CN111230324A - 一种激光切割头的防撞控制方法及防撞控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光切割头防撞控制方法及防撞控制装置，该方法包括：在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号；信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号；运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；判断所述直线距离值是否达到预设的安全阈值；在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号；所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作。上述方法可以提前检测到障碍物，避免激光切割头与障碍物发生直接碰撞。

Description

一种激光切割头的防撞控制方法及防撞控制装置

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光切割头防撞控制方法及防撞控制装置。

背景技术

激光切割设备在进行板材切割加工时，板材表面有时会存在工件翘起或凸起的障碍，传统的激光切割设备的底部随动感应头无法检测到翘起较高的障碍物，导致激光头在碰到障碍物后无法及时停止动作，导致激光头底部套件损坏甚至损坏机床；另外，激光头的直接撞击会导致已经加工完成的工件损坏甚至报废。

为解决上述问题，现有的解决方式有通过在激光头上或者在激光头与Z轴连接处安装机械位移开关，当激光头碰撞到障碍物时，位移开关会检测到激光头的位移变化，控制系统控制激光头执行刹车或者避让动作。但是该种方式存在以下缺陷：1、该方式为接触式碰撞，反复的碰撞会导致激光头自身结构或者激光头相对机床的位置发生变化，导致激光头的加工精度降低，同时容易污染激光头内部光路；2、由于运动控制系统在检测到碰撞信号时，激光头已经接触到障碍物，激光头极易发生躲避不及时的问题，造成激光头损坏。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种激光切割头的防撞控制方法，该方法可以提前能检测到障碍物并依据检测到的信号做出对应的避障操作，以免激光切割头与障碍物发生直接碰撞。

(二)技术方案

为了达到上述的目的，本发明提供一种激光切割头的防撞控制方法，其包括：

S1、在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号；

S2、信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号；

S3、运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；

S4、判断所述直线距离值是否达到预设的安全阈值；

S5、在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号；

S6、所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作。

优选地，所述步骤S5包括：

S51、判断所述直线距离值是否大于预设的第一安全阈值；

S52、在所述直线距离值不大于所述第一安全阈值时，判断所述直线距离值是否大于第二安全阈值，其中，所述第一安全阈值大于所述第二安全阈值；

S53a、在所述直线距离值大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号；

S53b、在所述直线距离值不大于第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号。

优选地，所述步骤S53a包括：

S531、判断所述直线距离值的变化趋势是否为距离递减；

S532a、在所述直线距离值的变化趋势是距离递减时，则所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号；

S532b、在所述直线距离值的变化趋势不是距离递减时，则所述运算控制系统向所述驱动电机发送低等避障信号。

优选地，所述步骤S51包括：

S511、在所述直线距离值达到所述第一安全阈值的时刻时，记录集成在所述运算控制器上的时间计数器上的时刻为第一时刻t1；

S512、判断t1时刻起的t1+T时间内，检测到的所述直线距离值是全部小于所述第一安全阈值；

S513a、在检测到的所述直线距离值是全部小于所述第一安全阈值时，进入步骤S52；

S513b、在检测到的所述直线距离值不是全部小于所述第一安全阈值时，返回步骤S511。

优选地，所述步骤S52包括：

S521、在所述直线距离值达到所述第二安全阈值的时刻时，记录集成在运算控制器上的时间计数器上的时刻为第二时刻t2；

S522、判断t2时刻起的t2+T时间内，检测到的直线距离值是否大于第二安全阈值；

S523a、在检测到的直线距离值是大于第二安全阈值时，进入步骤S53a；

S523b、在检测到的直线距离值是不大于第二安全阈值时，进行高等避障操作。

优选地，在所述步骤S6之后，还包括:

S61、所述运算控制系统向所述激光切割头发送停止发射激光的信号。

优选地，在所述步骤S2之前，还包括：

F21、判断所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔是否小于预设时间间隔；

F22a、在所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔小于预设时间间隔时，则判断为受到同一障碍物接近所述感应组件所触发的所述电容感应信号，进入步骤S2；

F22b、在所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔不小于预设时间间隔时，则不能判断为受到同一障碍物接近所述感应组件所触发的所述电容感应信号，返回步骤S1。

优选地，所述步骤S3中，所述预设的距离算法包括：

通过测距转换公式将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；所述测距转换公式为D＝F/100，D为所述直线距离值，单位为mm；F为所述频率信号值，单位为Hz。

进一步地，本发明还提供一种激光切割头的防撞控制装置，其包括：

运算控制系统以及与运算控制系统均电连接的激光切割头、信号检测处理电路、驱动电机和制动机构；

所述运算控制系统基于上述的一种激光切割头的防撞控制方法与所述激光切割头、所述信号检测处理电路、所述驱动电机和所述制动机构交互。

优选地，所述激光切割头包括：

连接座，所述连接座包括具有中空通道的安装圆台以及设置于所述安装圆台的第一端上的连接法兰板，所述安装圆台的直径从第一端向第二端逐渐缩小；

激光头喷嘴，所述激光头喷嘴与所述安装圆台的第二端对接，且所述激光头喷嘴内形成有喷射通道，所述喷射通道与所述中空通道连通；

感应组件，所述感应组件为中空圆台状且套设于所述安装圆台外；

绝缘组件，所述绝缘组件设置于所述感应组件与所述连接座之间，以使得所述感应组件与所述连接座之间绝缘；

屏蔽组件，所述屏蔽组件设置于所述感应组件与所述绝缘组件之间，以使得所述感应组件与所述连接座之间信号屏蔽。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：在上述技术方案中，激光切割头在切割工件时，当工件形状发生变化或表面出现凹凸不平的障碍时，激光切割头上的感应组件与工件表面形成电容的两个极板，此时的检测到的电容信号称为电容感应信号。感应组件为电容式传感器，利用感应组件来检测障碍物的，这样做有几个好处：1、以非接触式的方式进行检测，不会对激光切割头造成损伤，与接触式的检测方法相比，可实现高速响应。2、结构简单，能工作在污染物、辐射及强磁场等恶劣环境中，同时还能保持较高的精度。3、采用单电容传感器能检测到较远处的障碍物。4、感应组件选用了温度膨胀系数小的材料，其几何尺寸为圆锥形套环，结构稳定，能应对广泛的温度范围。

而信号检测处理电路与感应组件电连接，信号检测处理电路接收电容感应信号，并通过振荡、滤波、放大、整形的处理，得到对应的频率信号，传输到运算控制系统。运算控制系统依据预设的距离算法距离数据将频率信号换算为感应组件与障碍物的直线距离值，再将直线距离值与预设的安全阈值作对比，判断激光切割头是否处于安全状况，若达到预设的安全阈值则向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号。驱动电机或制动机构接收避障信号，并驱动激光切割头执行对应的避障操作。

附图说明

图1为本发明一实施例的激光切割头控制方法的流程示意图；

图2为图1的激光切割头控制方法的步骤S5的具体流程示意图；

图3为图2中的步骤S54的具体流程示意图；

图4为图2中的步骤S51的具体流程示意图；

图5为图2中的步骤S53之前的一个步骤的具体流程示意图；

图6为图1的激光切割头控制方法的步骤S6的具体流程示意图；

图7为图1的激光切割头控制方法的步骤S2之前的一个步骤的具体流程示意图。

图8为本发明一实施例的激光切割头控制方法的完整判断逻辑流程；

图9为本发明一实施例的激光切割头的结构示意图；

图10为图9的激光切割头的截面结构示意图。

【附图标记说明】

10：连接法兰板；11：安装圆台；

20：法兰板绝缘层；21：过渡处绝缘层；22：安装圆台绝缘层；

30：法兰板屏蔽层；31：安装圆台屏蔽层；

40：填充层；

50：避障感应套环；

60：喷嘴屏蔽罩；

70：激光头喷嘴；

80：喷嘴锁紧环；

90：锁紧螺栓；

110：中空通道；111：喷射通道。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解本发明实施例的方案，以下对本发明实施例的装置进行概述说明。

如图1所示，本发明提供一种激光切割头的防撞控制方法，包括：

S1、在激光切割头接近障碍物时，激光切割头上的感应组件产生电容感应信号；

S2、信号检测处理电路接收电容感应信号，对电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号；

S3、运算控制系统接收频率信号，并依据预设的距离算法将频率信号换算为感应组件与障碍物的直线距离值；

S4、判断直线距离值是否达到预设的安全阈值；

S5、在直线距离小于或等于安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号；

S6、驱动电机或制动机构接收避障信号，并驱动激光切割头执行对应的避障操作。

在上述技术方案中，激光切割头在切割工件时，当工件形状发生变化或表面出现凹凸不平的障碍时，激光切割头上的感应组件与工件表面形成电容的两个极板，此时的检测到的电容信号称为电容感应信号。感应组件为电容式传感器，利用感应组件来检测障碍物的，这样做有几个好处：1、以非接触式的方式进行检测，不会对激光切割头造成损伤，与接触式的检测方法相比，可实现高速响应。2、结构简单，能工作在污染物、辐射及强磁场等恶劣环境中，同时还能保持较高的精度。3、采用单电容传感器能检测到较远处的障碍物。4、感应组件选用了温度膨胀系数小的材料，其几何尺寸为圆锥形套环，结构稳定，能应对广泛的温度范围。

信号检测处理电路与感应组件电连接，信号检测处理电路接收电容感应信号，并通过振荡、滤波、放大、整形的处理，得到对应的频率信号，传输到运算控制系统。运算控制系统依据预设的距离算法距离数据将频率信号换算为感应组件与障碍物的直线距离值，再将直线距离值与预设的安全阈值作对比，判断激光切割头是否处于安全状况，若达到预设的安全阈值则向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号。驱动电机或制动机构接收避障信号，并驱动激光切割头执行对应的避障操作。

而在更具体的实施方式中，步骤S5包括：

S51、判断直线距离值是否大于预设的第一安全阈值；

S52、在直线距离值不大于第一安全阈值时，判断直线距离值X是否大于第二安全阈值，其中，第一安全阈值大于第二安全阈值，第一安全阈值为25mm，第二安全阈值为15mm；其中第一安全阈值X1＝v_max ²/(2a_max)，第二安全阈值X2＝X1-10，V_max为激光头最大运行速度，a_max为激光头最大运行加速度。

S53a、在直线距离值大于第二安全阈值时，运算控制系统向驱动电机或制动机构发送对应的所述避障信号，例如，所述避障信号采用低等避障信号，包括激光头以v_z＝K/X完成上升高度(H_X-H₀)，激光头以v_xy＝√2a_max(X-15)减速。

S53b、在直线距离值不大于第二安全阈值时，运算控制系统向制动机构发送高等避障信号，所述高等避障信号包括三个操作：电机外置刹车进行最大限度的刹车动作、驱动激光头运动的电机在ta内抱闸停止以及激光头在tb内完成上升高度(H_X-H₀)，H_x为激光头的最大限位高度，H₀为激光头的当下高度；ta、tb取值为50ms-100ms。

当检测到的感应组件与障碍物的直线距离值大于第一安全阈值时，此时运算控制系统判断激光切割头处于安全状态，不需要采取任何的防护措施；当直线距离值小于等于第一安全阈值并大于第二安全阈值时，运算控制系统会根据直线距离值的变化趋势来向驱动电机或制动机构发送与变化趋势对应的不同等级的避障信号；当直线距离值小于等于第二安全阈值时，运算控制系统认为激光切割头处于危险状态，因此向制动机构发送高等避障信号。

同时，在进一步的实施方式中，步骤S53a包括：

S531、判断所述直线距离值的变化趋势是否为距离递减；

S532a、在所述直线距离值的变化趋势是距离递减时，则所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号；

S532b、在所述直线距离值的变化趋势不是距离递减时，则所述运算控制系统向所述驱动电机发送低等避障信号。

高等避障信号是采用电机外置刹车进行最大限度的刹车动作、驱动激光头运动的电机在ta内抱闸停止以及激光头在tb内完成上升高度(H_X-H₀)，H_x为激光头的最大限位高度，H₀为激光头的当下高度；ta、tb取值为50ms-100ms。低等避障信号包括的操作有两个：激光头以v_z＝K/X完成上升高度(H_X-H₀)，激光头以v_xy＝√2a_max(X-15)减速。

进一步地，步骤S51包括：

S511、直线距离值达到第一安全阈值的时刻时，记录集成在运算控制器上的时间计数器上的时刻为第一时刻t1；

S512、判断t1时刻起的t1+T时间内，检测到的直线距离值是全部小于第一安全阈值，设定时间T为5ms～10ms；

S513a、在检测到的直线距离值是全部小于第一安全阈值时，进入步骤S52；

S513b、在检测到的直线距离值不是全部小于第一安全阈值时，返回步骤S511。

此步骤用于排除检测到的信号中存在的干扰信号，若在设定时间T内检测到的直线距离值全部都落在第一安全阈值内，则排除干扰信号的影响；若在设定时间T内检测的直线距离值未全部落在第一安全阈值内，则说明存在干扰信号，不满足直线距离值达到预设的第一安全阈值的条件，即判断直线距离值不是有效信号，因此返回步骤S511，重新检测信号。

另外的，步骤S52包括：

S521、直线距离值达到第二安全阈值的时刻时，记录集成在运算控制器上的时间计数器上的时刻为第二时刻t2；

S522、判断t2时刻起的t2+T时间内，检测到的直线距离值是否大于第二安全阈值；

S523a、在检测到的直线距离值存在的值大于第二安全阈值时，进入步骤S53a；

S523b、在检测到的直线距离值是存在不大于第二安全阈值的值时，进行高等避障操作；

T时间内可取值一次或多次，具体根据实际情况进行选择。

此外，在步骤S6之后，还包括:

S61、运算控制系统向激光切割头发送停止发射激光的信号。

S62、避开障碍物，将激光切割头定位到下一个工作点；

S63、检测周围是否还存在障碍物；

S64a、若是，将激光切割头再次顺延到下一个的工作点，返回到步骤S63；

S64b、若否，则向激光切割头发送发射激光的信号；

S65、激光切割头依据预设的切割路径继续切割工件。

在步骤S6之后，激光切割头停止喷射激光是为了避免在后续移动过程中对工件产生不必要的切割。在没有确定排除障碍物的情况下，运算控制系统会将激光切割头自动定位到下一个工作点之后，待后续完成障碍物的排除之后，再进行之前未完成的切割工作，这样同时也能节约时间、提高效率，不会因为某个位置的障碍物出现就造成整个切割工作的停止。而在定位到下一个工作点之后，还需检测周围是否还存在障碍物，确定没有威胁到激光切割头的障碍物之后，才能沿着之前预设好的切割路径继续完成切割工作。

可以理解的是，在步骤S2之前，还包括：

F21、判断电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔是否小于预设时间间隔；

F22、在电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔小于预设时间间隔时，则判断为受到同一障碍物接近感应组件所触发的电容感应信号，进入步骤S2；

F23、在电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔不小于预设时间间隔时，则不能判断为受到同一障碍物接近感应组件所触发的电容感应信号，返回步骤S1。

预设时间间隔可设为30ms～50ms，如一次电容感应信号的产生时间距离下一次电容感应信号的产生时间的间隔不小于预设时间间隔，运算控制系统判断存在是因为两个不同的障碍物而分别产生的电容感应信号，返回步骤S1重新进行检测。再次从步骤S1检测到的电容感应信号的间隔时间依然大于预设时间，并通过运算控制系统判断障碍物的直线距离值是否达到安全阈值，并执行对应避障操作。该种机制能够保证激光头在免受碰撞的前提下，保持激光头运动的连贯性。

并且，在步骤S3中，预设的距离算法包括：

通过测距转换公式将频率信号换算为感应组件与障碍物的直线距离值；测距转换公式为D＝F/100，D为直线距离值，单位为mm；F为频率信号值，单位为Hz。

最后，图8是一种激光切割头的防撞控制方法的其中一个实施例的判断逻辑流程。它表示的是激光切割头在接近障碍物时产生电容感应信号。电容检测电路接收此电容感应信号，通过处理之后输出为对应的频率信号。运算控制系统接收频率信号并通过测距转换公式转换为感应组件与障碍物的直线距离值，运算控制系统依据直线距离值与预设的安全阈值的大小比较，来判断激光切割头是否处于安全状态，若直线距离值大于第一安全阈值，则激光切割头处于安全状态，不做处理；若直线距离值不大于第一安全阈值，则将直线距离值再与第二安全阈值进行大小比较。

若直线距离值不大于第二安全阈值，则运算控制系统向制动机构发送高等避障信号；若直线距离值大于第二安全阈值且不大于第一安全阈值，则判断直线距离值是否为递减。若直线距离值为递减，则运算控制系统向制动机构发送高等避障信号；若直线距离不为递减，则运算控制系统向驱动电机发送低等避障信号。

除此之外，本发明实施例还提供了一种激光切割头的防撞控制装置，包括：运算控制系统以及与运算控制系统均电连接的激光切割头、信号检测处理电路、驱动电机和制动机构；运算控制系统基于上述的一种激光切割头的防撞控制方法与激光切割头、信号检测处理电路、驱动电机和制动机构交互。

更进一步地，如图8和图9所示，本发明实施例提供一种避障激光切割头，其包括：连接座，连接座包括具有中空通道110的安装圆台11以及设置于安装圆台11的第一端上的连接法兰板10，安装圆台11的直径从第一端向第二端逐渐缩小；激光头喷嘴70，且激光头喷嘴70内形成有喷射通道111，喷射通道111与中空通道110连通；

避障感应套环50，避障感应套环50为中空圆台状且套设于安装圆台11外；绝缘组件，绝缘组件设置于避障感应套环50与连接座之间，以使得避障感应套环50与连接座之间绝缘；屏蔽组件，屏蔽组件设置于避障感应套环50与绝缘组件之间。

在上述技术方案中，连接座起到承重、连接固定和提供激光通道的作用。而安装圆台11的中空通道110和激光喷嘴内的喷射通道111均为锥形通道。

避障感应套环50设置为为中空圆台状，能实现最大的感应面积，快速准确地感应到障碍物接近或触碰时的变化电容，从而能够对障碍物进行有效地检测。同时避障感应套环50位于整个避障激光切割头的最外层，在发生意外碰撞时能更好地保护激光切割头不受障碍物的碰伤和污染。同时设置在避障感应套环50与连接座之间的绝缘组件采用电木片或者其它绝缘材料，实现避障感应套环50与连接座之间绝缘；设置于避障感应套环50与绝缘组件之间的屏蔽组件材质采用铜或其他金属。

在更具体的实施方式中，绝缘组件包括覆盖于连接法兰板10上的法兰板绝缘层20、覆盖于安装圆台11上的安装圆台绝缘层22以及过渡处绝缘层21，所述过渡处绝缘层21设置于安装圆台11的第一端。

屏蔽组件可以包括覆盖于法兰板绝缘层20上的法兰板屏蔽层30和覆盖于安装圆台绝缘层22上的安装圆台屏蔽层31。法兰板绝缘层20采用一层薄电木片，覆盖于连接法兰板10上，起到将法兰板屏蔽层30与连接法兰板10绝缘的作用；法兰板屏蔽层30采用一层薄铜板，覆盖于法兰板绝缘层20上，起到隔离避障感应套环50与激光头上半部分之间的电容信号的作用；过渡处绝缘层21采用一层薄电木片，覆盖于连接板屏蔽层上，起到将避障感应套环50的第一端与法兰板屏蔽层30以及连接法兰板10绝缘的作用；安装圆台绝缘层22为一层薄电木片，紧贴安装圆台11，起到将安装圆台11与安装圆台屏蔽层31绝缘的作用；安装圆台屏蔽层31为一层薄铜片，覆盖于安装圆台绝缘层22上，起到屏蔽避障感应套环50与安装圆台11的电容信号的作用。

再次参见图8和图9，避障激光切割头还包括位于避障感应套环50与安装圆台屏蔽层31之间的填充层40。填充层40可以为厚电木片，呈中空圆台状，在填充安装圆台屏蔽层31和避障感应套环50之间的空隙的同时，实现避障感应套环50与安装圆台屏蔽层31之间的绝缘。

避障激光切割头还包括锁紧螺栓90，通过使用锁紧螺栓90将法兰板绝缘层20、法兰板屏蔽层30、过渡处绝缘层21、填充层40与连接法兰板10牢固的连接为一体，有效的防止了各部分结构的由于震动或动力负载引起的移位和松动。

其中，避障激光切割头还包括喷嘴屏蔽罩60，喷嘴屏蔽罩60为中空圆台状，喷嘴屏蔽罩60设置于填充层40的第二端上且对接安装圆台绝缘层22和安装圆台屏蔽层31的第二端。喷嘴屏蔽罩安装后与激光头喷嘴70间存在一定间隙。喷嘴屏蔽罩60、法兰板屏蔽层30和安装圆台屏蔽层31电气连接。通过喷嘴屏蔽罩60能够隔离避障感应套环50与激光头喷嘴70之间的电容信号，也能够避免高能激光束打在避障感应套环50的第二端上，造成避障感应套环50的损坏以至于误感应引发后面一系列的连锁反应。

具体地，喷嘴屏蔽罩60和激光头喷嘴70之间还设有喷嘴锁紧环80，喷嘴锁紧环80的一端与安装圆台的第二端连接，另一端通过陶瓷环与激光头喷嘴70连接，喷嘴锁紧环80的圆周上设置了防滑槽。喷嘴锁紧环80将激光头喷嘴70准确固定于安装圆台11的第二端，并且使得激光头喷嘴70内的喷射通道111与中空通道110处于同轴线上。防滑槽的设置是为了增大阻力，使得喷嘴锁紧环80更容易锁紧或放松。

再者，法兰板绝缘层20和法兰板屏蔽层30均为方形，实现了最大面积的贴合连接法兰板10，能做到最好的绝缘和屏蔽效果，并且使整个结构安装紧凑；过渡处绝缘层21为圆环状，安装圆台绝缘层22和安装圆台屏蔽层31均为中空圆台状。过渡处绝缘层契合安装在圆台绝缘层22和安装圆台屏蔽层31的第一端，安装圆台绝缘层22和安装圆台屏蔽层31均为中空圆台状，套设于安装圆台11上，能有效实现绝缘和屏蔽效果。

此外，连接法兰板10、法兰板绝缘层20和法兰板屏蔽层30的四个角均为圆角，以避免内部应力集中，产生裂纹。连接法兰板10、法兰板绝缘层20和法兰板屏蔽层30通过多个第一螺栓依次连接；过渡处绝缘层21叠加于法兰板屏蔽层30上，并通过第二螺栓连接到连接法兰板10；填充层40和避障感应套环50通过第三螺栓连接到一起。经过多个不同位置螺栓的连接，整个避障激光切割头的结构就会更加紧凑且完整，不会因为碰撞或负载而出现结构的异位或松散。其中，上述实施方式中的所有螺栓均可以由非金属材料制作而成，以避免影响绝缘或屏蔽效果。

以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光切割头的防撞控制方法，其特征在于，包括：

在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号；

信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号；

运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；

判断所述直线距离值是否达到预设的安全阈值；

在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号；

所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号的步骤，包括：

判断所述直线距离值是否大于预设的第一安全阈值；

在所述直线距离值不大于所述第一安全阈值时，判断所述直线距离值是否大于第二安全阈值，其中，所述第一安全阈值大于所述第二安全阈值；

在所述直线距离值大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号；

在所述直线距离值不大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述直线距离值大于第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号的步骤，包括：

判断所述直线距离值的变化趋势是否为距离递减；

在所述直线距离值的变化趋势是距离递减时，则所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号；

在所述直线距离值的变化趋势不是距离递减时，则所述运算控制系统向所述驱动电机发送低等避障信号。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述直线距离值是否达到预设的第一安全阈值的步骤，包括：

在所述直线距离值达到所述第一安全阈值的时刻时，记录集成在所述运算控制器上的时间计数器上的时刻为第一时刻t1；

判断t1时刻起的t1+T时间内，检测到的所述直线距离值是全部小于所述第一安全阈值；

在检测到的所述直线距离值是全部小于所述第一安全阈值时，进入判断所述直线距离值是否小于所述第二安全阈值的步骤；

在检测到的所述直线距离值不是全部小于所述第一安全阈值时，返回所述在所述直线距离值达到所述第一安全阈值的时刻，记录集成在运算控制器上的时间计数器上的时刻为第一时刻t1的步骤。

5.根据根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述直线距离值不大于第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号的步骤之前，还包括：

在所述直线距离值达到所述第二安全阈值的时刻时，记录集成在所述运算控制器上的时间计数器上的时刻为第二时刻t2；

判断t2时刻起的t2+T时间内，检测到的所述直线距离值是否大于所述第二安全阈值；

在检测到的所述直线距离值存在大于所述第二安全阈值的值时，进入所述在所述直线距离值大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号的步骤；

在检测到所述在所述直线距离值不存在大于第二安全阈值的值时，进行高等避障操作。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作的步骤之后，还包括：

所述运算控制系统向所述激光切割头发送停止发射激光的信号。

7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号的步骤之前，还包括：

判断所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔是否小于预设时间间隔；

在所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔小于预设时间间隔时，则判断为受到同一障碍物接近所述感应组件所触发的所述电容感应信号，进入所述信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号的步骤；

在所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔不小于预设时间间隔时，则不能判断为受到同一障碍物接近所述感应组件所触发的所述电容感应信号，返回所述在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号的步骤。

8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值的步骤中，所述预设的距离算法包括：

通过测距转换公式将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；所述测距转换公式为D＝F/100，D为所述直线距离值，单位为mm；F为所述频率信号值，单位为Hz。

9.一种防撞控制装置，其特征在于，所述防撞控制装置包括运算控制系统以及与运算控制系统均电连接的激光切割头、信号检测处理电路、驱动电机和制动机构；

所述运算控制系统基于权利要求1至8任一项所述的一种激光切割头的防撞控制方法与所述激光切割头、所述信号检测处理电路、所述驱动电机和所述制动机构交互。

10.根据权利要求9所述的防撞控制装置，其特征在于，所述激光切割头包括：

连接座，所述连接座包括具有中空通道的安装圆台以及设置于所述安装圆台的第一端上的连接法兰板，所述安装圆台的直径从第一端向第二端逐渐缩小；

激光头喷嘴，所述激光头喷嘴与所述安装圆台的第二端对接，且所述激光头喷嘴内形成有喷射通道，所述喷射通道与所述中空通道连通；

感应组件，所述感应组件为中空圆台状且套设于所述安装圆台外；

绝缘组件，所述绝缘组件设置于所述感应组件与所述连接座之间，以使得所述感应组件与所述连接座之间绝缘；

屏蔽组件，所述屏蔽组件设置于所述感应组件与所述绝缘组件之间，以使得所述感应组件与所述连接座之间信号屏蔽。

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