识别系统安装在壳体的第一侧壁上，视觉识别系统的光路接收端分别与第二平面反射镜的中心以及光路出口共线设置；第一反射镜座的另两个侧壁上分别设置有第一固定座，第一反射镜座与第一固定座之间设置有第一密封槽，第一密封槽内安装有第一密封圈；第一固定座上安装有第一螺钉，第一螺钉上套设有第一调整弹簧；壳体的两端开口，开口的侧壁上设置有螺孔，螺钉与第一螺孔通过螺纹配合，且通过调节第一调节螺钉伸入到螺孔的深度，来调节第一调整弹簧的压缩状态，进而调节第一反射镜座的反射光路；第一反射镜座的第一侧壁开设有嵌入槽，第一平面反射镜安装到嵌入槽内部，并通过螺栓和垫片进行固定连接。
[0013]进一步需要说明的是，还包括传动组件；第二反射镜座的两个侧壁上分别设置有第二固定座，第二反射镜座与第二固定座之间设置有第二密封槽，第二密封槽内安装有第二密封圈；第二固定座上安装有第二螺钉，第二螺钉上套设有第二调整弹簧；第二螺钉与壳体的螺孔通过螺纹配合，且通过第二调节螺钉伸入到螺孔的深度，来压缩第二调整弹簧，调整第二反射镜座的反射光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动识别切割状态的激光切割头，其特征在于，包括：准直镜组、聚焦镜组、反射镜模组以及视觉识别系统；激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及反射镜模组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统获取切割过程中的切割状态信息，并对切割状态进行判断；其中，对切割状态进行判断包括：通过反射镜模组接收切割过程中割缝散发出的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度，如光强度大于预设阈值，则确定当前位置的切割状态为切透，并提升切割机头的运行速度；或，对切割状态进行判断包括：实时采集的割缝图像信息，并对割缝图像信息进行解析，相应得到每个割缝图像信息中的割缝判定区域，当任一割缝图像信息的割缝判定区域超阈值，且所述割缝图像信息在后的预设个割缝图像信息的割缝判定区域均超阈值时，判定为切割状态异常。2.根据权利要求1所述的具有自动识别切割状态的激光切割头，其特征在于，视觉识别系统包括：储存模块、图像采集模块、图像处理模块、切割区识别模块以及图像比对判断模块；图像采集模块用于按照预设的时间间隔获取割缝图像信息，并基于储存模块中定义的第一储存单元，储存获取的割缝图像信息；图像处理模块用于对第一储存单元储存的割缝图像信息进行处理，得到基于黑白外形轮廓的高温区域和低温区域，并基于储存模块中定义的第二储存单元进行储存；切割区识别模块用于识别高温区域的最小外接矩形作为割缝判定区域；图像比对判断模块用于识别最小外接矩形的宽度信息，当当前割缝图像信息的宽度信息小于预设宽度，且当前割缝图像信息在后的预设个割缝图像信息的宽度信息均小于预设宽度时，判定为切割状态异常，发出提示信息，并向激光切割机发送激光头回退控制指令。3.根据权利要求2所述的具有自动识别切割状态的激光切割头，其特征在于，视觉识别系统还包括：调焦装置；调焦装置用于获取定义的割缝目标宽度d，并获取实际识别的割缝判定区域宽度e，计算焦点补偿距离h=f*k；其中，割缝宽度差值f为f=d
‑
e，k为比例系数。4.根据权利要求1或2所述的具有自动识别切割状态的激光切割头，其特征在于，激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及通过反射镜模组的反射之后聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统设置在反射镜模组的背部，视觉识别系统接收切割过程中割缝散发出，且透过反射镜模组的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度；或，激光束通过反射镜模组的反射之后，再依次经过准直镜组以及聚焦镜组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统设置在反射镜模组的背部，视觉识别系统接收切割过程中割缝散发出，且透过反射镜模组的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度；或，激光束穿过反射镜模组之后，再依次经过准直镜组以及聚焦镜组聚焦到加工板材上，
执行切割；视觉识别系统接收反射镜模组反射的切割过程中割缝散发出的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度。5.根据权利要求1或2所述的具有自动识别切割状态的激光切割头，其特征在于，反射镜模组设置有第一平面反射镜和第二平面反射镜；准直镜组、聚焦镜组和第一平面反射镜分别设置在激光束的输出光路上；第一平面反射镜与激光束的输出光路呈锐角设置；第一平面反射镜和第二平面反射镜平行设置，激光束依次经过准直镜组、聚焦镜组以及反射镜模组聚焦到加工板材上，执行切割；视觉识别系统设置在第二平面反射镜背部，视觉识别系统接收切割过程中割缝散发出，且透过第二平面反射镜的切割过程可见光，并解析出切割过程可见光的光强度。6.根据权利要求5所述的具有自动识别切割状态的激光切割头，其特征在于，反射镜模组还设置有壳体，壳体的第一端可拆卸连接有第一反射镜座，壳体的第二端可拆卸连接有第二反射镜座；壳体的第一侧壁上开设有光路入口；壳体的第二侧壁上开设有光路出口；第一反射镜座的第一侧壁上呈倾斜方式安装第一平面反射镜，第一平面反射镜靠近光路入口位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛满钝，陈传明，张永泽，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：