CN111421252A - 一种激光穿孔检测方法及激光切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种激光穿孔检测方法及激光切割机，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元，用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，至少一个传感器位于激光头本体外部，且与信号处理单元电连接，方法包括：激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号；主控系统接收信号处理单元反馈的穿透信号；穿透信号为在激光头本体出光期间，信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号；主控系统根据穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。上述方法可以解决现有技术中激光穿孔通过设置定长时间造成切割工艺下降的缺陷。
Description
本案是申请日为2019年09月11日、申请号为201910856317.8、发明名称为“一种激光穿孔检测方法及激光切割机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及激光切割技术，尤其涉及一种激光穿孔检测方法及激光切割机。
背景技术
激光切割设备在进行板材切割加工时，往往需要对板材进行激光穿孔，而传统的激光切割设备是无法辨别激光是否穿透板材的，只能依靠激光切割机主控系统设定的时间参数来定时结束激光穿孔过程，但这一方式会衍生出两个问题：1、激光穿孔的过程中由于多种因素的干扰会使得激光穿孔时间很难保持一个定值，时间设置太长板材容易过烧，时间设置太短激光无法有效穿透板材。2、由于激光穿孔时间很难保持一个固定值，因此用户在设置该参数时往往比较保守，这样会造成加工时间上的浪费。
现有技术中有采用在激光头内部集成光敏传感器的方式，但是该方式存在的缺陷包括，(1)受限于激光头本体底部喷嘴的孔径限制，其所采集的穿孔返回的光信号较弱；(2)内置结构复杂，装配精度要求高，且可能受到激光头自身发出的激光干扰，影响正常信号采集；(3)设计和加工成本高，调试比较麻烦。
因此，如何解决上述问题，使得激光切割设备可有效获取到激光穿透板材的状态反馈，及时控制穿孔过程，进而提升设备的性能和加工效率，是本发明急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光穿孔检测方法及激光切割机，用于解决现有技术中激光穿孔通过设置定长时间造成切割工艺下降的缺陷。
为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种激光穿孔检测方法，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元，用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，所述至少一个传感器位于所述激光头本体外部，且与所述信号处理单元电连接，所述方法包括：
激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号；
所述主控系统接收所述信号处理单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号；
所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
第二方面，本发明还提供一种激光穿孔检测方法，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元，用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，所述至少一个传感器位于所述激光头本体外部，且与所述信号处理单元电连接，所述方法包括：
所述信号处理单元接收激光切割机的主控系统发出的激光出光信号；
所述信号处理单元在激光出光期间，接收所有传感器的实时检测信号；
所述信号处理单元根据所有传感器的实时检测信号进行处理，获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号；
所述信号处理单元将所述穿透信号发送所述主控系统，以使所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
本发明的有益效果是：
本发明的方法应用于激光切割前的穿孔工序，改善了传统的激光穿孔通过设置定长时间造成的切割工艺的下降(如板材过烧或未穿透就进行切割)和加工效率的下降，同时，在提高激光切割设备的穿孔效率的同时节省了激光切割设备的耗能。
进一步地，本发明的方法可以快速可靠的识别到激光穿透板材的时间点，识别方法不直接依赖辐射光、反射光的强弱进行判断。
此外，本发明的方法所对应的激光穿孔检测装置结构简单、装配方便，且安装调试方便。激光穿孔检测装置中的传感器可不受发出激光的干扰，信号检测可靠性提高了，设置在激光头本体外部，使得结构简单、调试方便、适配性强，适用当前各种激光切割机的激光头结构。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的激光穿孔检测装置的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的激光穿孔检测装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的激光穿孔检测装置的部分组件的连接示意图；
图4为本发明一实施例提供的激光穿孔检测方法的流程示意图；
图5为本发明另一实施例提供的激光穿孔检测方法的流程示意图；
图6为本发明另一实施例提供的激光穿孔检测方法的流程示意图。
附图标记说明：
信号处理单元01、激光头本体02、支撑横梁03、支撑刀条04、主传感器05、第一辅助传感器06、第二辅助传感器07、激光切割机主控系统08、第一遮光板09、第二遮光板10、板材11、支撑件12。
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。
实施例一
图1示出了本发明一实施例中的激光穿孔检测装置的结构示意图，本实施例的激光穿孔检测装置应用于激光切割机，通常，激光切割机包括：激光头本体、控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统。本实施例的激光穿孔检测装置包括：信号处理单元01和一个主传感器；
所述信号处理单元01安装在激光头本体02上，所述信号处理单元01通过电缆连接激光切割机的主控系统08(如图3所示)；
用于检测激光穿透板材的信号的主传感器05，其中，主传感器固定在支撑件12上，所述支撑件12固定安装在所述激光头本体02上，且主传感器的检测方向垂直所述激光头本体的激光出光方向；
所述主传感器05水平方向与所述激光头本体间隔第一预设距离，且主传感器05与板材11的距离大于激光头本体02底端(竖直方向)与板材11的距离、小于激光头本体02中心(竖直方向的中心)与板材11的距离；
所述主传感器05通过电缆连接所述信号处理单元01。
在本实施例中的主传感器05可接收到的光线波段为950-1100nm，该光线波段包含了大部分的激光波段信号和少部分的非激光波段信号。
在板材11未穿透时，该光线波段的光信号呈现波动和高亮度，板材11穿透后该光线波段的光信号趋于稳定和相对低亮度。
此外，所述主传感器05位于激光头本体02外部，进而主传感器05可以接收到足够强的光信号，因此，主传感器05可不必直接对准激光穿孔的焦点位置，仅接收激光穿孔的部分反射光和辐射光即可完成信号的判断，同时也能减弱激光对光传感器的损伤，增长使用寿命。
在本实施例中，将主传感器设置在激光头本体的外部，可以解决现有技术中内部集成光敏传感器的缺陷：例如，第一、现有技术的激光头本体内部集成传感器时受限于激光头本体底部喷嘴的孔径限制，导致采集的有效信号较弱。第二、激光头本体内置结构复杂，装配精度要求高，且可能受到激光头自身发出的激光干扰，影响正常信号采集。第三激光头本体的设计和加工成本高，调试比较麻烦。由此，本实施例中设置在外部，可以降低成本，且调试方便，同时可有效采集信号。
在实际应用中，主传感器05可为光传感器/光敏传感器，其位于激光头本体02内激光头的镜腔外部，在激光头进行穿孔的过程中可以接收到较强的光信号，满足检测的光强度要求。
进一步地，由于将主传感器05设置在激光头主体02外部，安装方便，由此，在主传感器采集中可不受发出激光的干扰，信号检测可靠性提高了，且简化了激光头本体的结构，且保证信号检测的要求。
本实施例的激光穿孔检测装置结构简单、装配精度低，且安装调试方便。
图2示出了本发明另一实施例的激光穿孔检测装置的结构示意图，本实施例的激光穿孔检测装置包括：信号处理单元01和一个主传感器05、两个辅助传感器，对应每一辅助传感器的遮光板。
具体地，支撑所述激光头本体02的支撑横梁03的左右两端分别垂直连接有安装板。
所述激光穿孔检测装置还包括：用于检测激光穿透板材的信号的第一辅助传感器06，所述第一辅助传感器06固定于所述支撑横梁03一端的安装板的内侧，且平行板材朝向待穿孔的方向；
所述第一辅助传感器06位于板材11下方，且第一辅助传感器06和所述板材11之间设置第一遮光板09，所述第一遮光板09用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第一遮光板09固定在所述支撑横梁03一端的安装板的内侧；
所述第一辅助传感器06通过电缆连接所述信号处理单元01。
所述激光穿孔检测装置还包括：用于检测激光穿透板材的信号的第二辅助传感器07，所述第二辅助传感器07固定于所述支撑横梁03另一个端部的安装板的内侧，且平行板材11朝向待穿孔的方向；
所述第二辅助传感器07位于板材11下方，且第二辅助传感器07和所述板材11之间设置第二遮光板10，所述第二遮光板10用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第二遮光板10固定在所述支撑横梁03另一个端部的安装板的内侧；
所述第二辅助传感器07通过电缆连接所述信号处理单元01。
在本实施例中，如图2所示，第一辅助传感器06和所述第二辅助传感器07沿着所述激光头本体02的竖直方向对称分布。
本实施例的主传感器05、第一辅助传感器06和第二辅助传感器07均为光电传感器/光敏传感器。每一个传感器均具有40°左右的方向指向性，例如，40°指的是传感器只对于其前方40°的光线进行检测，超出该范围的光线无论多强都很难被传感器接收到，这样的好处是突出了被检测目标的光强，弱化无光光线的干扰(如太阳光、室内灯光导等)。由此，可以对室内/车间的光线干扰具有良好的抑制作用。
在本实施例中，由于光传感器具有40°的感应角度，同时激光穿透板材后下方的光源距离传感器较远，若将传感器水平安装，由于激光传孔时板材距离传感器较近，光信号可以被传感器很好的接收到，穿透板材后下方的光线则很难被检测到，从而提升光检测可靠性。
所述信号处理单元01通过0-3.3V模拟电压的方式连接所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器(例如，所有传感器的采集速度为2us左右)；实现在激光切割机主控系统08的穿孔工序中，发出激光出光信号之后，获取主传感器05、辅助传感器监测的检测信号，进而确定激光是否穿透板材，以便信号处理单元01及时向激光切割机主控系统08反馈是否穿透板材的信号，实现激光穿孔检测过程中的闭环控制。
所述信号处理单元与所述主控系统的通信采用IO通信方式，如图3所示。
本实施例中，板材下方的两颗辅助传感器独特的安装位置可以采集激光穿透板材瞬间板材下方的光线强弱变化。信号处理单元结合主传感器、两颗辅助传感器的信号进行判断，进而可有效且快速判断出穿透瞬间的状态。
需要说明的是，图1和图2中均示出的支撑刀条04是用来支撑要加工的板材11的，支撑刀条04位于支撑横梁03的下方，两者可以进行相对运动，待加工板材位于两者之间。
激光头本体包括激光头，且激光头本体安装在支撑横梁03上，随着支撑横梁03一起前后移动，并可在Z轴驱动组件的作用下实现上下运动。即支撑横梁03带动激动头本体、主传感器、两颗辅助传感器同步运动。进一步地，主传感器05可以随着激光头本体左右移动，两颗辅助传感器可以随着横梁前后移动，在移动过程中，主传感器、辅助传感器、激光头本体位于近似的一个平面上。
即，上述的两颗辅助传感器安装在支撑横梁下部，该部分可以伸到支撑刀条的下方且随着支撑横梁一起运动。
在本实施例中，为了克服激光头本体在穿透板材时下方反射和辐射回来的光线干扰正常的光信号，主传感器安装方向为水平安装并朝向激光头本体方向。此外，两颗辅助传感器分别位于支撑横梁的两个端部内部，分布在左右两边，且位于支撑刀条底部，两颗辅助传感器全部为水平安装，安装方向为指向激光头本体的方向，两颗辅助传感器上方分别装配两块遮光板，用来降低在激光未穿透板材时，来自板材上方激光的影响。
本实施例的激光穿孔检测装置结构简单、装配方便，且安装调试方便。在本实施例中，主传感器安装于激光头本体外部，且朝向激光头本体方向，而不是朝向激光，由此，在主传感器采集中可不受发出激光的干扰，信号检测可靠性提高了，且结构简单，调试方便，成本低。
此外，本实施例的激光穿孔检测装置的适配性强，适用当前各种激光切割机的激光头结构。
实施例二
基于前述图1和图2所示的激光穿孔装置，本实施例提供一种激光穿孔检测方法，如图4所示，本实施例的方法应用于激光切割机，其执行主体可为激光切割机的主控系统，本实施例的激光穿孔检测方法可包括：
401、激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号；
402、主控系统接收所述信号处理单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号；
403、主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
举例来说，在实际应用中，在上述步骤401之前，方法还包括下述的步骤400，如图6所示。
400、主控系统向所述信号处理单元发出用于进行激光穿孔的准备信号，以使所述信号处理单元根据所述准备信号获取环境亮度并进行初始化。
在本实施例中，可以设置准备信号和激光出光信号的间隔大于5ms，小于15ms，例如10ms。
本实施例的方法应用于激光切割前的穿孔工序，改善了传统的激光穿孔通过设置定长时间造成的切割工艺的下降(如板材过烧或未穿透就进行切割)和加工效率的下降，同时，在提高激光切割设备的穿孔效率的同时节省了激光切割设备的耗能。
进一步地，在实际应用中，前述方法在步骤401之后，并未收到步骤402中的穿透信号，此时，主控系统可执行下述的图中未示出的步骤404：
404、主控系统启动激光出光信号的定时机制，若所述主控系统在预设安全穿孔时间内未收到所述穿透信号，则控制所述激光头本体结束激光穿孔的操作。
此时，该方法执行的步骤可为：步骤401—步骤404。或者，该方法执行的步骤可为：步骤400—步骤401—步骤404。
也就是说，为了防止信号处理单元在使用过程中出现故障以及信号处理单元内部识别算法的无法有效判断出激光穿透板材的情况，主控系统会预设一个较为保守的安全穿孔时间，通常比正常穿孔时间长5-10s，当信号处理单元在给定的安全时间内未给出穿透信号时，激光切割机主控系统会自主结束激光穿孔动作。
在一种可选的实现方式中，若主控系统确定激光头本体发生故障，或者电压不稳，或者其他情况导致需要中断激光头本体发出激光的情况，此时，在上述的步骤401之后，上述方法执行下述的图中未示出的步骤405和步骤406。
405、主控系统向所述信号处理单元发送出光信号中断信息；
406、主控系统接收所述信号处理单元反馈的状态信号；所述状态信号为所述信号处理单元根据所述信号中断信息输出的、包括激光穿孔处于未穿透状态的信息的信号。
此时，该方法执行的步骤可为：步骤401—步骤405—步骤406。或者，该方法执行的步骤可为：步骤400—步骤401—步骤405—步骤406。
应说明的是，在本实施例的方法中，信号处理单元可以连接一个主传感器，也可以连接一个主传感器和一个辅助传感器。更优选的方案是，信号处理单元通过电缆连接一个主传感器和两个辅助传感器，两个辅助传感器可以是上述的第一辅助传感器和第二辅助传感器。当然，本实施例不限定信号处理单元所连接的传感器的数量，也不限定传感器的位置，位于激光头本体外侧，且能够检测激光穿透信号的均可以使用。
在具体实现过程中，信号处理单元可采用0-3.3V的模拟电压的方式与主传感器通信，实现在激光切割机主控系统的穿孔工序中，发出激光出光信号之后，获取传感器采集的检测信号，进而确定激光是否穿透板材，以便信号处理单元及时向主控系统反馈是否穿透板材的信号，实现激光穿孔检测过程中的闭环控制。由此，改善了传统的激光穿孔通过设置定长时间造成的切割工艺的下降(如板材过烧或未穿透就进行切割)和加工效率的下降，同时，在提高激光切割设备的穿孔效率的同时节省了激光切割设备的耗能。
在本发明的另一实施例中，本发明还提供一种激光穿孔检测方法，如图5所示，本实施例的方法应用于激光切割机，其执行主体可为信号处理单元，本实施例的激光穿孔检测方法可包括：
501、信号处理单元接收激光切割机的主控系统发出的激光出光信号；
502、信号处理单元在激光出光期间，接收所有传感器的实时检测信号；
本步骤中信号处理单元可以接收所有传感器周期传输的检测信号。
503、信号处理单元根据所有传感器的实时检测信号进行处理，获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号；
504、信号处理单元将所述穿透信号发送所述主控系统，以使所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
进一步地，在实际应用中，在步骤501之前，上述方法还可包括下述的图中未示出的步骤500a和步骤500b：
500a、信号处理单元接收所述主控系统发出的用于进行激光穿孔的准备信号；
500b、信号处理单元根据所述准备信号采集环境亮度，并依据环境亮度进行初始化，实时检测所述激光出光信号。
在实际应用中，在步骤501之后，所述方法还包括下述的图中未示出的步骤505和步骤506：
505、信号处理单元接收到所述主控系统发送的出光信号中断信息；
506、信号处理单元根据所述出光信号中断信息向所述主控系统反馈包括激光穿孔处于未穿透状态的信息的状态信号。
为了更好的理解信号处理单元的处理过程，以下对上述步骤503进行详细说明。
5031、将实时接收的主传感器的检测信号进行用于降低局部干扰和抖动的预处理；
在具体实现中，也可以不对传感器的检测信号进行预处理，或者采用其他方式的预处理均可以，本实施例中的步骤5031仅为举例说明。
5032、根据预处理的信号更新FIFO队列，所述FIFO队列中存储预设长度的所述预处理信号。
举例来说，FIFO队列为First Input First Output，先入先出队列，属于现有的按序执行队列，先进入的指令先完成并引退，跟着才执行第二条指令。
本实施例中，FIFO队列用来存储滤波后的光强度值(0-4095表示光传感器接收到的最弱和最强亮度值)，每1ms在队列尾部增加一个最近采集的光强度值，同时队列最前端的一个光强度值舍弃掉，同时会在这1ms的时间里对这个数列进行分析和判断。
若检测信号长度>200，该队列会自动舍弃最前一个的值，队列里所有的值同步向前移动一个位置，同时将最新的值放到队列的最末尾，这样队列实时更新且永远不会溢出。
本实施例中的FIFO队列会一直更新，进而可以实时的判断光亮度的变化趋势。
5033、选取更新后FIFO队列的所有预处理信号中亮度的最大值和最小值，获取最大值和最小值的差值。
举例来说，采用冒泡排序算法选取更新后FIFO队列的所有预处理信号中亮度的最大值和最小值。
5034、将所述差值与第一预设值进行比较；
5035、若所述差值小于等于所述第一预设值，则将计数变量A的累计值增加指定数值；若所述差值大于所述第一预设值，则将计数变量A的累计值清零；
5036、将所述计数变量A的累计值与第二预设值进行比较；
5037、若所述计数变量A的累计值大于第二预设值，则标志位B的值设为1，否则，标志位B的值设为0；
5038、在标志位B的值为1时，将FIFO队列中的所有预处理信号的亮度求平均值，在平均值小于第三预设值时，获得所述穿透信号。
以上子步骤5031至子步骤5038对应的是信号处理单元连接一个主传感器的结构。
当信号处理单元连接一个主传感器和两个辅助传感器时，此时上述子步骤5038可包括：
5038’、在标志位B的值为1时，将FIFO队列中的所有预处理信号的亮度求平均值，在平均值小于第三预设值时，将标志位C的值设为1；
5039、对实时采集的两个辅助传感器的检测亮度的检测信号取平均，并进行预处理，获得预处理的辅助传感器的信号；
5040将所述预处理的辅助传感器的信号减去环境亮度后与第四预设值进行比较；若大于，则将标志位E的值设为1，否则，将标志位E的值设为0；在所述标志位C的值和标志位E的值均为1时，获得所述穿透信号。
应说明的是，当信号处理单元连接一个主传感器和两个辅助传感器时，本实施例中信号处理单元通过0-3.3V模拟电压的方式连接所述主传感器、两个辅助传感器；信号处理单元与所述主控系统的通信采用IO通信方式。信号处理单元获取穿透信号的过程可包括子步骤：子步骤5031至子步骤5037、子步骤5038’、子步骤5039至子步骤5040。
在上述各子步骤中，所述第三预设值为2047，第四预设值为第一预设值的三倍。上述实施例中的计数变量A、标志位B、标志位C、标志位E是为了判断结果更准确，提高可靠性和稳定性，在信号处理单元的算法中设置的。在本实施例中，第一预设值为表示亮度的信息，第二预设值为表示次数的信息。
特别说明的是，只要FIFO队列中的信号存在更新，就执行上述的各个子步骤。也就是说，传感器如主传感器和辅助传感器实时获取检测信号，信号处理单元依据实时获取的检测信号实时更新FIFO队列，进而实时检测以确定是否存在穿透信号。
上述方式可以较好的监测激光穿孔的过程，改善了传统的激光穿孔通过设置定长时间造成的切割工艺的下降，提高了激光切割设备的穿孔效率。
根据本发明的再一方面，本发明还提供一种激光切割机/激光切割设备，包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；设置在激光头本体上的信号处理单元；
所述主控系统和所述信号处理单元进行交互，执行上述图4的方法，或者执行权利图5所述的方法。
激光切割机在激光穿孔工序中使用上述的方法可以快速可靠的识别到激光穿透板材的时间点，识别方法不直接依赖辐射光、反射光的强弱进行判断，改善了传统的激光穿孔通过设置定长时间造成的切割工艺的下降(如板材过烧或未穿透就进行切割)和加工效率的下降，同时，在提高加工效率的同时节省了设备的耗能。
为了更好的理解本发明实施例的方案，还提供如下的内容：
A1、一种激光穿孔检测方法，其中，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元、用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，所述至少一个传感器位于所述激光头本体外部，且与所述信号处理单元电连接，所述方法包括：
激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号；
所述主控系统接收所述信号处理单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号；
所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
A2、根据A1所述的方法，其中，激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号之前，所述方法还包括：
所述主控系统向所述信号处理单元发出用于进行激光穿孔的准备信号，以使所述信号处理单元根据所述准备信号获取环境亮度并进行初始化。
A3、根据A1所述的方法，其中，激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号之后，所述方法还包括：
所述主控系统启动激光出光信号的定时机制，若所述主控系统在预设安全穿孔时间内未收到所述穿透信号，则控制所述激光头本体结束激光穿孔的操作。
A4、根据A1所述的方法，其中，激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号之后，所述方法还包括：
所述主控系统向所述信号处理单元发送出光信号中断信息；
所述主控系统接收所述信号处理单元反馈的状态信号；所述状态信号为所述信号处理单元根据所述信号中断信息输出的、包括激光穿孔处于未穿透状态的信息的信号。
A5、根据A2所述的方法，其中，所述准备信号和所述激光出光信号的间隔大于5ms，小于15ms。
A6、一种激光穿孔检测方法，其中，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元，用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，所述至少一个传感器位于所述激光头本体外部，且与所述信号处理单元电连接，所述方法包括：
所述信号处理单元接收激光切割机的主控系统发出的激光出光信号；
所述信号处理单元在激光出光期间，接收所有传感器的实时检测信号；
所述信号处理单元根据所有传感器的实时检测信号进行处理，获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号；
所述信号处理单元将所述穿透信号发送所述主控系统，以使所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
A7、根据A6所述的方法，其中，所述信号处理单元接收激光切割机的主控系统发出的激光出光信号之前，所述方法还包括：
所述信号处理单元接收所述主控系统发出的用于进行激光穿孔的准备信号；
所述信号处理单元根据所述准备信号采集环境亮度，并依据环境亮度进行初始化，实时检测所述激光出光信号。
A8、根据A7所述的方法，其中，若所述信号处理单元连接一个主传感器，所述主传感器的水平方向与所述激光头本体间隔第一预设距离，且检测方向垂直所述激光头本体的激光出光方向；
所述信号处理单元根据所有传感器的实时检测信号进行处理，获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号，包括：
将实时接收的主传感器的检测信号进行预处理；
根据预处理的信号更新FIFO队列，所述FIFO队列中存储预设长度的所述预处理信号；
选取更新后FIFO队列的所有预处理信号中亮度的最大值和最小值，获取最大值和最小值的差值；
将所述差值与第一预设值进行比较；
若所述差值小于等于所述第一预设值，则将计数变量A的累计值增加指定数值；若所述差值大于所述第一预设值，则将计数变量A的累计值清零；
将所述计数变量A的累计值与第二预设值进行比较；
若所述计数变量A的累计值大于第二预设值，则标志位B的值设为1，否则，标志位B的值设为0；
在标志位B的值为1时，将FIFO队列中的所有预处理信号的亮度求平均值，在平均值小于第三预设值时，获得所述穿透信号。
A9、根据A8所述的方法，其中，若所述信号处理单元连接一个主传感器和两个辅助传感器，所述两个辅助传感器分别位于支撑横梁左右两个端部的安装板的内侧，均平行待穿孔的板材朝向待穿孔的方向；还包括：
在平均值小于第三预设值时，将标志位C的值设为1；
对实时采集的两个辅助传感器的检测亮度的检测信号取平均，并进行预处理，获得预处理的辅助传感器的信号；
将所述预处理的辅助传感器的信号减去环境亮度后与第四预设值进行比较；若大于，则将标志位E的值设为1，否则，将标志位E的值设为0；
在所述标志位C的值和标志位E的值均为1时，获得所述穿透信号。
A10、根据A9所述的方法，其中，所述第三预设值为2047，第四预设值为第一预设值的三倍。
A11、根据A9所述的方法，其中，选取更新后FIFO队列的所有预处理信号中亮度的最大值和最小值，包括：
采用冒泡排序算法选取更新后FIFO队列的所有预处理信号中亮度的最大值和最小值。
A12、根据A9所述的方法，其中，所述信号处理单元获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号之前，所述方法还包括：
所述信号处理单元接收到所述主控系统发送的出光信号中断信息；
所述信号处理单元根据所述出光信号中断信息向所述主控系统反馈包括激光穿孔处于未穿透状态的信息的状态信号。
A13、根据A9所述的方法，其中，
所述主传感器、两个辅助传感器均具有40°的方向指向性；
所述信号处理单元通过0-3.3V模拟电压的方式连接所述主传感器、两个辅助传感器；
所述信号处理单元与所述主控系统的通信采用IO通信方式。
A14、根据A9所述的方法，其中，
主传感器与板材的距离大于激光头本体底端与板材的距离、小于激光头本体中心与板材的距离；
所述主传感器通过电缆连接所述信号处理单元；
或者，
两个辅助传感器中的第一辅助传感器和所述第二辅助传感器沿着所述激光头本体的竖直方向对称分布；
或者，
所述第一辅助传感器位于板材下方，且第一辅助传感器和所述板材之间设置第一遮光板，所述第一遮光板用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第一遮光板固定在所述支撑横梁一个端部的安装板的内侧；
所述第一辅助传感器通过电缆连接所述信号处理单元；
或者，
第二辅助传感器位于板材下方，且第二辅助传感器和所述板材之间设置第二遮光板，所述第二遮光板用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第二遮光板固定在所述支撑横梁另一个端部的安装板的内侧；
所述第二辅助传感器通过电缆连接所述信号处理单元；
或者，
主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器均为光电传感器。
A15、一种激光切割机，包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；其特征在于，还包括：
设置在激光头本体上的信号处理单元；
所述主控系统和所述信号处理单元进行交互，执行上述A1至A5任一所述的方法，或者执行A6至A14任一所述的方法。
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)
1.一种激光穿孔检测方法，其特征在于，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元、用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，所述至少一个传感器位于所述激光头本体外部，且与所述信号处理单元电连接，所述方法包括：
激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号；
所述主控系统接收所述信号处理单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号；
所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号之前，所述方法还包括：
所述主控系统向所述信号处理单元发出用于进行激光穿孔的准备信号，以使所述信号处理单元根据所述准备信号获取环境亮度并进行初始化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号之后，所述方法还包括：
所述主控系统启动激光出光信号的定时机制，若所述主控系统在预设安全穿孔时间内未收到所述穿透信号，则控制所述激光头本体结束激光穿孔的操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号之后，所述方法还包括：
所述主控系统向所述信号处理单元发送出光信号中断信息；
所述主控系统接收所述信号处理单元反馈的状态信号；所述状态信号为所述信号处理单元根据所述信号中断信息输出的、包括激光穿孔处于未穿透状态的信息的信号。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述准备信号和所述激光出光信号的间隔大于5ms，小于15ms。
6.一种激光穿孔检测方法，其特征在于，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元，用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，所述至少一个传感器位于所述激光头本体外部，且与所述信号处理单元电连接，所述方法包括：
所述信号处理单元接收激光切割机的主控系统发出的激光出光信号；
所述信号处理单元在激光出光期间，接收所有传感器的检测信号；
所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号；
所述信号处理单元将所述穿透信号发送所述主控系统，以使所述主控系统根据所述穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述信号处理单元接收激光切割机的主控系统发出的激光出光信号之前，所述方法还包括：
所述信号处理单元接收所述主控系统发出的用于进行激光穿孔的准备信号；
所述信号处理单元根据所述准备信号采集环境亮度，并依据环境亮度进行初始化，实时检测所述激光出光信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述信号处理单元连接一个主传感器，所述主传感器的水平方向与所述激光头本体间隔第一预设距离，且检测方向垂直所述激光头本体的激光出光方向；
所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获取激光穿孔状态为穿透状态的穿透信号，包括：
将接收的主传感器的检测信号进行预处理；
根据预处理的信号更新FIFO队列，所述FIFO队列中存储预设长度的所述预处理信号；
选取更新后FIFO队列的所有预处理信号中亮度的最大值和最小值，获取最大值和最小值的差值；
将所述差值与第一预设值进行比较；
若所述差值小于等于所述第一预设值，则将计数变量A的累计值增加指定数值；若所述差值大于所述第一预设值，则将计数变量A的累计值清零；
将所述计数变量A的累计值与第二预设值进行比较；
若所述计数变量A的累计值大于第二预设值，则标志位B的值设为1，否则，标志位B的值设为0；
在标志位B的值为1时，将FIFO队列中的所有预处理信号的亮度求平均值，在平均值小于第三预设值时，获得所述穿透信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，若所述信号处理单元连接一个主传感器和两个辅助传感器，所述两个辅助传感器分别位于支撑横梁左右两个端部的安装板的内侧，均平行待穿孔的板材朝向待穿孔的方向；还包括：
在平均值小于第三预设值时，将标志位C的值设为1；
对实时采集的两个辅助传感器的检测亮度的检测信号取平均，并进行预处理，获得预处理的辅助传感器的信号；
将所述预处理的辅助传感器的信号减去环境亮度后与第四预设值进行比较；若大于，则将标志位E的值设为1，否则，将标志位E的值设为0；
在所述标志位C的值和标志位E的值均为1时，获得所述穿透信号。
10.一种激光切割机，包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；其特征在于，还包括：
设置在激光头本体上的信号处理单元；
所述主控系统和所述信号处理单元进行交互，执行上述权利要求1至5任一所述的方法，或者执行权利要求6至9任一所述的方法。
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