CN111618431B - 激光设备气嘴的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光设备气嘴的控制方法及系统，该方法包括：工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，并向下位机下发针对目标气嘴的第一位置检测指令；下位机通过传感器组获取目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，并将第一位置检测结果返回给工控机；工控机在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载。本申请提供的技术方案能够提高激光设备的自动化水平和加工效率，不需要人工手动操作气嘴的切换，极大程度上实现了无人值守，而且，可对激光加工过程中产生的等离子化流体物质实现自动化吹气控制，有效保证加工工件的加工精度，提高良品率。

Description

激光设备气嘴的控制方法及系统

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，具体而言，涉及一种激光设备气嘴的控制方法及系统。

背景技术

激光加工在加工过程中的非接触、无需液体酸碱辅助等优势，应用越来越广泛。以航空发动机涡轮叶片气膜孔的加工为例，叶片气膜孔的加工要求精度高，且要求加工过程低损伤、无重铸层，因此激光加工成为叶片气膜孔的微孔加工的一种常用加工工艺。质量合格的加工件能够带来更高的经济性价比与安全性能。但是，在激光加工过程中不可避免会产生等离子化流体物质，这些悬浮的等离子化流体物质在叶片气膜孔里面会影响叶片气膜孔激光光路进而影响气膜孔的加工精度。因此，激光加工过程需要对气膜孔进行吹气，不同位置吹气的方式不同，通常采用的措施有同轴和旁轴两种吹气方式，通过气嘴喷出的高压气体将微孔内部的残渣及等离子体带出。

在需要对不同位置的气膜孔进行吹气时，需要切换不同的气嘴，然而存在的问题是，气嘴的切换需要人工手动调节更换，此时激光设备需停止加工过程，待手动调节气嘴至指定的位置和角度后方可继续加工，效率低下。所有以激光方式进行微孔加工的加工工艺均具有此问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种激光设备气嘴的控制方法及系统，能够提高激光设备的自动化水平和加工效率，不需要人工手动操作气嘴的切换。

第一方面，本申请实施例提供一种激光设备气嘴的控制方法，应用于控制系统，所述控制系统包括：工控机、下位机和传感器组，所述方法包括：所述工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据所述加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，并向下位机下发针对所述目标气嘴的第一位置检测指令；所述下位机接收所述第一位置检测指令，通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，并将所述第一位置检测结果返回给所述工控机；所述工控机接收所述第一位置检测结果，在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载。

通过上述方案能够提高激光设备的自动化水平和加工效率，不需要人工手动操作气嘴的切换，极大程度上实现了无人值守。而且，通过自动化切换合适的气嘴，还可对激光加工过程中产生的等离子化流体物质实现自动化吹气控制，有效保证加工工件的加工精度，提高良品率。

在一种可选的实施方式中，所述激光设备包括多个气嘴，每个气嘴具有一个对应的吹气位和库位；所述在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载，包括：在目标气嘴未在吹气位时，所述工控机向下位机下发针对所述多个气嘴中除所述目标气嘴外的其他气嘴的第二位置检测指令；所述下位机接收所述第二位置检测指令，通过所述传感器组获取所述其他气嘴的当前位置，得到第二位置检测结果，并将所述第二位置检测结果返回给所述工控机；所述工控机接收所述第二位置检测结果，在所述其他气嘴中的所有气嘴均位于库位时，向下位机下发针对目标气嘴的装载指令；所述下位机接收所述装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

在进行目标气嘴的装载前，需对激光设备上的其他气嘴的位置进行分析判断，在其他气嘴均位于库位时，这对于目标气嘴的装载过程而言属于一个安全位置，于是，可以进行目标气嘴的装载，提高安全性。

在一种可选的实施方式中，在所述工控机接收所述第二位置检测结果后，所述方法还包括：在所述其他气嘴中存在位于吹气位的气嘴时，所述工控机将所述位于吹气位的气嘴作为待卸载气嘴，向下位机下发针对待卸载气嘴的卸载指令；所述下位机接收所述卸载指令，控制与待卸载气嘴对应的执行部件对待卸载气嘴进行卸载，并在卸载完成后向所述工控机发送卸载完成指示；所述工控机接收所述卸载完成指示，向下位机下发针对目标气嘴的装载指令；所述下位机接收所述装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

出于安全因素考虑，在装载目标气嘴前，需对此时位于吹气位的其他气嘴进行卸载，避免装载目标气嘴时，激光设备上的Z轴移动结构下移后，该位于吹气位的其他气嘴与下方的X轴移动结构、Y轴移动机构相撞。

在一种可选的实施方式中，所述传感器组包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述在卸载完成后向所述工控机发送卸载完成指示，包括：所述下位机读取待卸载气嘴对应的卸载到位传感器输出的第一电平信号，在所述第一电平信号呈第一状态时，向所述工控机发送卸载完成指示，以指示对应的待卸载气嘴已卸载完成。

在一种可选的实施方式中，所述传感器组包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载之后，所述方法还包括：所述下位机读取目标气嘴对应的装载到位传感器输出的第二电平信号，在所述第二电平信号呈第一状态时，向所述工控机发送装载完成指示，以指示目标气嘴已装载完成。

在一种可选的实施方式中，所述传感器组包括多个传感器，激光设备上的每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，包括：所述下位机读取装载到位传感器输出的第三电平信号和卸载到位传感器输出的第四电平信号；在所述第三电平信号呈第一状态、所述第四电平信号呈第二状态时，所述下位机得到目标气嘴位于对应的吹气位的第一位置检测结果；在所述第三电平信号呈第二状态、所述第四电平信号呈第一状态时，所述下位机得到目标气嘴位于对应的库位的第一位置检测结果。

在一种可选的实施方式中，在所述下位机读取装载到位传感器输出的第三电平信号和卸载到位传感器输出的第四电平信号后，所述方法还包括：在所述第三电平信号和所述第四电平信号均呈第二状态时，所述下位机生成异常指令，并将所述异常指令发送给所述工控机；所述工控机接收所述异常指令，进行异常告警。

在上述四种实施方式中，通过设置两个传感器，能够满足不同情况下的位置检测需求，如执行卸载任务时，利用卸载到位传感器检测气嘴是否完成卸载，执行装载任务时，利用装载到位传感器检测气嘴是否完成装载。同时，在检测气嘴的位置时，利用两个传感器输出的电平信号共同确定气嘴的当前位置，准确性高，而且还能够及时发现出现的异常情况。

第二方面，本申请实施例提供一种激光设备气嘴的控制方法，应用于控制系统，所述控制系统包括：工控机和传感器组，所述方法包括：所述工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据所述加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果；所述工控机根据所述第一位置检测结果，在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载。

第三方面，本申请实施例提供一种激光设备气嘴的控制系统，包括：工控机、下位机和传感器组，所述工控机与所述下位机连接，所述下位机与所述传感器组连接，所述传感器组用于检测激光设备上的相应气嘴的当前位置；其中，所述控制系统用于执行如第一方面、第一方面中任一可选实施方式所述的方法。

在一种可选的实施方式中，所述激光设备包括多个气嘴，每个气嘴具有一个对应的吹气位和库位；所述传感器组包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的激光设备气嘴的控制系统的示意图；

图2为本申请第一实施例提供的激光设备气嘴的控制方法的流程图；

图3为本申请第一实施例的方法中步骤230的具体实现方式的流程图；

图4为本申请第一实施例的方法中在其他气嘴中存在位于吹气位的气嘴时所执行的流程图；

图5为本申请第二实施例提供的激光设备气嘴的控制方法的流程图；

图6为本申请第二实施例提供的激光设备气嘴的控制方法的另一流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

第一实施例

本申请实施例提供一种激光设备气嘴的控制方法及系统，能够自动化对激光设备上的各个气嘴进行装载或卸载等控制，提高激光加工设备的自动化程度，有利于实现无人值守。

图1示出了本申请实施例提供的激光设备气嘴的控制系统的示意图，如图1所示，该系统包括：工控机110、下位机120和传感器组130，工控机110与下位机120连接，下位机120与传感器组130连接，传感器组130布设于各个气嘴的吹气位及库位附近，传感器组130用于检测激光设备上的相应气嘴的当前位置。激光设备上设有多个气嘴，每个气嘴具有一个对应的吹气位和库位，在应用某气嘴进行吹气时，该气嘴置于相应的吹气位，在不需要应用该气嘴进行吹气时，该气嘴置于相应的库位。下位机120还与每个气嘴对应的执行部件140相连，下位机120通过控制执行部件140完成对相应气嘴的装载、卸载等控制任务。

图2示出了本申请实施例提供的激光设备气嘴的控制方法的流程图，如图2所示，该方法包括：

步骤210：工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，并向下位机下发针对目标气嘴的第一位置检测指令。

具体的，工控机接收控制中心下发的订单任务，该订单任务中包括放件、取件、加工、清洗等一系列任务，在订单任务中包括待进行的加工流程的工艺流程编号，每个工艺流程编号对应一个工艺包，工控机可按照工艺包中的加工流程进行加工。不同的工艺流程编号对应的加工流程不同，以导叶加工和动叶加工为例，导叶加工和动叶加工分别对应一个工艺包，两者的工艺流程编号不同，在工艺包中包括了气膜孔的排数、孔数、各个孔的位置、各个孔的孔径大小、各个孔的孔深等信息，在工艺包中还包括在进行此加工流程时所需的吹气类型。工控机根据收到的工艺流程编号调取相应的工艺包，执行相应的工艺流程。

在进行加工之前，工控机根据收到的工艺流程编号确定待进行的加工流程是否需要吹气，如果不需要吹气，则工控机直接进入自动化加工流程，然后控制激光设备开始加工；如果需要吹气，则根据加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，并向下位机下发针对目标气嘴的第一位置检测指令。激光设备上设有多个气嘴，其中，包括同轴气嘴和至少一个旁轴气嘴，同轴气嘴即光、气同轴，数量为一，旁轴气嘴即光、气不同轴，数量可以为一个、两个、三个、四个，甚至更多，不同的旁轴气嘴的工作高度和角度均不相同。在进行部分工件的加工时，气嘴会与工件存在干涉的情况，此时，不能使用同轴气嘴，只能使用旁轴气嘴进行旁轴辅助吹气。如果加工流程所需的吹气类型为同轴吹气，则确定目标气嘴为同轴气嘴，如果加工流程所需的吹气类型为旁轴吹气，则根据工件上加工的位置、各旁轴气嘴的工作高度、角度等信息从至少一个旁轴气嘴中确定目标气嘴，例如旁轴气嘴的数量为三个，那么可从旁轴气嘴1、旁轴气嘴2、旁轴气嘴3中确定旁轴气嘴1为目标气嘴。在确定目标气嘴后，工控机向下位机下发检测目标气嘴是否在吹气位的第一位置检测指令。

步骤220：下位机接收第一位置检测指令，通过传感器组获取目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，并将第一位置检测结果返回给工控机。

下位机接收工控机下发的第一位置检测指令，通过相连的传感器组获取目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果。具体的，所布设的传感器组中包括多个传感器，激光设备上的每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位。下位机根据装载到位传感器输出的电平信号和卸载到位传感器输出的电平信号确定目标气嘴的当前位置。

在一个实施例中，下位机首先读取装载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第一状态时，表示目标气嘴此时已位于对应的吹气位，从而，得到目标气嘴位于对应的吹气位的第一位置检测结果，并将该第一位置检测结果返回给工控机。工控机在收到该第一位置检测结果后，确定目标气嘴已位于吹气位，此时，无需对目标气嘴进行装载，可以直接进行下一步的自动化加工流程。在该电平信号呈第二状态时，表示目标气嘴此时未位于对应的吹气位，于是，进一步读取卸载到位传感器输出的电平信号。在该电平信号呈第一状态时，表示目标气嘴此时位于对应的库位，从而，得到目标气嘴位于对应的库位的第一位置检测结果，并将该第一位置检测结果返回给工控机。工控机在收到该第一位置检测结果后，确定目标气嘴位于库位，即需要进行目标气嘴的装载。

在另一实施例中，下位机对装载到位传感器和卸载到位传感器输出的电平信号的读取不需要按照先后顺序，可以同时对两个传感器输出的电平信号进行读取。具体的，下位机读取装载到位传感器输出的电平信号1和卸载到位传感器输出的电平信号2；在电平信号1呈第一状态、电平信号2呈第二状态时，下位机得到目标气嘴位于对应的吹气位的第一位置检测结果；在电平信号1呈第二状态、电平信号2呈第一状态时，下位机得到目标气嘴位于对应的库位的第一位置检测结果。

在具体操作中，本实施例中的第一状态为高电平、第二状态为低电平。当然，本实施例也不排除与此相反的设置，即定义第一状态为低电平、定义第二状态为高电平。

在正常情况下，气嘴应当位于吹气位和库位中的其中一个位置，在气嘴位于其他位置时，比如旁轴气嘴由于气缸泄气等原因，导致其位置处于吹气位和库位之间的某一位置，此类情况属于异常情况，可以予以告警。因此，在下位机读取装载到位传感器和卸载到位传感器输出的电平信号后，在两个电平信号均呈第二状态时，下位机生成异常指令，并将该异常指令发送给工控机；工控机接收该异常指令，进行异常告警。

工控机根据下位机反馈的异常指令启动报警程序，比如，向控制中心发送告警信息，同时，在控制中心的监控显示屏和工控机的显示界面上均出现告警提示弹窗，激光设备上的红色LED灯闪烁、蜂鸣器响起。工控机在收到异常指令后向控制中心请求人工介入，同时暂停当前工艺流程，待人工处理完成后，工控机再继续之前暂停的工艺流程。

在步骤220后，继续步骤230：工控机接收第一位置检测结果，在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载。

工控机接收第一位置检测结果，在第一位置检测结果表征目标气嘴在对应的吹气位时，无需对目标气嘴进行装载，可直接进行下一步的自动化加工流程，在第一位置检测结果表征目标气嘴未在对应的吹气位时，跳转至相应的处理逻辑，对目标气嘴进行装载。

可选的，在目标气嘴未在对应的吹气位时，步骤230中工控机通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载的具体实现方式如图3所示，包括：

步骤2301：在目标气嘴未在吹气位时，工控机向下位机下发针对多个气嘴中除目标气嘴外的其他气嘴的第二位置检测指令。

激光设备上设有多个气嘴，在目标气嘴未在吹气位时，工控机向下位机下发针对该多个气嘴中除目标气嘴外的其他气嘴是否在对应的吹气位或者库位的第二位置检测指令。在激光设备上设有多个旁轴气嘴时，若前述确定的目标气嘴为同轴气嘴，那么步骤2301中的其他气嘴均为旁轴气嘴，若前述确定的目标气嘴为旁轴气嘴，那么步骤2301中的其他气嘴包括同轴气嘴和剩余的旁轴气嘴。

步骤2302：下位机接收第二位置检测指令，通过传感器组获取其他气嘴的当前位置，得到第二位置检测结果，并将第二位置检测结果返回给工控机。

下位机接收第二位置检测指令，通过读取传感器组输出的电平信号分别获得每个其他气嘴的当前位置。具体的，每个其他气嘴均设有一个装载到位传感器和一个卸载到位传感器，以其中一个其他气嘴为例，下位机执行的过程如下：

下位机首先读取卸载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第一状态时，表示该其他气嘴此时位于对应的库位，由于气嘴位于库位时，对于目标气嘴的装载过程而言属于一个安全位置，因此在确定气嘴位于库位时，可不必再读取装载到位传感器的电平信号，可以直接向工控机返回位置检测结果。

在该电平信号呈第二状态时，表示该其他气嘴此时未位于库位，于是，继续读取装载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第一状态时，表示该其他气嘴此时位于对应的吹气位，而位于吹气位的其他气嘴应当先进行卸载，然后再进行目标气嘴的装载。这样操作的理由是，以同轴气嘴的装载为例，在进行同轴气嘴装载时，激光设备的Z轴移动机构下移，然后利用相应的执行部件将同轴气嘴锁紧在吹气位上，而当存在位于吹气位的旁轴气嘴时，Z轴移动机构下移时旁轴气嘴会与下方的X轴移动结构、Y轴移动机构相撞，所以出于安全因素考虑，在装载目标气嘴前，需对此时位于吹气位的其他气嘴进行卸载。

可以理解的，下位机也可以同时读取每个其他气嘴的装载到位传感器输出的电平信号和卸载到位传感器输出的电平信号，根据两个电平信号的状态确定气嘴的当前位置，其实现方式与步骤220中目标气嘴的位置检测方式一致。

下位机在通过传感器组获取到每个其他气嘴的当前位置后，得到第二位置检测结果，并将第二位置检测结果返回给工控机。

步骤2303：工控机接收第二位置检测结果，在其他气嘴中的所有气嘴均位于库位时，向下位机下发针对目标气嘴的装载指令。

工控机接收第二位置检测结果，根据每个其他气嘴的位置检测结果进行分析判断，在所有其他气嘴均位于库位时，表明此时可以直接对目标气嘴进行装载，于是，生成针对目标气嘴的装载指令，并向下位机下发该装载指令。

步骤2304：下位机接收该装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

下位机接收工控机下发的装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。激光设备上设有每个气嘴对应的执行部件，用于该气嘴的装载与卸载。在一种实施例中，用于同轴气嘴的执行部件包括电机、驱动器，用于旁轴气嘴的执行部件包括气缸、电磁阀。

在执行装载动作后，下位机读取目标气嘴对应的装载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第一状态时，表示此时目标气嘴已位于吹气位，于是，向工控机发送装载完成指示，以指示目标气嘴已装载完成。工控机在收到装载完成指示后，可进行下一步的自动化加工流程。

在上述步骤2303中，工控机接收第二位置检测结果后，在其他气嘴中存在位于吹气位的气嘴时，执行如图4所示的步骤：

步骤2305：在其他气嘴中存在位于吹气位的气嘴时，工控机将位于吹气位的气嘴作为待卸载气嘴，向下位机下发针对待卸载气嘴的卸载指令。

待卸载气嘴可以是一个，也可以是多个，如果是多个待卸载气嘴，则需对每个待卸载气嘴进行卸载。

步骤2306：下位机接收该卸载指令，控制与待卸载气嘴对应的执行部件对待卸载气嘴进行卸载，并在卸载完成后向工控机发送卸载完成指示。

具体的，下位机控制与待卸载气嘴对应的执行部件对待卸载气嘴进行卸载后，读取待卸载气嘴对应的卸载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第一状态时，表示该待卸载气嘴此时已位于库位，于是，向工控机发送卸载完成指示，以指示对应的待卸载气嘴已卸载完成。

步骤2307：工控机接收该卸载完成指示，向下位机下发针对目标气嘴的装载指令。

在完成待卸载气嘴的卸载之后，工控机向下位机下发针对目标气嘴的装载指令，以使下位机控制相应的执行部件对目标气嘴进行装载。

步骤2308：下位机接收该装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

下位机控制执行部件对目标气嘴进行装载之后，读取目标气嘴对应的装载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第一状态时，表示此时目标气嘴已位于吹气位，于是，向工控机发送装载完成指示，以指示目标气嘴已装载完成。工控机在收到装载完成指示后，可进行下一步的自动化加工流程。

在待卸载气嘴的卸载动作未成功或者目标气嘴的装载未成功的情况下，下位机向工控机发送失败指示，以指示相应的操作未成功。比如，在下位机控制执行部件对待卸载气嘴进行卸载后，读取对应的卸载到位传感器的电平信号，在该电平信号呈第二状态时，表示该待卸载气嘴此时未位于库位，于是，向工控机发送失败指示。又比如，在下位机控制执行部件对目标气嘴进行装载后，读取对应的装载到位传感器输出的电平信号，在该电平信号呈第二状态时，表示此时目标气嘴未位于吹气位，于是，向工控机发送失败指示。

工控机在收到失败指示后启动报警程序，比如，向控制中心发送告警信息，同时，在控制中心的监控显示屏和工控机的显示界面上均出现告警提示弹窗，激光设备上的红色LED灯闪烁、蜂鸣器响起。进一步的，向控制中心请求人工介入，同时暂停当前工艺流程，待人工处理完成后，工控机再继续之前暂停的工艺流程。

通过本申请实施例提供的激光设备气嘴的控制方法，能够提高激光设备的自动化水平和加工效率，不需要人工手动操作气嘴的切换，极大程度上实现了无人值守。该方法能够应用于航空发动机涡轮叶片气膜孔激光加工过程中对产生的等离子化流体物质的自动化吹气控制，实现激光设备上气嘴的快换。叶片气膜孔的加工工艺复杂，加工工艺流程中对等离子化流体物质的有效控制能够有效保证叶片气膜孔的加工精度，提高良品率，并创造较高的经济价值。该方案可移植性强，可以应用于类似的激光加工设备的加工过程，实现对等离子化流体物质的控制，提高加工精度与加工良品率，比如，可以广泛应用于任一激光微孔加工的加工流程。

第二实施例

本申请实施例提供一种激光设备气嘴的控制方法，应用于一控制系统，该控制系统包括：工控机和传感器组，工控机与传感器组相连，传感器组布设于激光设备上的各个气嘴的吹气位及库位附近，传感器组用于检测激光设备上的相应气嘴的当前位置。本实施例与上一实施例的不同之处在于，在第一实施例的控制系统中包括下位机，工控机向下位机下达指令，由下位机对指令进行执行，同时，大部分的处理逻辑放在下位机执行，极大程度上减轻了工控机的工作量，也避免了与工控机原有的代码逻辑冲突，对工控机的改动量小。本实施例的控制系统不设置下位机，工控机直接与传感器组和相应的执行部件连接，所有的处理逻辑均由工控机执行。

具体的，图5示出了本实施例中的激光设备气嘴的控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括：

步骤310：工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，通过传感器组获取目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果。

步骤320：工控机根据第一位置检测结果，在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载。

可选的，在目标气嘴未在吹气位时，工控机执行的具体步骤如图6所示，包括：

步骤330：工控机通过传感器组获取激光设备上的多个气嘴中除目标气嘴外的其他气嘴的当前位置，得到第二位置检测结果。

步骤340：工控机根据第二位置检测结果，在其他气嘴中的所有气嘴均位于库位时，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

可选的，在步骤330中，工控机得到第二位置检测结果后，该方法还包括：在其他气嘴中存在位于吹气位的气嘴时，工控机将位于吹气位的气嘴作为待卸载气嘴，控制与待卸载气嘴对应的执行部件对待卸载气嘴进行卸载，并在卸载完成后控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

本实施例中的激光设备气嘴的控制方法与第一实施例中的控制方法相似，两个实施例的基本原理及产生的技术效果相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中的相应内容，在此不做赘述。

第三实施例

本申请实施例提供一种激光设备气嘴的控制系统，如图1所示，该系统包括：工控机110、下位机120和传感器组130，其中，工控机110与下位机120连接，下位机120与传感器组130连接，传感器组130用于检测激光设备上的相应气嘴的当前位置。下位机120还与每个气嘴对应的执行部件140相连，下位机120通过控制执行部件140完成对相应气嘴的装载、卸载等控制任务。应理解，该控制系统用于执行第一实施例中激光设备气嘴的控制方法，该控制系统中各个设备所用于执行的过程可以参照第一实施例中的说明。

可选的，本实施例中的激光设备包括多个气嘴，每个气嘴具有一个对应的吹气位和库位；传感器组130包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位。

本实施例中的工控机为激光设备上的工控机，用于完成控制中心下发的订单任务，包括放件、取件、加工、清洗等一系列任务，在工控机内部署有数控系统，完成相应的数字控制操作。下位机可采用STM32芯片实现，比如可以选用STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE等型号的芯片。

在进行第一实施例中的方法之前，完成工控机与下位机交互通信的基本协议设置。工控机与下位机可采用串口通信连接，工控机通过相连的串口向下位机下达位置检测指令、装载指令、卸载指令等，下位机通过相连的串口向工控机上传位置检测结果、装载完成指示、卸载完成指示、异常指令等。

本实施例中的传感器组包括两类传感器，其中，用于同轴气嘴的传感器可采用M3接近传感器开关，用于旁轴气嘴的传感器可采用亚德客气动元件电子式感应器。下位机根据工控机下发的位置检测指令，读取传感器输出的电平信号并进行判断处理，反馈同轴气嘴和旁轴气嘴的位置状态至工控机。

本实施例中的控制系统还包括：传输转换模块。其设置目的是使下位机能够更好地兼容与工控机、执行部件、传感器组之间的信号传输，便于下位机完成对同轴气嘴以及对旁轴装置中各旁轴气嘴的装载与卸载等控制任务。传输转换模块的硬件由电平脉冲转换模块构成，包括：3.3V电压信号转24V/5V电压信号模块、24V电压信号转3.3V电压信号模块。若工控机下发的指令和传感器输出的电平信号是24V信号，利用传输转换模块转成3.3V信号后到达下位机，若是下位机反馈相应的信息至工控机，则转换反之。

本实施例中的控制系统还包括：供电模块，该供电模块可用于为该控制系统中的各个设备提供电源。供电模块可包括：单相交流电源220VAC、交流三相电源380VAC、24V直流开关电源、24V转3.3V/5V可调节直流电源模块。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光设备气嘴的控制方法，其特征在于，应用于控制系统，所述控制系统包括：工控机、下位机和传感器组，所述方法包括：

所述工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据所述加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，并向下位机下发针对所述目标气嘴的第一位置检测指令；

所述下位机接收所述第一位置检测指令，通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，并将所述第一位置检测结果返回给所述工控机；

所述工控机接收所述第一位置检测结果，在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载；

其中，所述传感器组包括多个传感器，激光设备上的每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，包括：所述下位机读取装载到位传感器输出的第三电平信号和卸载到位传感器输出的第四电平信号；在所述第三电平信号呈第一状态、所述第四电平信号呈第二状态时，所述下位机得到目标气嘴位于对应的吹气位的第一位置检测结果；在所述第三电平信号呈第二状态、所述第四电平信号呈第一状态时，所述下位机得到目标气嘴位于对应的库位的第一位置检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光设备包括多个气嘴，每个气嘴具有一个对应的吹气位和库位；所述在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载，包括：

在目标气嘴未在吹气位时，所述工控机向下位机下发针对所述多个气嘴中除所述目标气嘴外的其他气嘴的第二位置检测指令；

所述下位机接收所述第二位置检测指令，通过所述传感器组获取所述其他气嘴的当前位置，得到第二位置检测结果，并将所述第二位置检测结果返回给所述工控机；

所述工控机接收所述第二位置检测结果，在所述其他气嘴中的所有气嘴均位于库位时，向下位机下发针对目标气嘴的装载指令；

所述下位机接收所述装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述工控机接收所述第二位置检测结果后，所述方法还包括：

在所述其他气嘴中存在位于吹气位的气嘴时，所述工控机将所述位于吹气位的气嘴作为待卸载气嘴，向下位机下发针对待卸载气嘴的卸载指令；

所述下位机接收所述卸载指令，控制与待卸载气嘴对应的执行部件对待卸载气嘴进行卸载，并在卸载完成后向所述工控机发送卸载完成指示；

所述工控机接收所述卸载完成指示，向下位机下发针对目标气嘴的装载指令；

所述下位机接收所述装载指令，控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传感器组包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述在卸载完成后向所述工控机发送卸载完成指示，包括：

所述下位机读取待卸载气嘴对应的卸载到位传感器输出的第一电平信号，在所述第一电平信号呈第一状态时，向所述工控机发送卸载完成指示，以指示对应的待卸载气嘴已卸载完成。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述传感器组包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述控制与目标气嘴对应的执行部件对目标气嘴进行装载之后，所述方法还包括：

所述下位机读取目标气嘴对应的装载到位传感器输出的第二电平信号，在所述第二电平信号呈第一状态时，向所述工控机发送装载完成指示，以指示目标气嘴已装载完成。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述下位机读取装载到位传感器输出的第三电平信号和卸载到位传感器输出的第四电平信号后，所述方法还包括：

在所述第三电平信号和所述第四电平信号均呈第二状态时，所述下位机生成异常指令，并将所述异常指令发送给所述工控机；

所述工控机接收所述异常指令，进行异常告警。

7.一种激光设备气嘴的控制方法，其特征在于，应用于控制系统，所述控制系统包括：工控机和传感器组，所述方法包括：

所述工控机确定待进行的加工流程是否需要吹气，在需要吹气时，根据所述加工流程所需的吹气类型确定目标气嘴，通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果；

所述工控机根据所述第一位置检测结果，在目标气嘴未在对应的吹气位时，通过相应的执行部件对目标气嘴进行装载；其中，所述传感器组包括多个传感器，激光设备上的每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位；所述通过所述传感器组获取所述目标气嘴的当前位置，得到第一位置检测结果，包括：下位机读取装载到位传感器输出的第三电平信号和卸载到位传感器输出的第四电平信号；在所述第三电平信号呈第一状态、所述第四电平信号呈第二状态时，所述下位机得到目标气嘴位于对应的吹气位的第一位置检测结果；在所述第三电平信号呈第二状态、所述第四电平信号呈第一状态时，所述下位机得到目标气嘴位于对应的库位的第一位置检测结果。

8.一种激光设备气嘴的控制系统，其特征在于，包括：工控机、下位机和传感器组，所述工控机与所述下位机连接，所述下位机与所述传感器组连接，所述传感器组用于检测激光设备上的相应气嘴的当前位置；其中，所述控制系统用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法；

其中，所述激光设备包括多个气嘴，每个气嘴具有一个对应的吹气位和库位；所述传感器组包括多个传感器，每个气嘴对应设有一个装载到位传感器和卸载到位传感器，所述装载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的吹气位，所述卸载到位传感器用于检测气嘴是否位于对应的库位。

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