CN108746999A - 一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，公开了一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，首先，机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在机器人上的激光头移动至功率计的正上方，再通过机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；接着，工艺柜控制器向激光器发送第二出光命令，以使激光器发射激光，并经激光头聚焦后照射在功率计上；最后，通过工艺柜控制器获取照射在功率计上的激光功率值，并在判定激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。该监测方法通过实际照射到工件表面的激光功率来判断保护透镜的表面洁净度是否达标，既能有效保证保护镜片的表面洁净度达标，又能避免保护镜片的浪费。

Description

一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是涉及一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法。

背景技术

在激光焊接的过程中，金属材料被激光照射后会发生剧烈的汽化和蒸发，导致产生焊接烟尘和飞溅，这些焊接烟尘和飞溅有可能沿着光路飞入激光头，并附着在激光头聚焦透镜的保护镜片上。一旦保护镜片沾染上一定数量的焊接烟尘和飞溅，就会导致激光的透射率显著下降，从而导致实际照射到工件表面上的激光功率显著降低，进而导致影响焊缝质量。因此，监测激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度，并及时更换表面洁净度不达标的保护镜片是保证激光焊接质量的必要工序。

目前，现有监测激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度的方法主要是定期更换保护透镜，即统计新的保护透镜更换后进行激光焊接的次数，当激光焊接次数达到预设的焊接次数(该预设的焊接次数根据长期实践得出的保护镜片的使用寿命的经验值来设定)时，则对保护透镜进行更换，以保证激光焊接质量。但是，当预定的焊接次数设定过高时，会造成保护镜片的表面洁净度不达标，从而导致实际照射到工件表面上的激光功率不足，进而导致影响激光焊接质量；而当预设的焊接次数设定过低时，则会造成保护镜片的浪费，从而导致成本较高。此外，由于焊接烟尘和飞溅具有一定的随机性，即使预设的焊接次数设定的很低，也很难保证保护镜片的表面洁净度始终达标，因此导致难以完全保证激光焊接质量，其仍然存在品质风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其能够有效保证保护镜片的表面洁净度达标，并能避免保护镜片的浪费。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，包括：

机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方；

在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；

所述工艺柜控制器根据所述第一出光命令，向激光器发送第二出光命令，以使所述激光器发射激光，并经激光头聚焦后照射在所述功率计上；

所述工艺柜控制器获取照射在所述功率计上的激光功率值；

所述工艺柜控制器在判定所述激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。

作为优选方案，在所述工艺柜控制器在判定所述激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标之后还包括：

所述工艺柜控制器向所述机器人发出更换激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号。

作为优选方案，在所述工艺柜控制器向所述机器人发出更换激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号之后还包括：

所述机器人向所述主线控制器发出更换所述激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号，以使所述主线控制器控制主线停止运转。

作为优选方案，所述机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方具体包括：

所述机器人响应所述主线控制器发送的测功率指令，调用测功率程序；

所述机器人根据所述测功率程序，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方。

作为优选方案，所述在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令具体包括：

在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人获取所述激光头到所述功率计的距离；

所述机器人在判定所述激光头到所述功率计的距离大于等于预设的第一距离并且小于等于预设的第二距离时，向所述工艺柜控制器发送第一出光命令。

作为优选方案，所述第一距离为60cm，所述第二距离为90cm。

作为优选方案，所述工艺柜控制器获取照射在所述功率计上的激光功率值具体包括：

所述工艺柜控制器接收所述功率计以模拟量形式反馈的测量结果；

所述工艺柜控制器将所述测量结果换算成激光功率，以获取照射在所述功率计上的激光功率值。

作为优选方案，在所述机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方之前还包括：

获取所述主线控制器对车辆的计数值；

所述主线控制器在所述计数值达到预设的计数值时，向所述机器人发送测功率指令。

作为优选方案，所述机器人为激光焊接机器人。

作为优选方案，所述工艺柜控制器为可编程逻辑控制器，所述主线控制器为可编程逻辑控制器。

本发明提供一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，首先，机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在机器人上的激光头移动至功率计的正上方，并在激光头移动至功率计的正上方后，通过机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；接着，工艺柜控制器根据第一出光命令向激光器发送第二出光命令，以使激光器发射激光，并经激光头聚焦后照射在功率计上；最后，通过工艺柜控制器获取照射在功率计上的激光功率值，并在判定激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。该监测方法通过实际照射到工件表面的激光功率来判断保护透镜的表面洁净度是否达标，以提高保护透镜表面洁净度判断的可靠性，从而确保能够准确判断出保护透镜的表面洁净度是否达标，进而确保既能有效保证保护镜片的表面洁净度达标，又能避免保护镜片的浪费。

附图说明

图1是本发明实施例中的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法的流程图；

图3是本发明实施例中的步骤S11的流程图；

图4是本发明实施例中的步骤S12的流程图；

图5是本发明实施例中的步骤S14的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法是在激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测系统上进行的，为了更加清楚地理解所述激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法的执行过程，在此对激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测系统进行适当的说明。如图1所示，其是本发明实施例中的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度监测系统的结构示意图，所述激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度监测系统包括主线控制器、机器人以及设置在所述机器人上的激光头、激光器、工艺柜控制器、功率计和触摸屏等，所述主线控制器与机器人通过EIP网络进行数据通信，所述机器人、所述激光器和所述激光头通过DeviceNet网络与所述工艺柜控制器进行数据通信，所述功率计将吸收的激光能量转化为模拟量传给所述工艺柜PLC，所述工艺柜PLC与所述触摸屏电连接，所述激光头与所述激光器组成激光加工系统，用于输出设定功率和光斑直径的激光。

如图2所示，本发明优选实施例的一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，包括：

S11，机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方；

S12，在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；

S13，所述工艺柜控制器根据所述第一出光命令，向激光器发送第二出光命令，以使所述激光器发射激光，并经激光头聚焦后照射在所述功率计上；

S14，所述工艺柜控制器获取照射在所述功率计上的激光功率值；

S15，所述工艺柜控制器在判定所述激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。

在本发明实施例中，机器人首先响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方，并在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，通过所述机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；接着，所述工艺柜控制器根据所述第一出光命令向激光器发送第二出光命令，以使所述激光器发射激光，并经所述激光头聚焦后照射在所述功率计上；最后，通过所述工艺柜控制器获取照射在所述功率计上的激光功率值，并在判定所述激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。该监测方法通过实际照射到工件表面的激光功率来判断保护透镜的表面洁净度是否达标，以提高所述保护透镜表面洁净度判断的可靠性，从而确保能够准确判断出所述保护透镜的表面洁净度是否达标，进而确保即能有效保证所述保护镜片的表面洁净度达标，又能避免所述保护镜片的浪费。

此外，在本发明实施例中，需要说明的是，所述激光功率阈值由能够形成良好焊缝的最小激光功率确定。具体地，在更换新的激光头聚焦透镜的保护镜片后，在其它焊接工艺参数不变的情况下，逐渐降低设定的激光功率进行激光焊接，以获得能够形成良好焊缝的最小激光功率；在重新更换新的激光头聚焦透镜的保护镜片后，将激光出光功率设定为最小激光功率，以使激光器以最小激光功率发射激光，并经所述激光头聚焦后照射在所述功率计上，最终将所述功率计的测量出的激光功率值作为所述激光功率阈值。

在本发明实施例中，为了及时提醒用户更换所述激光头聚焦透镜保护镜片，在本实施例中的所述步骤S15之后还包括：

所述工艺柜控制器向所述机器人发出更换激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号。

在判定所述激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标之后，通过所述工艺控制柜向所述机器人发出更换所述激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号，以及时提醒用户更换所述激光头聚焦透镜保护镜片，从而确保所述激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度能够达标。

在本发明实施例中，为了便于用户及时更换所述激光头聚焦透镜保护镜片，本实施例中在所述工艺柜控制器向所述机器人发出更换激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号之后还包括：

所述机器人向所述主线控制器发出更换所述激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号，以使所述主线控制器控制主线停止运转，从而便于用户及时更换所述激光头聚焦透镜保护镜片。

此外，在本发明实施例中，需要说明的是，为了在所述激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度达标时，所述机器人能够继续工作，本实施例中的所述激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法还包括：

在所述激光器发出的激光照射至所述功率计后，所述工艺柜控制器向所述机器人发送出光完成信号；

所述机器人根据所述工艺柜控制器反馈的出光完成信号，返回原点。

如图3所示，为了使设置在所述机器人上的激光头准确移动至所述功率计的正上方，本实施例中的所述步骤S11具体包括：

S111，所述机器人响应所述主线控制器发送的测功率指令，调用测功率程序；

S112，所述机器人根据所述测功率程序，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方。

如图4所示，为了避免照射在所述功率计上的激光由于能量密度过大而损坏所述功率计，本实例中的所述步骤S12具体包括：

S121，在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人获取所述激光头到所述功率计的距离；

S122，所述机器人在判定所述激光头到所述功率计的距离大于等于预设的第一距离并且小于等于预设的第二距离时，向所述工艺柜控制器发送第一出光命令。

通过将所述激光头到所述功率计的距离设置在所述第一距离和所述第二距离之间，以确保所述激光垂直入射在功率计的正中心且光斑面积超过功率计面积的一半，从而降低照射在所述功率计上的激光的能量密度，进而避免损坏所述功率计。

在本发明实施例中，所述第一距离和所述第二距离可以根据实际使用要求设置，如将所述第一距离设置为55cm、60cm和65cm等，将所述第二距离设置为85cm、90cm和95cm等，只需确保所述激光垂直入射在功率计的正中心且光斑面积超过功率计面积的一半即可。优选地，本实施例中的所述第一距离为60cm，所述第二距离为90cm。

如图5所示，为了使所述工艺柜控制器能够准确获取照射在所述功率计上的激光功率值，本实施例中的所述步骤S14具体包括：

S141，所述工艺柜控制器接收所述功率计以模拟量形式反馈的测量结果；

S142，所述工艺柜控制器将所述测量结果换算成激光功率，以获取照射在所述功率计上的激光功率值。

此外，在本发明实施例中，为了让用户知晓照射在所述功率计上的激光功率值，在本实施例中的所述步骤S14之后还包括：

将所述工艺柜控制器获取的照射在所述功率计上的激光功率值显示在所述触摸屏上。

在发明实施例中，为了在每生产一定数量的车辆后，能够及时对所述激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度进行检测，以确保在所述激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标时，能够及时更换所述激光头聚焦透镜保护镜片，在本实施例中的所述步骤S11之前还包括：

获取所述主线控制器对车辆的计数值；

所述主线控制器在所述计数值达到预设的计数值时，向所述机器人发送测功率指令。

在本发明实施例中，为了实现车辆的焊接，本实施例中的所述机器人为激光焊接机器人。

在本发明实施例中，为了降低成本和确保控制的稳定性，优选地，本实施例中的所述工艺柜控制器为可编程逻辑控制器，所述主线控制器为可编程逻辑控制器。当然，在本发明实施例中，所述工艺柜控制器和所述主线控制器也可以采用其它控制器，只需满足有利于降低成本和确保控制的稳定性即可，在此不做更多的赘述。

综上，本发明提供一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，首先，机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在机器人上的激光头移动至功率计的正上方，并在激光头移动至功率计的正上方后，通过机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；接着，工艺柜控制器根据第一出光命令向激光器发送第二出光命令，以使激光器发射激光，并经激光头聚焦后照射在功率计上；最后，通过工艺柜控制器获取照射在功率计上的激光功率值，并在判定激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。该监测方法通过实际照射到工件表面的激光功率来判断保护透镜的表面洁净度是否达标，以提高保护透镜表面洁净度判断的可靠性，从而确保能够准确判断出保护透镜的表面洁净度是否达标，进而确保即能有效保证保护镜片的表面洁净度达标，又能避免保护镜片的浪费。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，包括：

机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方；

在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令；

所述工艺柜控制器根据所述第一出光命令，向激光器发送第二出光命令，以使所述激光器发射激光，并经激光头聚焦后照射在所述功率计上；

所述工艺柜控制器获取照射在所述功率计上的激光功率值；

所述工艺柜控制器在判定所述激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标。

2.如权利要求1所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，在所述工艺柜控制器在判定所述激光功率值小于预设的激光功率阈值时，判定激光头聚焦透镜保护镜片的表面洁净度不达标之后还包括：

所述工艺柜控制器向所述机器人发出更换激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号。

3.如权利要求2所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，在所述工艺柜控制器向所述机器人发出更换激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号之后还包括：

所述机器人向所述主线控制器发出更换所述激光头聚焦透镜保护镜片的报警信号，以使所述主线控制器控制主线停止运转。

4.如权利要求1-3任一项所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，所述机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方具体包括：

所述机器人响应所述主线控制器发送的测功率指令，调用测功率程序；

所述机器人根据所述测功率程序，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方。

5.如权利要求1-3任一项所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，所述在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人向工艺柜控制器发送第一出光命令具体包括：

在所述激光头移动至所述功率计的正上方后，所述机器人获取所述激光头到所述功率计的距离；

所述机器人在判定所述激光头到所述功率计的距离大于等于预设的第一距离并且小于等于预设的第二距离时，向所述工艺柜控制器发送第一出光命令。

6.如权利要求5所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，所述第一距离为60cm，所述第二距离为90cm。

7.如权利要求1-3任一项所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，所述工艺柜控制器获取照射在所述功率计上的激光功率值具体包括：

所述工艺柜控制器接收所述功率计以模拟量形式反馈的测量结果；

所述工艺柜控制器将所述测量结果换算成激光功率，以获取照射在所述功率计上的激光功率值。

8.如权利要求1-3任一项所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，在所述机器人响应主线控制器发送的测功率指令，控制设置在所述机器人上的激光头移动至功率计的正上方之前还包括：

获取所述主线控制器对车辆的计数值；

所述主线控制器在所述计数值达到预设的计数值时，向所述机器人发送测功率指令。

9.如权利要求1-3任一项所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，所述机器人为激光焊接机器人。

10.如权利要求1-3任一项所述的激光头聚焦透镜保护镜片表面洁净度的监测方法，其特征在于，所述工艺柜控制器为可编程逻辑控制器，所述主线控制器为可编程逻辑控制器。