CN111819027B - 起火检测方法及起火检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起火检测方法及起火检测装置，其将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，在激光输出信号输出激光时,根据单个激光输出信号时长，及单个激光输出信号时长内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态；在激光输出信号不输出激光时,根据累计的检测期间内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。本发明通过将激光输出信号不输出激光的时段和单个激光信号加工情况下采集到的火焰出现信号Q，这两种特征作为重要依据进行累计，并作为起火燃烧的最终判定依据，在激光加工机进行激光加工期间能够尽早地检测到被加工材料W的起火从而抑制火灾发生，且具有较好的普遍适用性。

Description

起火检测方法及起火检测装置
技术领域
本发明涉及一种起火检测方法及起火检测装置。
背景技术
CO2激光容易被非金属吸收。纸、木材、丙烯酸树脂、橡胶、革等材料几乎可以100％吸收，所以能量效率良好，从而能够以较少的激光能量切割较厚的被加工材料。例如，40W的CO2激光能够在一次激光切割加工中切割最大10mm厚的丙烯酸树脂板。
所以，CO2激光加工机使用于各种领域，不仅用于金属加工领域，而且多用于非金属加工领域。在金属加工用途中，因为被加工材料是金属，所以几乎不会发生火灾。但在非金属加工用途中，特别是将被加工材料切割成指定形状之切割模式(矢量模式)中，激光的能量在材料的同一部位停留时间较长，而且非金属材料普遍都有易燃的物理特性，所以很有可能在激光加工过程中因被加工材料的起火燃烧导致火灾的发生。
现有激光加工机在检测出被加工材料的起火而抑制火灾的发生方面，做了一些研究。如专利号CN201822174251.8，发明创造名称为：一种带有火苗探测器的激光切割装置；该申请案在激光切割装置工作台上安装有火焰探测器，以实现对非金属材料实时监测，若有火焰燃起，可以达到报警通知作业人员的目的，但该申请案设计的重点放在了激光切割装置内部零件的简单安装、拆卸上，对于如何提高起火检测的及时性、准确性，未作研究。同样地，公告号CN 2513710Y，发明创造名称为：激光切割雕刻机消防警示装置；该申请案也是在激光切割雕刻机内部设置了鼓风机组、火源探测器、警示器和警报控制系统，藉此带走切割机所产生的热量，以预防火苗的产生，并适时警告操作人员，而达到防火、警示的效果。由此专利也可知，早在2002年之前，就已经出现了在激光加工机中加入火源探测功能的方案。
专利号CN201510311657.4，发明创造名称为：具有消防安全机构的激光切割雕刻机；该申请案在机体内设有一消防安全机构，该消防安全机构包括一火源感测单元、一灭火单元以及一控制单元，其中控制单元电性连接火源感测单元及灭火单元，并接收及处理火源感测单元所传送的信号以判断机体内是否起火，进而控制灭火单元启动；以在发生加工件起火情形时，可启动灭火单元将火势熄灭。其所用火源感测单元可为烟雾传感器、特定波长光线传感器、火焰传感器或特定气体传感器。该申请案声称可以达到快速灭火的目的，但究其原因主要是就近设置了灭火单元，在如何及时、准确的检测是否起火，从源头抑制火灾的发生方面，该申请案同样未作研究。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种起火检测方法及起火检测装置，针对各种非金属被加工材料的激光加工，能够在激光加工机的激光加工中尽早地检测出被加工材料的起火而抑制火灾的发生；同时，本发明不会因为机器设备大小、加工速度、激光功率、激光器种类等因素而发生对设定值的变化，故具有较好的普遍适用性。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种起火检测方法，包括：激光输出信号获取步骤，在进行激光加工时，获取所述激光振荡器的激光输出信号；火焰检测步骤，检测对被加工材料进行激光照射而产生的火焰，获取火焰出现信号Q；起火燃烧判断步骤，将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，在激光输出信号输出激光时,根据单个激光输出信号时长，及单个激光输出信号时长内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态；在激光输出信号不输出激光时,根据累计的检测期间内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。
另外，本发明的一种起火检测装置，包括：激光输出信号获取部，在进行激光加工时，获取所述激光振荡器的激光输出信号；火焰检测部，检测对被加工材料进行激光照射而产生的火焰；火焰出现信号获取部，获取通过所述火焰检测部检测火焰而获得的火焰出现信号Q；起火燃烧判断部，将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，在激光输出信号输出激光时,根据单个激光输出信号时长，及单个激光输出信号时长内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态；在激光输出信号不输出激光时,根据累计的检测期间内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种起火检测方法，通过将激光输出信号不输出激光的时段和单个激光信号加工情况下采集到的火焰出现信号Q，这两种特征作为重要依据进行累计，并作为起火燃烧的最终判定依据，不会因为机器设备大小、加工速度、激光功率、激光器种类等因素而发生对检测方法的更改，故具有较好的普遍适用性。
(2)本发明的一种起火检测方法，其在光栅模式(雕刻模式)下，设定至少需要在多次换行中连续出现火焰出现信号Q才能触发报警，如此即能在几秒内正确判断火灾，又能合理的预防干扰信号，从根本上避免了误判；而在矢量模式(切割模式)中对各种加工状态都进行监视，即对单个激光信号输出激光和不输出激光时段进行检测，保证了在激光输出和不输出时都能实时监控材料是否起火，并且在几秒内就做出非常正确的判断，上述方式能够在激光加工机的激光加工中尽早地检测出被加工材料的起火而抑制火灾的发生；而设定检测除外时间，则进一步排除了残留火星产生的干扰信号，进一步增强了检测的准确性。
(3)本发明的一种起火检测方法，设定材料判定期间T2，在单个激光输出信号进入输出激光的状态，并且在最初的材料判定期间T2内火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，判断被加工材料W具有容易产生火星的可能性。如此，当被加工材料W是包含硅或氧化铝等容易产生火星的材料时，可以通过材料判定期间T2避免对容易产生火星的被加工材料W进行激光加工时，发生将火星误判成起火燃烧的问题。
(4)本发明的一种起火检测方法，设置指定时长T3，根据单个激光输出信号继续输出激光的时长未达到或达到指定时长T3时，火焰出现信号Q的累计数量是否达到累计指定量C3，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。如此，即使1条激光切割线段(对象)较长、例如从激光照射到照射结束为止需要十几分钟的情况下，也可以不用等到激光照射结束，而在激光加工过程中激光输出信号输出激光期间检测到引起火灾的火焰，从而可防止错过检测时机。
(5)本发明的一种起火检测方法，针对本领域人员容易忽视的激光加工机进入待机状态或者关机状态时的起火问题，设置了加工后检测期间T4，根据检测时间未达到或达到加工后检测期间T4，火焰出现信号Q的累计数量是否达到累计指定量C4，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。如此，可以有效避免激光加工结束的瞬间，被加工材料W发生起火燃烧而无法检测出来的隐患。
(6)本发明的一种起火检测方法，作业人员在指定期间T3内更改激光强度时，重置计数器和计时器，以激光强度发生改变的时间点为起点重新计时执行燃烧判断步骤，可以解决单个激光输出信号输出激光时，作业人员更改激光强度导致错误判断的问题。
(7)本发明的一种起火检测方法，对激光加工机使用过程中可能导致起火的各种情况进行了充分的考虑，尽管光栅模式(雕刻模式)与矢量模式(切割模式)下，激光加工方法及激光输出信号均不同，同样能够准确地检测出形成起火燃烧(火灾)的火焰，从而可防止将火星误判为起火引起的火焰，以避免灭火系统在非起火燃烧的情况下被启动。最终，可实现激光加工机在无人状态下的运转。
(8)本发明的一种起火检测装置，进气口及所述排气口设置有遮挡紫外线的紫外线遮光壁，形成外部紫外线无论从装置主体外部的哪个角度照射装置主体，均无法直接到达激光加工机内部的火焰检测部；且进气口和排气口的高度要高于加工物体的表面，使被加工材料产生的烟雾灰尘迅速被气流带走；同时通过设定进入进气口的风向，使进入壳体的气流沿着壳体内壁流动，并在激光加工机内部形成一个环形气流，该环形气流引导被加工材料产生的烟雾灰尘朝着远离火焰检测部的方向流动，有效防止烟雾影响火焰传感器的检测灵敏度，从而使火焰检测部能很准确地识别火焰发出的紫外线。
附图说明
图1是表示设置有本发明的实施方式的起火检测装置的激光加工机的立体图。
图2是表示包括具有本发明的实施方式的起火检测装置的激光加工机的激光加工装置的框架图。
图3是表示设置有本发明的实施方式的起火检测装置的激光加工机的侧方概略图。
图4是表示在设置有本发明的实施方式的起火检测装置的激光加工机中阻止外部紫外线进入到装置主体内部和环形排气气流的构成示意图。
图5是表示本发明的实施方式的起火检测装置的紫外线光电管传感器工作原理的说明图。
图6是表示本发明的实施方式的起火检测装置的传感器驱动基板电路工作原理的说明图。
图7是表示本发明的实施方式的起火检测装置中火焰出现信号的触发机制的说明图。
图8是表示光栅模式的加工方法的一例的说明图。
图9是表示矢量模式的加工方法的一种加工路径的说明图。
图10是表示矢量模式的加工方法的另一种加工路径的说明图。
图11是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，在单个激光输出信号相对较短的情况下进行起火燃烧判断的方法的示意图。
图12是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，激光输出信号较长的情况下残留火星引发的火焰出现信号的示例图。
图13是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，激光输出信号较短的情况下残留火星引发的火焰出现信号的示例图。
图14是表示利用本发明的实施方式的起火检测装置进行火焰检测的有效检测期间的说明图。
图15是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，切割模式(矢量模式)下的检测除外期间的示意图。
图16是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，雕刻模式(光栅模式)下的检测除外期间的示意图。
图17是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，在单个激光输出信号相对较长的情况下的材料判定期间的示意图。
图18是表示在本发明的实施方式的起火检测装置中，在单个激光输出信号相对较长的情况下进行起火燃烧判断的方法的示意图。
图19是表示本发明的实施方式的起火检测装置中的起火燃烧判断的方法根据情况划分的说明图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例
如图1所示，激光加工机1能够对由纸或丙烯酸树脂等各种材料所构成的被加工材料W实施激光加工，使用红外波长的激光。所述激光加工机1与设置于激光加工机1的火焰检测部70、起火燃烧判断部80(参考图2)一起构成激光加工装置。
激光加工机1包括装置主体10、及收纳未图示的激光振荡器的振荡器外壳。在以下说明中，将从装置主体10的里壁12朝向前壁11的方向定义为前方向，将其相反的方向定义为后方向，而将这些定义为前后方向。另外，将图1中的从第2侧壁16朝向第1侧壁15的方向定义为左方向，将其相反的方向定义为右方向，而将这些定义为左右方向。另外，将图1中的从下壁14朝向上壁13的方向定义为上方向，将其相反的方向定义为下方向，而将这些定义为上下方向。
装置主体10构成为长方体形状，如图1所示，具有前壁11、里壁12、上壁13、下壁14、第1侧壁15及第2侧壁16。里壁12、上壁13、下壁14、第1侧壁15及第2侧壁16是对金属制的金属板实施涂装而构成的。此外，在图1中，为了便于说明，而将第2侧壁16设为透明进行图示。
第1侧壁15与第2侧壁16对向，上壁13与下壁14对向。前壁11的下端、里壁12的下端、第1侧壁15的下端及第2侧壁16的下端全部连接于下壁14。在上壁13的靠前侧部分以及前壁11的上部形成有主体开口部101。在上壁13的后部，上盖132(盖板)经由一对铰链131可旋动地支撑于上壁13。上盖132具有与主体开口部101大致相同的形状，能够封闭主体开口部101。
前壁11的内表面、里壁12的内表面、上壁13及上盖132的内表面、下壁14的内表面、第1侧壁15的内表面及第2侧壁16的内表面形成由这些内表面包围而成的装置主体10的内部的加工空间102。在加工空间102内配置被激光加工的被加工材料W(参考图3)而进行激光加工。在里壁12形成有排气口。在里壁12的外侧连接有未图示的排气管的一端部。在排气管的另一端部连接有未图示的排气鼓风机，在正在进行激光加工时驱动排气鼓风机，通过排气鼓风机对加工空间102的内部抽吸空气，而将加工中产生的烟雾、粉尘或臭气排出到加工空间102的外部。
如图4所示，在收纳火焰检测部的作为激光加工机1的壳体的装置主体10的前部形成有进气口，在装置主体10的后部形成有排气口。空气从进气口流入到装置主体10内的加工空间102，穿过加工空间102，最终从排气口被排出至装置主体10的外部。如图4所示，进气口及排气口由与上下方向及左右方向平行的2块作为紫外线遮光壁的壁部所构成。作为紫外线遮光壁的壁部能遮挡从装置主体10的外部经由进气口及所述排气口进入装置主体10内的加工空间102的紫外线UV。上盖132(盖板)是利用透过可见光但遮挡180nm～260nm波长的紫外线UV的树脂板构成。通过上述特征，装置主体10整体能实现让空气通过进气口进入加工空间102，并最终从排气口排出的前提下，同时遮挡住外部任意角度入射的紫外线UV，防止火焰检测部70因为接收到装置主体10外部的紫外线UV而导致误报。
因为加工中产生的烟雾灰尘颗粒物粒子很小，但是也会吸收紫外线，如果激光加工机1工作状态中设备内部充满烟雾烟尘，火焰检测部70就不能很好的检测到火焰出现信号Q。如图4所示，本实施方式将进气口和排气口设置于激光加工机1的正面和背面。并确定进气口和排气口的高度要高于被加工材料W的表面。这样做的目的是为了让激光加工机1工作中从进气口至排气口的气流位于被加工材料W的上方，使被加工材料W产生的烟雾灰尘以最快的速度被进气口至排气口的气流带走。
如图4所示，本实施方式中通过定制装置主体10进气口的紫外线遮光壁的角度，设定进入进气口的风向，使进入壳体的气流沿着壳体内壁流动，这样进入加工空间102的空气会在激光加工机1内部实现一个环形流动的排气气流A，使气流A从激光加工机前壁11的进气口进入设备后，并不是径直流向火焰检测部70和排气口，而是通过进气口使气流A向上流动，气流沿着上盖132流向里壁12的排气口。图4中气流A是从前壁11流向里壁12的，其中一部分未能从排气口排出的气流B会往下流向被加工材料W，然后沿着被加工材料W的表面向前壁11流动，并最终再次与主气流A合流。这个微弱的气流B会带走激光加工中被加工材料W表面产生的烟雾灰尘朝着前壁11流动，在进气口与气流A合流，并最终通过排气口排出。
在机器内部实现一个循环转动的气流A，这样在激光加工中被加工材料W表面产生的烟雾灰尘就能够从里壁12流向前壁11，从而远离火焰检测部70。这样的方式可以有效防止烟雾灰尘朝着火焰检测部70流动而影响火焰传感器的检测灵敏度。
通过上述方法，被加工材料W产生的火焰中的紫外线产生时，因为没有烟雾灰尘的阻挡，紫外线强度不会被烟雾灰尘吸收，所以火焰检测部70能很准确地接受到每一个火焰发出的紫外线，保证对火焰的检测能力。
在加工空间102内设置有导轨30。导轨30如图1所示，具有分别配置于加工空间102的左右两端的前后方向轨道31(Y轴轨道)、及在左右方向上延伸且以横架一对前后方向轨道31的方式配置的左右方向轨道32(X轴轨道)。左右方向轨道32能够在保持与左右方向平行的位置关系的情况下，相对于前后方向轨道31向前后方向移动。在左右方向轨道32设置有能够沿着左右方向轨道32移动的被加工部对向部(激光头)33。在被加工部对向部33设置有反射激光光束的反射镜，反射从未图示的激光振荡器、激光指示器照射的激光光束，像图3所示那样使激光光束垂直地照射到能够进行高度调整的加工台部50上所载置的被加工材料W。左右方向轨道32及被加工部对向部33被电机36驱动而移动，最终将激光照射到被加工材料W的指定位置。
在加工空间102的内部且里壁12的附近，沿着里壁12自下壁14朝向上方向依序设置有各为金属制且具有长方体形状的下部外壳40、散热部60、及未图示的振荡器外壳。
在未图示的振荡器外壳中收纳有未图示的激光振荡器。激光振荡器例如由照射CO2激光的激光振荡器所构成。激光振荡器并不限于CO2激光，也可以为可见光激光、光纤激光，只要是为了对材料进行加工能与材料反应的激光，可以是任意激光。未图示激光振荡器被未图示的一对基座支撑在金属制长方体形状的振荡器外壳的内部。
在装置主体10的内部且图3的右侧部分(激光加工机1的后部)设置有包括紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72的火焰检测部70。由紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72所构成的火焰检测部70单独收纳在密闭性金属箱体701与玻璃制窗702形成的密闭结构壳体内，下述未图示的起火燃烧判断部80(主控制基板)未收纳于该壳体中。玻璃制窗702的大小需要比紫外线光电管传感器71的检测角度更大，不能挡住紫外线光电管传感器71的探测范围。
密闭性金属箱体701是用来固定紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72的零件，玻璃制窗702是由能透过火焰或火星所含的特定波长的紫外线、具体来说为180nm～260nm波长的紫外线的石英玻璃所构成。玻璃制窗702的大小是满足加工空间102的任意位置产生的火焰都能到达紫外线光电管传感器71的适当大小。
根据该构成，能够防止从材料产生的烟雾、粉尘及脂液向密闭结构壳体内侵入。也就是说，能够防止紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72被暴露在材料产生的烟雾、粉尘及脂液中，从而能够实现火焰检测部70的稳定的检测能力或长久的使用寿命。
由紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72所构成的火焰检测部70在高度方向上被固定在高于被加工材料W且低于激光头的位置上，在前后方向上被固定在比被加工材料W靠后且比里壁12靠前的位置上，在左右方向上被固定在加工空间102中的加工区域的中央(被加工材料的中央位置)。
通过在该位置设置火焰检测部70，既可以获得最大的火焰检测视野，也可防止被加工材料W等所产生的火焰被例如前后方向轨道31、或左右方向轨道32等遮挡而无法检测到火焰所产生的紫外线的情况。
火焰检测部70也可以在获取紫外线后立即产生火焰出现信号Q，但是在激光加工机内的零件间会产生某种程度的静电放电，这种非火焰性质的放电也会产生紫外线，所以对信号实施噪声信号的去除处理会比较合理。
激光加工机的燃烧检测系统包括火焰检测部70、及起火燃烧判断部80，火焰检测部70及起火燃烧判断部80使用信号线缆等电路方式连接。
火焰检测部70包括紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72，设置于下部外壳40内部的最上方。
起火燃烧判断部80被组入到装置主体10的未图示的主控制基板，所述主控制基板与收纳于密闭性金属箱体701的传感器驱动基板72分开设置，且所述起火燃烧判断部80配置在接近电气配线或电源等电气零件的位置。因为装置主体10的主控制基板也产生驱动电机36的信号及驱动激光振荡器的激光输出信号，所述电机36驱动左右方向轨道32及被加工部对向部33，所以包含激光输出信号获取部的起火燃烧判断部80能够直接从主控制基板获取激光输出信号。
火焰检测部70利用传感器驱动基板72获取紫外线光电管传感器71的传感器放电信号，所述紫外线光电管传感器71的传感器放电信号是通过检测因对被加工材料W照射激光光束而产生的火焰中所含的特定波长的紫外线(180nm～260nm)来获得，且在传感器驱动基板72中通过由计数器和计时器等零件所构成的电子电路将非火焰形态的噪声信号(由静电放电形成的非火焰性质的紫外线)去除后，产生火焰出现信号Q(即图7的火焰出现信号Q)。
火焰检测部70中产生的火焰出现信号Q由传感器驱动基板72发送到起火燃烧判断部80，在包含火焰出现信号Q获取部的起火燃烧判断部80中进行火焰出现信号Q的判断和处理步骤。
在此实施例中，设置火焰检测部70以25ms的取样周期检测紫外线(传感器放电信号)。如果在一次取样周期内检测到紫外线，在进入下一周期之前都无法检测紫外线。而且，如时序图7所示，本实施形态采用一定时间内检测到3次紫外线(传感器放电信号)后生成1个时长为10ms的火焰出现信号Q的噪声去除法。使用这种检测法，在紫外线光电管传感器71连续检测到紫外线的情况下，传感器驱动基板72最多能够约每75ms发出一次火焰出现信号Q。
起火燃烧判断部80由CPU等控制装置所构成，能够用来控制：由发送电话、邮件的设备、外部设备(蜂鸣器等)构成的警告部81、显示部82(警告灯、电子看板等)、及激光加工机1的个人计算机PC进行电线连接或无线连接。
因为非金属的被加工材料W在激光照射时容易产生火星或起火，所以起火燃烧判断部80将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，把激光输出信号不输出激光时获取的火焰出现信号Q作为检测对象，在激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1(光栅模式：各行内不输出激光的时间、及换行时间；矢量模式：线段(对象)间的移动时间)内检测到火焰出现信号Q的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q。另外，当激光非输出期间T1的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当激光非输出期间T1的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
关于警告部81及显示部82发出的警告，例如，作为警告部81的蜂鸣器警告由燃烧引起的火灾，作为显示部82的在软件显示的画面上显示由燃烧引起的火灾的警告。另外，例如通过作为警告部81的电话、作为显示部82的邮件、或外部设备进行警告。进而，也可以将燃烧引起的火灾信号与用来灭火的消防系统构成连动的系统，进行灭火。
接下来对火焰检测部70内包含的紫外线光电管传感器71以及传感器驱动基板72进行说明。
火焰检测部70的紫外线光电管传感器71检测火焰中的微弱的特定波长的紫外线。紫外线光电管传感器71通过传感器驱动基板72提供的电力进行工作。在传感器驱动基板72设置有DC/DC转换器，DC/DC转换器以例如25ms(40Hz)的频率振荡1脉冲的电压，经由升压变压器对紫外线光电管传感器71的阳极与阴极间施加约400V的电压(此电压值取决于紫外线光电传感器的工作电压，可根据传感器工作规格进行调整)。
紫外线光电管传感器71如图5所示，是通过特定波长的紫外线的入射而放电的气体放电管的一种。对于紫外线光电管传感器71，预先向仅对特定波长的紫外线具有灵敏度的光电面(阴极)与阳极间施加电压。当紫外线入射到紫外线光电管传感器71的阴极时，利用光电发射效应，从阴极表面发射出光电子(电子)。光电子通过电解被推向阳极。
此处，如果使供给电压变高而使电解变强，则光电子被加速，与管内的气体分子碰撞，直到将其电离。在因电离而产生的电子与正离子中，电子进而与其它气体分子反复进行碰撞、电离，到达阳极。另一方面，正离子被朝向阴极加速，与阴极碰撞而产生二次电子。通过反复进行该现象，巨大的电流急剧地流经阳极至阴极间，达成放电状态。该现象称为气体倍增。紫外线光电管传感器71利用气体倍增放大电流来获取传感器的放电信号。
紫外线光电管传感器71有如下所述的多个电压状态。
放电开始电压VL：
是在特定波长的紫外线入射时引起放电所需的最低限度的电压。如果未达到该电压，则即使紫外线入射也不会发生放电。
放电维持电压VS：
是当紫外线入射而放电开始后，维持放电现象所需的最低限度的电压。如果紫外线光电管传感器71两极的电压降低到放电维持电压VS以下，则放电停止。
更具体来说，当特定波长的紫外线进入到紫外线光电管传感器71时，传感器放电至放电维持电压VS。在紫外线光电管传感器71的阴极放电电路经配置有电阻器与电容器，传感器放电时会在电阻器的两端形成一个细微的脉冲电压，火焰检测部70将该脉冲电压作为传感器的放电信号来获取。
紫外线光电管传感器71输出的脉冲信号，不管是由火焰中含有的紫外线引发的，还是由非火焰的噪声放电信号(由静电放电形成的非火焰性质的紫外线)引发的，因为所述脉冲信号波形完全相同，所以无法通过传感器放电信号波形来分辨。因此，着眼于脉冲信号的产生频繁程度(脉冲间隔)来试图去除噪声。以下，将T1、T2进行定义为：
T1：栅极计时器设定时间。(例：2秒；但也可以设置为1秒、3秒、4秒、5秒或更长)
T2：生成的火焰出现信号Q的时长。(例如：10ms；也可以设置为任意时长)
传感器驱动基板72包括图6所示的信号处理电路。信号处理电路中的a、b、c各点如下所述。
a点：来自紫外线光电管传感器71的传感器放电信号同时进入栅极计时器和计数器。在计数器中对脉冲依序进行计数。
b点：如果脉冲以比设定时间T1(例如：2秒)短的间隔持续进入，则栅极计时器继续维持OPEN状态，但是如果脉冲间隔大于T1，则关闭栅极重置计数器。
c点：如果脉冲连续进入，则计数器对计数进行累计。当达到设定值(例如3次)时，在输出电路产生火焰出现信号Q的脉冲信号，计数器会被重置。
d点：在输出电路中，将来自计数器的输出脉冲扩大到所需的时间宽度T2(例如10ms)，作为火焰出现信号Q进行输出，并发送到起火燃烧判断部80。
此外，栅极计时器设定时间T1(例如：2秒)与计数器设定值(例如：3次)的设定仅为一例。例如，也可以根据当前环境中噪声放电信号的频繁程度来调整这些设定。例如，如果将栅极计时器设定时间T1设定为1秒，将计数器设定值设定为2，则能在1秒钟内检测到2次传感器放电信号时，输出火焰出现信号Q。
在此实施例中，传感器驱动基板72的驱动部定期地进行取样，在1次取样周期内进行1次紫外线的检测。取样周期为25ms。在紫外线光电管传感器71的传感器驱动基板72中，如果在2秒钟内检测到3次紫外线(参考图7中的“计数器电平示意图”)则输出一个时长为10ms的火焰出现信号Q(参考图7中的“信号输出Q(火焰出现信号)”)；如果在2秒钟内检测到的火焰检测信号Q为3次以下，则重置计时器重新开始计数。传感器驱动基板72通过此方法来去除空间内偶发性的紫外线噪声(由静电放电形成的非火焰性质的紫外线)。在紫外线光电管传感器71持续检测到紫外线的情况下，紫外线光电管传感器71会在所有的取样周期内检测到紫外线。此时，最多每75ms(以下称为“饱和测出量”)就能产生一个火焰出现信号Q并输出到起火燃烧判断部80。可以根据环境中的噪声频繁程度，通过更改传感器驱动基板72中的栅极计时器设定时间T1与计数器设定值，改变取样周期，饱和测出量也会发生改变。
以上步骤是用来去除由静电放电引发的非火焰性质的紫外线噪声，此种噪声的特征是只有放电性质而没有产生火焰。
此处，作为激光加工中的加工模式，有光栅模式(雕刻模式)与矢量模式(切割模式)。光栅模式如图8所示，在指定加工区域内，以从起点填充到终点的方式进行激光照射。
更具体来说，从该指定加工区域的一端向另一端呈一直线状进行激光照射。接下来，向与将该一端与另一端连结的方向正交的方向移动(换行)。接下来，从该指定加工区域的另一端向一端呈一直线状进行激光照射。接下来，向与将该另一端与一端连结的方向正交的方向移动(换行)。通过反复进行以上操作，而在该指定加工区域内以从起点填充到终点的方式进行激光照射。光栅模式下的换行动作中可以获得稳定时长的激光非输出期间T1，用来进行火焰检测。
矢量模式如图9、图10所示，从起点到终点像所谓的一笔画那样连续地进行激光照射，对进行激光照射的部分执行被加工材料W的切割。并且矢量模式有两种加工路径，路径1：一个不间断的线段行程的图形，像一笔画那样从头到尾连着的图形(参看图9)；路径2：多个间断的线段组成的图形，每个图形间都有不输出激光的间隙。(参看图10)
其中，路径1(参看图9)的加工图形在工作中没有中断的地方，激光输出信号从起点到终点持续维持在输出激光的状态；路径2则需要在加工完每一个线段(对象)后关闭激光输出信号，移动到下一个线段(对象)的起点后再次打开激光输出信号。如上所述，同样在矢量模式中，路径1的激光输出信号有可能会是时间很长的信号，激光输出信号一旦激发，则需要等到加工完成后才会中断，整个激光加工完成后才能获得激光非输出期间T1；相比之下，路径2(参看图10)在每加工完一个线段(对象)都需要中断激光输出信号并且行走一段移动距离，这样每加工一个线段(对象)就能够获得一个激光非输出期间T1。
在矢量模式的状态下，对路径1类别的图形进行加工时，加工途中激光输出信号不会关闭，所以加工中不会产生激光非输出期间T1；对路径2类别的图形进行加工时，线段(对象)和线段(对象)之间的移动过程中激光输出信号会自动关闭，在这种情况下可以获得短暂的激光非输出期间T1用来检测火焰。
以下，对光栅模式、矢量模式下起火燃烧判断部80中的本实施方式的具体判定的详细内容进行说明。
因为非金属的被加工材料W在激光照射时有可能产生起火燃烧，如果激光输出信号停止输出激光后起火燃烧判断部80仍能够持续检测出火焰出现信号Q，就可以推测出存在起火燃烧的可能。所以在激光加工过程中，起火燃烧判断部80将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，首先把激光输出信号不输出激光时获取的火焰出现信号Q作为检测对象，在激光加工过程中激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1(光栅模式：各行内不输出激光的时间、及换行时间；矢量模式：线段(对象)间的移动时间)火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q。起火燃烧判断部80对非输出激光的检测时间T1进行累计，当多个激光非输出期间T1的累计时间达到累计检测时间TM(例如：1000ms)，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM(例如：10个)时，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当多个激光非输出期间T1的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。也就是说，因为非金属的被加工材料W在激光照射时容易发生起火燃烧，所以作为检测期间，首先把激光输出信号不输出激光的期间作为起火检测对象。如图11所示，假设每个激光非输出期间T1的长度为100ms，那么如果在每一个激光非输出期间T1都检测到一个火焰出现信号Q，那么在第10次激光非输出期间T1结束前，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量10个，起火燃烧判断部80判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。
接下来对激光输出信号中断后火星在被加工材料W表面短暂残留的情况进行说明。
激光输出信号中断后，火星会在被激光照射的被加工材料W表面残留短暂的瞬间(例如：0～3ms)，火星中含有的紫外线会被紫外线光电管传感器71捕捉而产生火焰出现信号Q，如果将此期间检测到的火焰出现信号Q累计，会容易导致起火燃烧判断部80将残留的火星误判为起火燃烧。所以需要忽略激光输出信号中断后一定期间TE内产生的火焰出现信号Q。这里把激光输出信号中断后的一定期间称为检测除外期间TE，在检测除外期间TE内不进行计时和计数。本实施例中假设检测除外时间TE为10ms。
矢量模式的激光输出信号例如图12所示，激光输出信号时长较长。如果被加工材料W很容易产生火星，激光输出信号持续时紫外线光电管传感器71能持续检测到火星中的紫外线并产生传感器放电信号，所以在激光输出信号持续时火焰检测部70能持续检测到火焰出现信号Q。当激光输出信号中断时，火星会在被加工材料W表面短暂残留。例如图12中从第2个火焰出现信号产生之后到火星熄灭的期间，传感器放电信号正好达到3个，此时传感器驱动基板72产生一个火焰出现信号Q。因为此时激光输出信号已经是非输出状态，如果将第3个火焰出现信号Q累计会容易造成误判。
光栅模式的激光输出信号例如图13所示，激光输出信号时长有可能比传感器驱动基板72的采样周期25ms还要短，所以并不能保证每一个激光输出信号导致的火星都能被检测到。例如图13中第3个传感器放电信号产生时激光输出信号已经是非输出状态，此传感器放电信号是因为被加工材料W表面残留的火星所致。但此时传感器放电信号的数量正好满足3个，所以传感器驱动基板72会产生一个火焰出现信号Q。因为此时激光输出信号已经是非输出状态，如果将此火焰出现信号Q累计会容易造成误判。
举例来说，在光栅模式(雕刻模式)下对以下时点进行检测。假设检测除外时间TE为10ms，累计检测时间TM为1000ms，设判定起火燃烧所需要的火焰出现信号Q的累计指定量CM为10个。
1.像在图14中的(A)所示那样，在以1行数据没有间隙的方式进行激光输出的情况下，以换行时的未输出激光的时间为对象检测火焰出现信号Q。
2.像在图14中的(B)所示那样，在1行数据中有10ms以下的间隙的情况下，后文所述10ms的检测除外时间TE会奏效，所以不累计行内的间隙。以换行时未输出激光的时间为对象检测火焰出现信号Q。
3.像在图14中的(C)所示那样，在1行数据中有10ms以上的间隙的情况下，忽略前10ms检测除外时间TE的火焰出现信号Q，从10ms后开始检测火焰。具体来说，如图14中的(C)所示，在间隙为20ms时，将去除20ms中前10ms的检测除外时间TE，把之后的10ms作为检测时间(以下将该检测期间称为：有效检测期间TA)。然后，对这些检测时间进行累计。在图14中的(C)所示的示例中，此行累计的有效检测期间TA的时间为55ms。汇总以上内容，如表1所示。
[表1]1行数据中无间隙的情况与有间隙的情况的检测的时点
Figure BDA0002595568750000141
综上所述，在光栅模式下，不仅将换行时的时间设为判定对象，也将各行内的不进行激光输出的间隙时间设为判定对象。然后，当上述有效检测期间TA的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当上述有效检测期间TA的累计检测时间未达到或达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量CM时，判断为起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
如图15、图16所示，激光加工中激光输出信号进入不输出激光的激光非输出期间T1，并经过检测除外期间TE后(例如经过10ms后：参考图15、图16所示的“检测除外期间”中用斜线填充的部分)的有效检测期间TA检测火焰，当火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常的可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q。其中，矢量模式中的有效检测期间TA为图15中每次检测除外期间TE结束后到下一个激光输出信号开始的期间，此例中会对图15中第2个检测除外期间TE结束后出现的火焰出现信号Q进行累计。光栅模式的有效检测期间TA为图16中每次检测除外期间结束后到下一个激光输出信号开始的期间，此例中会对图16中第3个检测除外期间结束后出现的火焰出现信号Q进行累计。
然后，起火燃烧判断部80在上述有效检测期间TA内，对火焰出现信号Q进行累计，当所述有效检测期间TA的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当所述有效检测期间TA的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
接下来，对单个激光输出信号为指定时长以上情况下的起火燃烧判断方法进行说明。
如图9所述的矢量模式下，由于没有换行动作，所以无法定期获得稳定时长的有效检测期间TA。例如图9的路径1，整个加工路径从开始到结束都没有产生激光非输出期间T1，这样在加工过程中无法获得火焰检测信号Q的有效检测期间TA，所以即使加工中起火燃烧也无法检测到；例如图10的路径2，虽然每加工完一个线段(对象)都能获得一段激光非输出期间T1用来检测火焰出现信号Q，但是相比光栅模式每行都有固定时长的换行时间，矢量模式的激光非输出期间T1的数量和时长却很不稳定。
按照原有的检测方法，在矢量模式中激光输出信号输出激光时产生的火焰出现信号Q都会被忽略，必须等激光输出信号进入不输出激光的激光非输出期间T1，并且经过检测除外时间TE后才能开始检测火焰。在这种检测方法下，如果被加工材料W在矢量模式下发生起火燃烧，有可能在起火发生后的很长时间都无法获得有效检测期间TA，以至于无法迅速检测出起火且正在燃烧的异常状态。
为了解决上述特殊情况下存在的问题，需要创造发明一种检测机制，不仅把激光输出信号不输出激光的期间作为检测对象，同时对激光输出信号输出激光的期间也进行起火燃烧的检测。
但是在矢量模式下，因为加工速度比光栅模式慢，激光的能量在被加工材料W聚焦时间较长，所以在激光照射时被加工材料W很容易产生火星或起火燃烧。而且因为紫外线光电管传感器71无法分辨紫外线是源于火星还是起火燃烧，所以如果使用原有的计时计数方法，把火星和起火燃烧导致的火焰出现信号Q都进行累计，会很容易把火星错误判断成起火燃烧。
为了区分火星和起火燃烧，做如下假设：如果激光照射中被加工材料W产生了火星，那么火星会立即熄灭，火焰出现信号Q也会立即停止；如果被加工材料W产生了起火燃烧，那么燃烧的火焰会持续蔓延，火焰出现信号Q会持续产生。利用上述特征，可以创造一个检测机制：即在激光输出信号正在输出激光的状态下，如果能够持续检测到火焰出现信号Q，则可以确定该信号是由起火燃烧导致的。
但是如果对多个激光输出信号输出激光的时间进行累计，不仅会把矢量模式下的激光输出信号进行累计，也会把光栅模式下的激光输出信号进行累计。光栅模式下激光输出信号的时长很短暂，如果被加工材料W是容易产生火星的材料，把光栅模式下多个激光输出信号输出激光期间检测到的火焰出现信号Q累计会造成起火燃烧判断部80无法区分火星和起火燃烧，进一步会导致误判。所以对激光输出信号输出激光的期间进行起火检测的情况，不能将多个激光输出信号输出激光的时长进行累计。即激光输出信号输出激光时的检测期间仅限于当前信号。通过上述方法，光栅模式下激光输出信号输出激光的时间内产生的火焰出现信号Q会在信号中断时被立即清零重置，这样光栅模式的起火检测会被仅限于激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1。
综上所述，可以整理出以下检测机制：起火燃烧判断部80在激光加工过程中的单个激光输出信号正在输出激光，且火焰出现信号Q检测到的火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该状态下产生的火焰出现信号Q；当所述单个激光输出信号的时长达到指定时长T3(例如：5000ms)，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C3(例如：40个)时，对计时器和计数器进行重置，并继续以指定时长T3为单位检测火焰出现信号Q至该激光输出信号中断结束；当所述激光输出信号的时长未达到或达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C3时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
此实施例的火焰出现信号Q的理论饱和测出量为每秒13个，但是在实际测定时每秒的饱和测出量会略有浮动。经过实验，得知在持续燃烧的情况下，平均每秒可以获得10个火焰出现信号Q，以下定义实际饱和测出量为每秒10个。所以在上述设定的条件下，假如在单个激光输出信号输出激光的状态中发生起火燃烧，理论情况下可以在3.07秒、实际情况下可以在4秒左右判断出起火且燃烧的异常状态。
通过上述设定，火焰出现信号持续为理想饱和测出量(每75ms一个)的情况下，也要经过3.07秒后才能判断出起火燃烧的异常状态，而小于3.07秒的激光输出信号(光栅模式下普遍的激光输出信号)则不会被作为起火检测对象。
通过上述方法，可以弥补矢量模式下无法获得稳定时长的有效检测期间TA的问题。实现在矢量模式下即可以通过激光非输出期间T1，也可以通过激光输出信号输出激光期间来检测火焰出现信号Q，并且正确判断出起火燃烧。
上述的检测方法，涵盖了对光栅模式、矢量模式的具体检测方法，也对静电噪声信号进行了去除处理。但是在激光加工中，还需要考虑被加工材料W的特性。
针对非金属被加工材料W的激光加工，有一些特殊的材料会很容易产生剧烈的火星。例如容易产生火星的材料如磁砖、陶瓷、玻璃、水晶、花岗岩、陶磁器、半导体晶体等。上述被加工材料W在被激光照射时，会产生很剧烈的火星。因为紫外线光电管传感器71无法分辨火星和起火燃烧所导致的火焰出现信号Q，所以如果使用普通的计时计数方法，把火星和起火燃烧导致的火焰出现信号Q都进行累计，则有可能会造成误判。
例如对陶瓷板进行激光加工。在光栅模式下，激光输出信号输出激光的激光输出期间，被加工材料W的陶瓷板会因为被激光照射而产生剧烈的火星，而当激光输出信号进入不输出激光的激光非输出期间T1，火星会立即熄灭。根据上述的检测方式，因为光栅模式下单个激光输出信号输出激光的时长很短(单个激光输出信号的时间小于指定长度T3)，所以激光输出信号输出激光时的火焰出现信号Q会被立刻清零，同时光栅模式下激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1会被作为检测区间。在激光出光信号进入激光非输出期间T1后，因为火星会立刻熄灭，所以在经过检测除外期间TE以后的有效检测期间TA内不会检测到火焰出现信号Q，所以也不会产生误判。所以在光栅模式下，即使对例如陶瓷板进行激光加工，也不会产生误报。
但是在矢量模式下，单个激光输出信号的时长可能会达到指定时长T3，且单个激光输出信号输出激光的期间，被加工材料W的陶瓷板会因为被激光照射而产生剧烈的火星。所以当使用原有的检测方式，起火燃烧判断部80会把陶瓷板发出的火星导致的火焰出现信号Q误认为起火燃烧的火焰造成的。当起火燃烧判断部80在单个激光信号输出激光的状态中检测到激光出现信号Q，并且火焰出现信号Q在指定时长T3内达到累计指定量C3时，起火燃烧判断部80会做出错误的起火燃烧判断。
为了弥补上述特殊情况下造成的误判问题，需要改良单个激光输出信号输出激光时的起火燃烧检测方法。因为上述误判仅仅发生在矢量模式下对容易产生火星的材料进行加工时，所以需要对矢量模式的检测方法进行改良。
在矢量模式下，单个激光输出信号对陶瓷板等易产生火星的被加工材料W进行激光输出时，被加工材料W会瞬时产生剧烈的火星。根据上述特征，可以对单个激光输出信号进入输出激光的最初指定期间进行检测，在此实施例中，把单个激光输出信号进入输出激光的起初指定期间定义为材料判定期间T2。如果激光输出信号一输出激光就检测到火焰出现信号Q，并且在材料判定期间T2(例如：2000ms)内火焰出现信号Q的数量达到累计指定量C2(例如：3个)，判定该被加工材料W容易产生火星。那么当前激光输出信号输出激光的整个期间检测到的火焰出现信号Q就不能作为起火燃烧的判断依据，应该取消对当前激光输出信号的火焰出现信号Q进行累计和计时。
综上所述，可以整理出以下检测机制：如图17所示，起火燃烧判断部80在激光加工过程中单个激光输出信号进入输出激光的状态，并且在最初的材料判定期间T2内火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，判断被加工材料W具有容易产生火星的可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q。另外，当当前激光输出信号的时长达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是容易产生火星的材料，并取消对当前整个激光输出信号的火焰检测；如图18所示，当当前激光输出信号的时长已达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的数量未达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是不容易产生火星的材料，并以材料判定期间T2的结束点为起点，对当前单个激光输出信号开始进行起火检测。
然后，起火燃烧判断部80在当前激光输出信号继续输出激光，且火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该状态下产生的火焰出现信号Q；当所述单个激光输出信号继续输出激光的时长达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C3时，对计时器和计数器进行重置，并继续以指定时长T3为单位检测火焰出现信号Q至该激光输出信号中断结束；当所述激光输出信号继续输出激光的时长未达到或达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C3时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
通过对单个激光输出信号的检测方法进行上述改善，可以解决对容易产生火星的被加工材料W进行激光加工时，发生错误的起火燃烧判断的问题。
同时在此实施例中，假设材料的成分是均匀分布的，那么如果在材料判定期间T2(例如：2000ms)内检测到火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C2(例如：3个)，那么进入起火检测后材料出现的火焰出现信号Q是不可能在指定期间T3(例如：5000ms)达到C2(例如：40个)的，所以可以认为使用上述方法，不会发生将火星错误判断成起火燃烧的情况，该检测方法是实际可行的。
因为针对光栅模式下换行时和行内空隙的起火检测方法，仅仅把激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1作为火焰出现信号Q的检测期间，所以上述激光输出信号输出激光期间的检测方法，并不会对激光非输出期间T1的检测构成任何影响，这也可以证实上述检测方法在整个激光加工过程的任何状态下，都是实际可行的。
接下来对激光加工过程中单个激光输出信号输出激光时，作业人员更改激光输出强度的情况进行分析。
在上述单个激光输出信号的检测方法中，如果单个激光输出信号进入输出激光的状态，且激光输出信号的时长已达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的数量未达到累计指定量C2时，起火燃烧判断部80会判断当前被加工材料W是不容易产生火星的材料，并以材料判定期间T2的结束点为起点，对当前激光输出信号开始进行起火检测。然后，起火燃烧判断部80会对所有火焰出现信号Q进行累计。
但是假设被加工材料W是陶瓷板等易产生火星的材料，但起初作业人员设定的激光强度很小，起火燃烧判断部80在材料判定期间T2检测到的火焰出现信号Q未达到累计指定量C2，这时起火燃烧判断部80会判断当前被加工材料W是不容易产生火星的材料，并从材料判定期间T2的结束点开始对当前激光输出信号进行起火检测。但是如果作业人员在这时加大激光强度，导致材料表面突然产生剧烈火星，那么当前激光输出信号中所产生的火焰出现信号Q会被累计，并容易导致起火燃烧判断部80做出错误的起火燃烧判断。
针对上述单个激光输出信号输出激光时，作业人员更改激光输出强度所导致误判的问题，可以通过将计时器和计数器清零，并且重新自材料判定期间T2的起始点进行材料判断的方法来解决。
举例来说：如果作业人员在指定期间T3内更改了激光强度，则重置计数器和计时器，以激光强度发生改变的时间点为起点重新计时，当激光输出信号继续输出激光的时长达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是容易产生火星的材料，并取消对当前整个激光输出信号的火焰检测；当当前激光输出信号继续输出激光的时长已达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的数量未达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是不容易产生火星的材料，并以材料判定期间T2的结束点为起点，对当前单个激光输出信号进行起火检测。
然后，起火燃烧判断部80在当前激光输出信号继续输出激光，且火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该状态下产生的火焰出现信号Q；当所述单个激光输出信号继续输出激光的时长达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C3时，对计时器和计数器进行重置，并继续以指定时长T3为单位检测火焰出现信号Q至该激光输出信号中断结束；当所述激光输出信号继续输出激光的时长未达到或达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C3时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
通过上述方法，可以解决单个激光输出信号输出激光时，作业人员更改激光强度导致错误判断的问题。
上述问题是针对矢量模式的分析。当对光栅模式进行分析，假设在激光输出信号输出激光的期间内检测到火焰出现信号Q，如果在材料判定期间T2内检测到的火焰出现信号Q达到累计指定量C2，则直到当前激光输出信号结束前所产生的火焰出现信号Q都会被忽略；如果作业人员在进入指定期间T3后更改激光强度，起火燃烧判断部80也会重置计数器和计时器并重新从材料判断期间T2开始判断被加工材料W是否容易产生火星。通过上述假设，可以得知这两种情况下都不会发生将火星错误判断成起火燃烧的情况，该检测方法是实际可行的。
接下来对激光加工之外结束后的起火检测进行说明。
激光加工机1从作业人员执行激光加工的同时开启起火检测，在激光加工结束的同时结束起火检测。假设激光加工过程中被加工材料W产生了起火，一般情况下无论是光栅模式还是矢量模式，或者激光输出信号输出激光或者不输出激光的时刻，都有针对的检测方法来检测起火燃烧。但是如果被加工材料W在整个激光加工过程的最后一瞬间被点燃，如果在此时结束起火检测，起火燃烧判断部80会无法检测到起火燃烧。所以需要针对整个激光加工结束后的一段期间进行单独的起火检测。
在激光光加工机的工作状态从激光加工状态进入待机状态或者关机状态时，以工作状态变化的时间点为起点，对激光加工结束后进行起火检测；计时开始后由火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当检测时间达到加工后检测期间T4(例如：40000ms)，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C4(例如：50个)时，判断被加工材料W未起火并结束起火检测；当检测时间未达到或达到加工后检测时间T4，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C4时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态，并通过警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。
利用上述检测方法，如果在激光加工结束后被加工材料W产生起火，按照实际饱和测出量(每秒10个)会在5秒左右判断出起火且燃烧的异常状态；假如在激光结束后被加工材料W产生的只是火星，则火星会立即熄灭，火焰出现信号Q的累计数量不会达到累计指定量C4。通过上述假设，可以得知该检测方法是实际可行的。
接下来对激光加工机1的上盖132(盖板)的开关状态进行分析。
根据图4可以了解到激光加工机1在上盖132(盖板)闭合的状态下，能遮挡所有外部的紫外线。所以在上盖132(盖板)闭合的情况下，激光加工机不会因为外部环境影响到火焰的判断。
当作业人员打开激光加工机1的上盖132(盖板)进行操作时，加工机外部的紫外线能直接照射到加工机的火焰检测部70。最容易发生的紫外线例如点燃的烟草、太阳光、打火机明火等。
所以当激光加工机1的上盖(盖板)132被打开时，起火燃烧判断部80不进行起火检测。
根据所述实施方式，可发挥如下效果。
在本实施方式中，起火燃烧判断部80将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，把激光输出信号不输出激光时获取的火焰出现信号Q作为检测对象，在激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1(光栅模式：各行内不输出激光的时间、及换行时间；矢量模式：线段(对象)间的移动时间)内检测到火焰出现信号Q的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q。另外，当激光非输出期间T1的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当激光非输出期间T1的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。
根据该构成，尽管光栅模式(雕刻模式)与矢量模式(切割模式)下，激光加工方法及激光输出信号均不同，也能够通过监测激光输出信号不输出激光的期间而准确地检测出形成起火燃烧(火灾)的火焰，从而可防止将火星误判为起火引起的火焰。所以，可以避免灭火系统在非起火燃烧的情况下被启动。最终，可实现激光加工机1在无人状态下的运转。
而且，当火焰发生后，在极短时间内检测到火焰的存在，就可在火焰产生后燃烧并未扩散的初期阶段，在短时间内采取措施防止火灾变大。结果，可以把激光加工机1因起火燃烧造成的故障控制在最小程度。而且，检测系统因为在最快的时间内检测出起火，所以激光加工机1不会因起火燃烧而发生故障，因此，灭火之后设备可以继续使用而无需返回工厂维修。同时起火检测系统并不是一次性的，可以持续使用于检测。
另外，在本实施方式中，起火燃烧判断部80将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，把激光输出信号不输出激光时获取的火焰出现信号Q作为检测对象，在激光输出信号不输出激光的激光非输出期间T1(光栅模式：各行内不输出激光的时间、及换行时间；矢量模式：线段(对象)间的移动时间)，并经过检测除外期间TE后的有效检测期间TA内，由火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当所述有效检测期间TA的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当所述有效检测期间TA的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。根据该构成，可以避免激光输出信号进入不输出激光的状态后，起火燃烧判断部80将残留的火星误判为起火燃烧。
此外，在本实施方式中，起火燃烧判断部80在激光加工过程中的单个激光输出信号正在输出激光，且火焰出现信号Q检测到的火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该状态下产生的火焰出现信号Q；当所述单个激光输出信号的时长达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C3时，对计时器和计数器进行重置，并继续以指定时长T3为单位检测火焰出现信号Q至该激光输出信号中断结束；当所述激光输出信号的时长未达到或达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C3时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。根据该构成，即使1条激光切割线段(对象)较长、例如从激光照射到照射结束为止需要十几分钟的情况下，也可以不用等到激光照射结束，而在激光加工过程中激光输出信号输出激光期间检测到引起火灾的火焰，从而可防止错过检测时机。
此外，在本实施方式中，起火燃烧判断部80在激光加工过程中单个激光输出信号进入输出激光的状态，并且在最初的材料判定期间T2内火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，判断被加工材料W具有容易产生火星的可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q。另外，当当前激光输出信号的时长达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是容易产生火星的材料，并取消对当前整个激光输出信号的火焰检测；当当前激光输出信号的时长已达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的数量未达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是不容易产生火星的材料，并以材料判定期间T2的结束点为起点，对当前单个激光输出信号进行起火检测。然后，起火燃烧判断部80在当前激光输出信号继续输出激光，且火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该状态下产生的火焰出现信号Q；当所述单个激光输出信号继续输出激光的时长达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C3时，对计时器和计数器进行重置，并继续以指定时长T3为单位检测火焰出现信号Q至该激光输出信号中断结束；当所述激光输出信号继续输出激光的时长未达到或达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C3时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。根据该构成，当被加工材料W是包含硅或氧化铝等容易产生火星的材料时，可以通过材料判定期间T2避免对容易产生火星的被加工材料W进行激光加工时，发生将火星误判成起火燃烧的问题。
而且，在本实施方式中，在激光加工机1的工作状态从激光加工状态进入待机状态或者关机状态时，以工作状态变化的时间点为起点，对激光加工结束后进行起火检测；计时开始后由火焰出现信号Q检测到火焰的情况下，起火燃烧判断部80判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当检测时间达到加工后检测期间T4，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C4时，判断被加工材料W未起火并结束起火检测；当检测时间未达到加工后检测时间T4，但火焰出现信号Q的累计数量已达到累计指定量C4时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。根据该构成，可以有效避免激光加工结束的瞬间，被加工材料W发生起火燃烧而无法检测出来的问题。
而且，在本实施方式中，包括警告部及显示部，起火燃烧判断部判断为起火且正在燃烧的异常状态时，会控制警告部81或显示部82中的至少一个发出警告。根据该构成，通过警告部81、显示部82的警告，加工被加工材料的作业人员可以尽早地知晓起火且正在燃烧的异常状态。
另外，在本实施方式中，火焰检测部70包括紫外线光电管传感器71及传感器驱动基板72，所述火焰检测部70收纳在由密闭性金属箱体701和玻璃制窗702形成的密闭结构壳体的内部，所述玻璃窗由能让波长为180nm～260nm的紫外线透过的石英玻璃构成。根据该构成，火焰检测部70因为被收纳在由密闭性金属箱体与玻璃制窗形成的密闭空间内，所以可以防止激光加工中火焰检测部70接触到被加工材料W产生的粉尘。
而且，在本实施方式中，装置主体10作为收纳火焰检测部70的壳体，在其内部的加工空间102中，火焰检测部70在上下方向配置在比被加工材料W靠上侧且比对被加工材料W的指定位置照射激光的被加工部对向部33靠下侧的位置上，在前后方向配置在比被加工材料W靠后侧的位置上，在左右方向配置在被加工材料W的中央位置。根据该构成，既可以获得最大的火焰检测视野，也可防止被加工材料W所产生的火焰被例如前后方向轨道31、或左右方向轨道32等零部件遮挡，而导致无法检测到火焰的情况。
另外，在本实施方式中，作为起火燃烧判断部的起火燃烧判断部80被组入驱动激光振荡器进行激光信号控制的主控制基板。根据该构成，包含激光输出信号获取部的起火燃烧判断部80能够直接从主控制基板获取激光输出信号，对火焰燃烧信号和激光输出信号进行比较，并作出判断。
此外，在本实施方式中，装置主体10作为供收纳火焰检测部70的壳体在其前部形成有进气口，在所述壳体的后部形成有排气口，在进气口和排气口均设置有遮挡紫外线的紫外线遮光壁。根据该构成，可以形成紫外线无论从装置主体10外部的哪个角度照射装置主体10均无法直接到达激光加工机1内部的火焰检测部70的结构。
而且，在本实施方式中，供收纳火焰检测部的壳体具有作为箱状主体的装置主体10、及作为窗的上盖132，上盖132由透过可见光且遮挡180nm～260nm波长的紫外线的树脂板构成。根据该构成，紫外线无法从装置主体10外部照射装置主体10并穿过上盖132直接到达激光加工机1内部的火焰检测部70，且作业人员利用激光加工机1对被加工材料W进行激光加工时可以通过可见光看见被加工材料的加工状况。
而且，通过设定进入进气口的风向，使进入壳体的气流沿着壳体内壁流动，并在激光加工机内部形成一个环形气流，该环形气流引导被加工材料产生的烟雾灰尘朝着远离火焰检测部的方向流动，有效防止烟雾影响火焰传感器的检测灵敏度，从而使火焰检测部能很准确地识别火焰发出的紫外线。
另外，在本实施方式中，供收纳火焰检测部的壳体具有作为箱状主体的装置主体10、及作为窗的上盖132，当上盖132被打开时，起火燃烧判断部80进入判断暂停状态，在此状态下起火燃烧判断部80并不会对火焰出现信号进行累计和判断。根据该构成，当上盖132被打开时，可以防止火焰检测部70检测到从装置主体10的外部照射装置主体10的紫外线(点燃的烟草、太阳光、加工机外部的火焰等)，导致起火燃烧判断部80将装置主体10外部的紫外线误判为起火且正在燃烧的异常状态。因此，在维护、维修激光加工机1而打开上盖132时，可以防止起火燃烧判断部80误判为起火且正在燃烧的异常状态。
本发明并不限于所述实施方式，可在权利要求书所记载的范围内通过各种方式实施。例如，激光加工机1各部分的构成、起火检测装置各部分的构成(激光输出信号获取部、火焰出现信号Q获取部、起火燃烧判断部)等，并不限定于本实施方式中的激光加工机1各部分的构成、火焰检测部70各部分的构成、起火燃烧判断部80各部分的构成。
另外，火焰检测部70具有紫外线光电管传感器71，但并不限于该构成。也可以利用其它种类的传感器来检测火焰。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种起火检测方法，其特征在于，包括：
激光输出信号获取步骤，在进行激光加工时，获取激光振荡器的激光输出信号；
火焰检测步骤，检测对被加工材料进行激光照射而产生的火焰，获取火焰出现信号Q；
起火燃烧判断步骤，将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，在激光输出信号输出激光时,根据单个激光输出信号时长，及单个激光输出信号时长内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态；在激光输出信号不输出激光时,根据累计的检测期间内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。
2.根据权利要求1所述的起火检测方法，其特征在于，在所述起火燃烧判断步骤中，在不输出激光的激光非输出期间T1内检测到火焰出现信号Q的情况下，判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当激光非输出期间T1的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，判断设备并未起火而是处于正常工作状态，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当激光非输出期间T1的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。
3.根据权利要求2所述的起火检测方法，其特征在于，在所述起火燃烧判断步骤中，在不输出激光的激光非输出期间T1，经过检测除外期间TE后的有效检测期间TA内，检测到火焰出现信号Q的情况下，判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当所述有效检测期间TA的累计时间达到累计检测时间TM，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量CM时，判断设备并未起火而是处于正常工作状态，对计时器和计数器进行重置并继续以累计检测时间TM为单位检测火焰出现信号Q；当所述有效检测期间TA的累计时间未达到或达到累计检测时间TM，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量CM时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。
4.根据权利要求1-3任一项所述的起火检测方法，其特征在于，在所述起火燃烧判断步骤中，在激光输出信号输出激光时,单个激光输出信号时长短于材料判定期间T2，同时检测到火焰出现信号Q的情况下，判断设备并未起火而是处于正常工作状态，计数器忽略该激光输出信号下的所有火焰出现信号Q。
5.根据权利要求4所述的起火检测方法，其特征在于，如单个激光输出信号时长达到材料判定期间T2，在最初的材料判定期间T2内检测到火焰出现信号Q的情况下，判断被加工材料W具有容易产生火星的可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当当前激光输出信号的时长达到材料判定期间T2，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是容易产生火星的材料，并取消对当前整个激光输出信号的火焰检测；当当前激光输出信号的时长达到材料判定期间T2，但火焰出现信号Q的数量未达到累计指定量C2时，判断当前被加工材料W是不容易产生火星的材料，并以材料判定期间T2的结束点为起点，对当前单个激光输出信号开始进行起火检测。
6.根据权利要求5所述的起火检测方法，其特征在于，以材料判定期间T2的结束点为起点，对当前单个激光输出信号开始进行起火检测的过程为：
在当前激光输出信号继续输出激光，且检测到火焰出现信号Q情况下，判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该状态下产生的火焰出现信号Q；当所述单个激光输出信号继续输出激光的时长达到指定时长T3，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C3时，判断设备并未起火而是处于正常工作状态，对计时器和计数器进行重置，并继续以指定时长T3为单位检测该激光输出信号；当所述激光输出信号继续输出激光的时长未达到或达到指定时长T3，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量C3时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。
7.根据权利要求6所述的起火检测方法，其特征在于，如果在指定期间T3内更改了激光强度，则重置计数器和计时器，以激光强度发生改变的时间点为起点重新执行起火燃烧判断步骤。
8.根据权利要求1-3任一项所述的起火检测方法，其特征在于，在激光加工机从激光加工状态进入待机状态或者关机状态时，以工作状态变化的时间点为起点，对激光加工结束后进行起火检测；计时开始后检测到火焰出现信号Q的情况下，判断设备有起火且正在燃烧的异常可能性，并通过计数器累计该情况下的火焰出现信号Q；当检测时间达到加工后检测期间T4，但火焰出现信号Q的累计数量未达到累计指定量C4时，判断被加工材料W未起火并结束起火检测；当检测时间未达到或达到加工后检测时间T4，火焰出现信号Q的累计数量达到累计指定量C4时，判断设备处于起火且正在燃烧的异常状态。
9.一种如权利要求1-8任一项所述起火检测方法所用起火检测装置，其特征在于，包括：
激光输出信号获取部，在进行激光加工时，获取所述激光振荡器的激光输出信号；
火焰检测部，检测对被加工材料进行激光照射而产生的火焰；
火焰出现信号获取部，获取通过所述火焰检测部检测火焰而获得的火焰出现信号Q；
起火燃烧判断部，将激光输出信号与火焰出现信号Q进行比较，在激光输出信号输出激光时,根据单个激光输出信号时长，及单个激光输出信号时长内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态；在激光输出信号不输出激光时,根据累计的检测期间内火焰出现信号Q的累计个数，判断设备是否处于起火且正在燃烧的异常状态。
10.根据权利要求9所述的一种起火检测装置，其特征在于，在供收纳所述火焰检测部的壳体的前部形成进气口，在所述壳体的后部形成排气口，且
在所述进气口及排气口设置有遮挡紫外线的遮光壁，该遮光壁使得外部紫外线无论从哪个角度照射，均无法直接到达激光加工机内部的加工空间，且
进气口和排气口的高度要高于被加工材料的表面，使被加工材料产生的烟雾灰尘迅速被气流带走，且
设定进入进气口的风向，使进入壳体的气流沿着壳体内壁流动，并在激光加工机内部形成一个环形气流，该环形气流引导被加工材料产生的烟雾灰尘朝着远离火焰检测部的方向流动。
11.根据权利要求10所述的一种起火检测装置，其特征在于，所述火焰检测部包括紫外线光电管传感器及传感器驱动基板，且
所述火焰检测部被收纳在由密闭性金属箱体及玻璃制窗形成的密闭结构壳体的内部，
所述窗由透过180nm～260nm波长的紫外线的石英玻璃构成。
12.根据权利要求11所述的一种起火检测装置，其特征在于，所述的传感器驱动基板设置DC/DC转换器，DC/DC转换器输出电压经由升压变压器对紫外线光电管传感器的阳极与阴极间施加电压；传感器驱动基板设置信号处理电路，包括栅极计时器和计数器，紫外线光电管传感器的输出端同时连接栅极计时器和计数器的输入端，栅极计时器的输出端连接计数器的输入端，计数器的输出端设置输出电路，输出电路将来自计数器的输出脉冲扩大到所需的时间宽度，作为火焰出现信号Q输出。
13.根据权利要求10-12任一项所述的一种起火检测装置，其特征在于，该起火检测装置还包括警告部及显示部，所述起火燃烧判断部，判断为起火且正在燃烧的异常状态时，控制警告部或显示部中的至少一个发出警告。
14.根据权利要求10-12任一项所述的一种起火检测装置，其特征在于，供收纳所述火焰检测部的壳体具有装置主体及上盖，且
上盖由透过可见光但遮挡180nm～260nm波长的紫外线的树脂板构成，且
当上盖被打开时，所述起火燃烧判断部不进行起火检测。
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