CN111996529A - 一种内孔激光熔覆头防误撞装置及防误撞方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种内孔激光熔覆头防误撞装置和防误撞方法，所述装置包括内孔激光熔覆头、激光位移传感器、开关电源和可编程逻辑控制器。通过创新的将激光位移传感器与内孔激光熔覆头垂向平行安装，且激光位移传感器的距离探测头与内孔激光熔覆头的激光输出头面向内孔工件的同一表面，并在可编程逻辑控制器的内部程序中设置有防误撞提醒距离，当可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器传输的探测距离时，判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若是则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，并在人机界面显示报警信息，在操作人员进行内孔激光熔覆头退离工件内壁表面后，在人机界面进行报警复位之后，具有广阔应用前景。

Description

一种内孔激光熔覆头防误撞装置及防误撞方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种内孔激光熔覆头防误撞装置及防误撞方法。
背景技术
内孔激光熔覆技术是一种应用较为广泛的零件内表面增材制造、表面强化及修复方法。内孔激光熔覆头是承载激光器出光、熔覆材料输送、熔池监测等的集成部件，是内孔激光熔覆设备不可或缺的。内孔激光熔覆头的价格在几万元到几十万元不等，价格高昂，做工精密，但是在内孔激光熔覆过程之中，由于内孔激光熔覆头要进入工件内部进行作业，因为内孔工件深度大，不容易观察到熔覆头与工件之间的距离长短，经常造成内孔激光熔覆头撞到工件，造成内孔激光熔覆头损伤，而更换内孔激光熔覆头会带来时间上的浪费，经济成本的增加，给企业带来额外的支出。
目前内孔激光熔覆头防误撞技术主要是依靠目测观察和熔覆头安装激光位移传感器的方法来避免内孔激光熔覆头误撞，第一种方法受限于内孔工件的深度，深度大了之后，会造成目测观察的不准确，容易造成误撞,第二种方法虽然可以在熔覆头靠近工件时发出一个探测信号给可编程逻辑控制器以防止熔覆头误撞工件，但是电感式传感器的在安装位置上有限定，必须要与熔覆头齐平安装，而且所测的距离为所选传感器型号的固定感测距离，不可更改，激光位移传感器一般精度不高，用于工业上比较初级的检测，因此怎样能快速和精准的避免内孔激光熔覆头在作业的时候误撞到工件，是当下内孔激光熔覆设备急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种内孔激光熔覆头防误撞装置和防误撞方法，通过创新将激光位移传感器安装集成到内孔激光熔覆头上，激光位移传感器实现内孔激光熔覆头在靠近内孔工件时，激光位移传感器把熔覆头所测得距离传输给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器检测到熔覆头与工件之间的距离之后，可以在程序内部设定防误撞提醒距离，当熔覆头与工件之间的距离小于防误撞提醒距离之后，可编程逻辑控制器内部程序快速响应，进行自动停止功能，并且在人机界面显示报警信息，提示操作人员内孔激光熔覆头目前将要撞到工件内壁，在操作人员进行内孔激光熔覆头退离工件内壁表面后，再在人机界面进行报警复位之后，方能进行正常的启动操作，避免对内孔激光熔覆头因误撞而造成损伤，具有广阔的推广应用前景。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种内孔激光熔覆头防误撞装置，包括：内孔激光熔覆头2、激光位移传感器3、开关电源8、可编程逻辑控制器13和若干连接导线；所述激光位移传感器3与所述内孔激光熔覆头2垂向平行安装，且激光位移传感器3的距离探测头与内孔激光熔覆头的激光输出头面向内孔工件的同一表面，并调整激光位移传感器的探测基准点，使得激光位移传感器3的探测距离等于内孔激光熔覆头1与内孔工件表面之间的实际距离；所述开关电源8通过导线连接于所述激光位移传感器3和所述可编程逻辑控制器13，所述激光位移传感器3连接于所述可编程逻辑控制器13；所述激光位移传感器3实时探测内孔激光熔覆头2与内孔工件表面之间的距离，并将探测距离实时传输给可编程逻辑控制器13；所述可编程逻辑控制器13基于激光位移传感器3提供的探测距离生成防误撞报警信号，所述开关电源8连接于市电。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述可编程逻辑控制器的内部程序中设置有防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器3传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述可编程逻辑控制器的内部程序中同时设置有安全急停距离和防误撞提醒距离，所述安全急停距离小于所述防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器3传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述安全急停距离之内，若判定该探测距离在所述安全急停距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，同时由所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成内孔激光熔覆头2的急停控制信号；若判定该探测距离在所述安全急停距离之外，则由所述可编程逻辑控制器进一步判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述激光位移传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成，并且激光位移传感器3的探测头表面不与内孔激光熔覆头的激光输出面水平齐平，所述激光位移传感器3向可编程逻辑控制器13输出模拟量形式的探测距离信号，所述可编程逻辑控制器通过内部换算将接收到的模拟量形式的探测距离信号换算为实际距离数据。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述开关电源4包括市电输入端、第一直流电压输出端和第二直流电压输出端，所述市电输入端连接于220V交流市电，所述第一直流电压输出端连接于所述激光位移传感器3，为所述激光位移传感器3提供工作电压，所述第二直流电压输出端连接于所述可编程逻辑控制器，为所述可编程逻辑控制器提供工作电压。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述激光位移传感器3包括总电源输入端和探测信号输出端，所述总电源输入端连接于所述开关电源4的第一直流电压输出端，所述探测信号输出端连接于所述可编程逻辑控制器6。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述可编程逻辑控制器13包括直流电压输入端和探测信号输入端，所述直流电压输入端连接于所述开关电源8的第二直流电压输出端，所述探测信号输入端连接于所述激光位移传感器3的探测信号输出端。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其中所述激光位移传感器为NPN型传感器，所述可编程逻辑控制器为型号为DVP04AD-H3的PLC，所述开关电源8的第一直流电压输出端和第二直流电压输出端均输出24V直流工作电压。
一种基于本发明所述内孔激光熔覆头防误撞装置进行的内孔激光熔覆头防误撞方法，其中所述方法包括以下步骤：
步骤一、将激光位移传感器与内孔激光熔覆头垂向平行安装，并使激光位移传感器3的距离探测头与内孔激光熔覆头的激光输出头面向内孔工件的同一表面，调整激光位移传感器的探测基准点，使得激光位移传感器3的感应探测距离等于内孔激光熔覆头1与内孔工件表面之间的实际距离；
步骤二、将激光位移传感器的总电源输入端与开关电源的第一直流电压输出端相接，将激光位移传感器的探测信号输出端与可编程逻辑控制器的探测信号输入端相接，将开关电源的第二直流电压输出端与可编程逻辑控制器的直流电压输入端相接，将开关电源的市电输入端连接于220V交流市电；
步骤三、激光位移传感器3实时探测内孔激光熔覆头2与内孔工件表面之间的距离，并将探测距离实时传输给可编程逻辑控制器13，在可编程逻辑控制器的内部程序中设置有防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器3传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
进一步的根据本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞方法，其中还包括步骤四、在所述可编程逻辑控制器的内部程序中还设置安全急停距离，所述安全急停距离小于所述防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器3传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述安全急停距离之内，若判定该探测距离在所述安全急停距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，同时由所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成内孔激光熔覆头2的急停控制信号；若判定该探测距离在所述安全急停距离之外，则由所述可编程逻辑控制器进一步判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
通过本发明的技术方案至少能够达到以下有益效果：
1）本发明所述内孔激光熔覆头防误撞装采用经济实用、防水防尘、耐热抗干扰、可在恶劣的工业现场进行工作的激光位移传感器作为探测器，在不接触工件表面的情况下，提前探测到内孔激光熔覆头与工件表面的距离，在防误撞提醒距离内，快速做出反应，避免内孔激光熔覆头与工件表面误撞。内孔激光熔覆头价格昂贵，且损坏之后，如果更换新的，不仅仅是内孔激光熔覆头经济上造成的损失，还有采购周期以及安装调试等所造成的时间上的浪费，也是对整个设备造成的经济上的损失。本发明所使用的激光位移传感器，不仅价格低廉，而且稳定性高，使用寿命长，此技术的应用，将使激光熔覆设备高端化、自动化、降低操作人员的要求。
2）本发明采用激光位移传感器，可以集成到设备的任何可能误撞的区域，同时能安装多个激光位移传感器于不同的方向，起到同时保护的作用，防止任何一个方向误撞工件表面。激光位移传感器的探测距离范围广，可根据具体现场需求直接在可编程逻辑控制器中通过程序修改达到不同的预警距离和急停距离探测并响应，一个激光位移传感器只通过快捷的可编程逻辑控制器程序修改，就可以满足不同防误撞提醒距离的防误撞使用。
3）综上所述，本发明采用激光位移传感器安装于熔覆头上，通过实时监测距离判定内孔激光熔覆头与工件表面的距离，反馈监测距离给到可编程逻辑控制器，从而防止内孔激光熔覆头误撞工件，造成内孔激光熔覆头损坏，本发明自动化集成度高，激光位移传感器可适用于任何内孔激光熔覆头的安装，节省操作人员目测熔覆集成头与工件表面距离的时间，以及内孔工件深长造成目测距离的不准确性。本发明不仅限于激光熔覆领域，同样适用于其他内孔加工，如内孔堆焊也同样适用。本发明检测精准，响应时间快，具有安全保护、防止误撞的独特优势。
附图说明
图1为本发明所述内孔激光熔覆头防误撞装置的安装结构示意图；
图2为本发明所述内孔激光熔覆头防误撞装置中的开关电源及其线路连接示意图；
图3为本发明所述内孔激光熔覆头防误撞装置中的可编程逻辑控制器及其线路连接示意图。
图中各附图标记的含义如下：
1.内孔工件，2.内孔激光熔覆头，3.激光位移传感器，4.第一导线，5.第二导线，6.第三导线，7.第四导线，8.开关电源，9.第五导线，10.第六导线，11.第七导线，12.第八导线，13.可编程逻辑控制器。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
如附图1至附图3所示，本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，包括：内孔激光熔覆头2，激光位移传感器3，第一导线4，第二导线5，第三导线6，第四导线7，开关电源8，第五导线9，第六导线10，第七导线11，第八导线12，可编程逻辑控制器13。
所述激光位移传感器3集成安装到内孔激光熔覆头2上，且激光位移传感器3的探测头与内孔激光熔覆头垂向平行安装，激光位移传感器3的探测头与内孔激光熔覆头面向工件同一表面，调整激光位移传感器探测基准点，实际探测距离等于内孔激光熔覆头2与工件表面之间距离。
所述开关电源8为激光位移传感器3和可编程逻辑控制器13提供24V工作电压，且激光位移传感器3的探测信号输出端连接于可编程逻辑控制器13，以向可编程逻辑控制器13实时传输感测信号。具体的激光位移传感器3的第一导线4（蓝色导线）与开关电源8的0V端子相接，激光位移传感器3的第二导线5（棕色导线）与开关电源8的24V端子相接，通过开关电源8为激光位移传感器3提供24V工作电压。所述开关电源8的第八导线12（24V端子）与可编程逻辑控制器13的输入24V端子相接，开关电源8的第七导线11（0V端子）与可编程逻辑控制器6的输入0V端子相接，通过开关电源8为可编程逻辑控制器供电。激光位移传感器3的第三导线6（黑色探测信号输出线）与可编程逻辑控制器13的模拟量输入端子V1+相接，激光位移传感器3的第四导线7（白色导线）与可编程逻辑控制器13的公共端子VI1相接，来自激光位移传感器3的感测信号实时传输给可编程逻辑控制器13。
通过市电系统为开关电源供电，具体的220V交流电源（AC220）的火线L通过第五导线9与开关电源8的L输入端相接，220V交流电源（AC220）的零线N通过第六导线10与开关电源8的N输入端相接，通过220V交流电源为开关电源8供电。接通220V交流电源（AC220），开关电源8得到电源输入，进行工作。
所述激光位移传感器3根据探测距离传输给可编程逻辑控制器13，可编程逻辑控制器可通过内部程序设置安全距离，也就是防误撞提醒距离，当激光位移传感器3探测到距离工件表面的距离在所述防误撞提醒距离之内时，说明此时内孔激光熔覆头2距离工件表面的距离处于可能发生误撞的距离范围，所述可编程逻辑控制器基于预设的控制程序自动控制发出防误撞报警信号，同理当激光位移传感器3探测到距离工件表面的距离处于所述防误撞提醒距离之外时，说明此时内孔激光熔覆头2距离工件表面的距离处于基本不会发生误撞的防误撞提醒距离范围，激光位移传感器3传输距离信号给可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器正常运行，不进行防误撞报警信号输出。进一步优选的，所述可编程逻辑控制器的内部程序中还设置有安全急停距离，所述安全急停距离小于所述防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收的激光位移传感器3传输的探测距离在所述安全急停距离之内时，所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，同时所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成内孔激光熔覆头2的急停控制信号。
优选的所述激光位移传感器3为NPN型电感传感器，当其探测到与工件表面之间的距离时直接传输给可编程逻辑控制器，此时可编程逻辑控制器根据内部编写的程序触发生成报警信号。
优选的所述可编程逻辑控制器为型号为DVP04AD-H3的PLC。
如附图1、附图2和附图3所示，本发明所述的内孔激光熔覆头防误撞装置基于附图1、附图2和附图3所示的系统实现，内孔激光熔覆头防误撞方法具体包括以下步骤：
步骤一、将激光位移传感器3与内孔激光熔覆头2垂直向下安装，使激光位移传感器3实时探测内孔激光熔覆头与工件之间的距离。
步骤二、将激光位移传感器3的第一导线4（蓝色导线）与开关电源8的0V端子相接，将激光位移传感器3的第二导线5（棕色导线）与开关电源8的24V端子相接，将激光位移传感器3的第三导线6（黑色探测信号输出线）与可编程逻辑控制器13的模拟量输入端子V1+相接,将激光位移传感器3的第四导线7（白色导线）与可编程逻辑控制器13的公共端子VI1相接。
步骤三、将开关电源8的第八导线12（24V端子）与可编程逻辑控制器13的输入24V端子相接，将开关电源8的第七导线11（0V端子）与可编程逻辑控制器6的输入0V端子相接，通过开关电源8为可编程逻辑控制器供电。
步骤四、将220V交流电源（AC220）的火线L通过第五导线9与开关电源8的L输入端相接，将220V交流电源（AC220）的零线N通过第六导线10与开关电源8的N输入端相接，通过220V交流电源为开关电源8供电，接通220V交流电源（AC220），开关电源8得到电源输入，进行工作。
步骤五、所述激光位移传感器实时探测内孔激光熔覆头2与内控工件表面之间的距离，并将探测距离实时输出至可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器收到所述探测距离时，首先判定所述探测距离是否处于预设的防误撞提醒距离之内，若探测距离到达可编程逻辑控制器中程序设定的防误撞提醒距离范围之内时，可编程逻辑控制器自动生成防误撞报警信号，当所述探测距离处于所述防误撞提醒距离范围之外时，所述可编程逻辑控制器不生成防误撞报警信号。
进一步根据本发明所述内孔激光熔覆头防误撞方法，其中步骤一中，激光位移传感器3所探测的距离就是内孔激光熔覆头2距离工件的距离，激光位移传感器3探测到与工件之间的距离后由激光位移传感器3的探测信号输出端子通过第三导线6提供给可编程逻辑控制器13。
进一步根据本发明所述内孔激光熔覆头防误撞方法，其中步骤二中，激光位移传感器3通过第一导线4和第二导线5获得24V工作电压，通过第三导线6和第四导线7输出探测距离，根据所选的传感器NPN输出类型，第三导线6和第四导线7输出0V到10V模拟量信号给到可编程逻辑控制器13的输入端子V1+和公共端VI1，然后由编程逻辑控制器13根据内部程序设定的防误撞提醒距离生成相应的预警控制信号。
进一步根据本发明所述内孔激光熔覆头防误撞方法，其中步骤三中，开关电源8的第八导线12提供24V工作电压给可编程逻辑控制器13的输入24V提供，开关电源8的第七导线11提供0V工作电压给可编程逻辑控制器13的输入0V提供。 根据设备控制程序的编写，可编程逻辑控制器收到探测距离为设定的防误撞提醒距离时，为阻止内孔激光熔覆头继续运行而导致误撞，及时提示操作人员内孔激光熔覆头与工件之间距离已达到警报防误撞提醒距离，防止熔覆集成头误撞工件。
进一步根据本发明所述内孔激光熔覆头防误撞的装置和方法，其中步骤四中， 激光位移传感器3为NPN型，接通市电电源后，激光位移传感器3探测实时距离，通过第三导线6和第四导线7就会输出模拟量探测电压信号传输给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器内部的程序进行换算，获取实时探测距离，探测距离进入可编程逻辑控制器程序设定的防误撞提醒距离范围内时，可编程逻辑控制器运行并输出报警信号，当激光位移传感器距离工件大于防误撞提醒距离时，则相反，可编程逻辑控制器13内部程序不进行停止运行和报警输出，只正常进行程序的扫描运行。
进一步根据本发明所述内孔激光熔覆头防误撞的装置和方法，其中步骤五中，所述可编程逻辑控制器的内部程序中还设置有安全急停距离，所述安全急停距离小于所述防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收的激光位移传感器3传输的探测距离在所述安全急停距离之内时，所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，同时所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成内孔激光熔覆头2的急停控制信号。
应用实施例
下面以金属内孔工件为例，具体应用本发明的技术。
本实施例提出的内孔激光熔覆头防误撞方法应用于具有任何材料内壁面的内孔工件，具体包括以下步骤：
步骤一、将激光位移传感器集成到内孔激光熔覆头上面，调整激光位移传感器的探测基准位移。
步骤二、将220V交流电火线和零线分别接到开关电源的L和N端子上
步骤三、将激光位移传感器的四根线中，其中两根电源输入线与开关电源的24V和0V分别相接，另外两根探测信号输出线与可编程逻辑控制器的模拟量信号输入端子和公共端子相接；
步骤四、将开关电源的24V端子与可编程逻辑控制器的24V输入端相接，将开关电源的0V端子与可编程逻辑控制器的0V输入端相接。当激光位移传感器探测到工件的内孔壁金属表面的实时距离，传输一个模拟量信号到可编程逻辑控制器输入端，可编程逻辑控制器的输入端接收到探测信号后，进行内部换算，计算出探测距离，内部程序根据设置的防误撞提醒距离，再触发导通报警程序以及停止运行程序，防止误撞工件的内孔壁。
进一步根据本实施例所述内孔激光熔覆集成头防误撞方法，步骤一中激光位移传感器置于内孔激光熔覆头外，激光位移传感器的探测头与内孔激光熔覆头的熔覆输出表面垂直平行，激光位移传感器实时探测距离并传输给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器程序设定防误撞提醒距离并且按照防误撞提醒距离进行触发报警程序。防误撞提醒距离和急停距离都可以根据不同需求在可编程逻辑控制器内部程序中进行修改。
进一步根据本实施例所述内孔激光熔覆集成头防误撞方法，步骤二中220V交流电为开关电源提供输入电压220V，开关电源内部进行变压，输出两路24V和0V的输出直流电压。
进一步根据本实施例所述内孔激光熔覆集成头防误撞方法，步骤三中激光位移传感器为四线制NPN型传感器。棕线接开关电源的24V，蓝线接开关电源的0V，黑线接可编程逻辑控制器输入端子的V1+，白线接可编程逻辑控制器输入端子的VI1。
综上所述，本发明提供的上述内孔激光熔覆头防误撞装置和方法，解决了内孔激光熔覆头误撞带来的熔覆头损坏，以及操作人员在移进熔覆集成头时因担心误撞而目测的时间浪费，以及内孔深目测不准确带来的误操作，节省了时间，提高了工作效率，避免了内孔激光熔覆头的误撞损毁，提高了内孔激光熔覆头的使用寿命，本发明仅仅在控制系统硬件不变的情况下，加入了经济便宜的激光位移传感器，此类传感器检测时无机械接触，不易损坏，无磨损，误差小，不受周围工作环境影响，可在恶劣的工业现场持续工作，发挥正常作用，检测精度高，传输频率快，适用于快速移动物体的检测，适合内孔激光熔覆头与工件的距离检测，成本小，作用大，解决了内孔激光熔覆头经常误撞造成的一些列经济损失，本发明可广泛应用与内孔激光熔覆头的防误撞功能，具有检测准确，快速响应防患于未然的优势，也可同样用于内控的其他加工方式，适用面广泛。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (10)

1.一种内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，包括：内孔激光熔覆头（2）、激光位移传感器（3）、开关电源（8）、可编程逻辑控制器（13）和若干连接导线；所述激光位移传感器（3）与所述内孔激光熔覆头（2）垂向平行安装，且激光位移传感器（3）的距离探测头与内孔激光熔覆头的激光输出头面向内孔工件的同一表面，并调整激光位移传感器的探测基准点，使得激光位移传感器（3）的探测距离等于内孔激光熔覆头（1）与内孔工件表面之间的实际距离；所述开关电源（8）通过导线连接于所述激光位移传感器（3）和所述可编程逻辑控制器（13），所述激光位移传感器（3）连接于所述可编程逻辑控制器（13）；所述激光位移传感器（3）实时探测内孔激光熔覆头（2）与内孔工件表面之间的距离，并将探测距离实时传输给可编程逻辑控制器（13）；所述可编程逻辑控制器（13）基于激光位移传感器（3）提供的探测距离生成防误撞报警信号，所述开关电源（8）连接于市电。
2.根据权利要求1所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器的内部程序中设置有防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器（3）传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
3.根据权利要求1或2所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器的内部程序中同时设置有安全急停距离和防误撞提醒距离，所述安全急停距离小于所述防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器（3）传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述安全急停距离之内，若判定该探测距离在所述安全急停距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，同时由所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成内孔激光熔覆头（2）的急停控制信号；若判定该探测距离在所述安全急停距离之外，则由所述可编程逻辑控制器进一步判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，所述激光位移传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成，并且激光位移传感器（3）的探测头表面不与内孔激光熔覆头的激光输出面水平齐平，所述激光位移传感器（3）向可编程逻辑控制器（13）输出模拟量形式的探测距离信号，所述可编程逻辑控制器通过内部换算将接收到的模拟量形式的探测距离信号换算为实际距离数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，所述开关电源（4）包括市电输入端、第一直流电压输出端和第二直流电压输出端，所述市电输入端连接于220V交流市电，所述第一直流电压输出端连接于所述激光位移传感器（3），为所述激光位移传感器（3）提供工作电压，所述第二直流电压输出端连接于所述可编程逻辑控制器，为所述可编程逻辑控制器提供工作电压。
6.根据权利要求5所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，所述激光位移传感器（3）包括总电源输入端和探测信号输出端，所述总电源输入端连接于所述开关电源（4）的第一直流电压输出端，所述探测信号输出端连接于所述可编程逻辑控制器（6）。
7.根据权利要求5所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，其中所述可编程逻辑控制器（13）包括直流电压输入端和探测信号输入端，所述直流电压输入端连接于所述开关电源（8）的第二直流电压输出端，所述探测信号输入端连接于所述激光位移传感器（3）的探测信号输出端。
8.根据权利要求5-7任一项所述的内孔激光熔覆头防误撞装置，其特征在于，其中所述激光位移传感器为NPN型传感器，所述可编程逻辑控制器为型号为DVP04AD-H3的PLC，所述开关电源8的第一直流电压输出端和第二直流电压输出端均输出24V直流工作电压。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述内孔激光熔覆头防误撞装置进行的内孔激光熔覆头防误撞方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、将激光位移传感器与内孔激光熔覆头垂向平行安装，并使激光位移传感器（3）的距离探测头与内孔激光熔覆头的激光输出头面向内孔工件的同一表面，调整激光位移传感器的探测基准点，使得激光位移传感器（3）的感应探测距离等于内孔激光熔覆头（1）与内孔工件表面之间的实际距离；
步骤二、将激光位移传感器的总电源输入端与开关电源的第一直流电压输出端相接，将激光位移传感器的探测信号输出端与可编程逻辑控制器的探测信号输入端相接，将开关电源的第二直流电压输出端与可编程逻辑控制器的直流电压输入端相接，将开关电源的市电输入端连接于220V交流市电；
步骤三、激光位移传感器（3）实时探测内孔激光熔覆头（2）与内孔工件表面之间的距离，并将探测距离实时传输给可编程逻辑控制器（13），在可编程逻辑控制器的内部程序中设置有防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器（3）传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
10.根据权利要求9所述的内孔激光熔覆头防误撞方法，其特征在于，还包括步骤四、在所述可编程逻辑控制器的内部程序中还设置安全急停距离，所述安全急停距离小于所述防误撞提醒距离，当所述可编程逻辑控制器接收到激光位移传感器（3）传输的探测距离时，所述可编程逻辑控制器首先判定该探测距离是否在所述安全急停距离之内，若判定该探测距离在所述安全急停距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，同时由所述可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成内孔激光熔覆头（2）的急停控制信号；若判定该探测距离在所述安全急停距离之外，则由所述可编程逻辑控制器进一步判定该探测距离是否在所述防误撞提醒距离之内，若判定该探测距离在防误撞提醒距离之内则由可编程逻辑控制器的内部程序立刻触发生成防误撞报警信号，若判定该探测距离在所述防误撞提醒距离之外则可编程逻辑控制器的内部程序不生成防误撞报警信号。
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