CN115389528A - 一种检测激光设备镜片状态的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测激光设备镜片状态的方法，包括如下步骤：S1：在镜片的棱边设置光电传感器，使光电传感器适于采集从镜片棱边散出的散射光线；S2：在镜片处于正常状态时，启动激光设备，测定所述光电传感器的常态传感值；S3：以所述常态传感值为基础，增加安全余量，确定预设警报值；S4：在激光设备工作时，实时测定光电传感器的即时传感值，当所述即时传感值低于预设警报值时，判定镜片处于正常状态，当所述即时传感值达到或超过预设警报值时，判定镜片处于异常状态。该方法具有检测的即时性和准确性较高的优点。此外本发明还提供了相应的装置。
Description
技术领域
本发明涉及激光设备安全保障技术领域，具体涉及一种检测激光设备镜片状态的方法及装置。
背景技术
激光设备的镜片有时会出现脏污或破裂的情况，从而影响镜片正常功能，使激光设备偏离正常运行状态。其中尤以保护镜片最易损坏或受污，因为其要保护设备内部的聚焦镜片等核心部件，故被设置在设备最外部，从而极易被意外磕碰或被尘渣污染。而激光设备作为高能量输出设备，镜片状态异常一方面会造成输出激光的功率下降，影响正常使用；而另一方面也易造成设备内部器件受损，使产品提前报废。为应对此情况，故而出现了检测激光设备镜片状态的相关方法与装置，比如通过使用温度检测模块来检测镜片状态：当保护镜片脏污或碎裂时，镜片的脏污或者裂纹会吸收激光光束，进而使保护镜片温度升高，利用热敏电阻检测保护镜片的实时温度，来判断保护镜片的状态。这种利用热传导的检测方法，因热量传递需要时间，可能在镜片温升过程中，就已经使镜片损坏程度增大并可能对设备核心部件造成损坏。此外，该方法受环境和季节的影响较大，对检测的准确性造成了一定程度的降低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对镜片采用温度检测方法造成的检测即时性和准确性较低的缺陷。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种检测激光设备镜片状态的方法，包括如下步骤：
S1：在镜片的棱边设置光电传感器，使光电传感器适于采集从镜片棱边散出的散射光线；
S2：在镜片处于正常状态时，启动激光设备，测定所述光电传感器的常态传感值；
S3：以所述常态传感值为基础，增加安全余量，确定预设警报值；
S4：在激光设备工作时，实时测定光电传感器的即时传感值，当所述即时传感值低于预设警报值时，判定镜片处于正常状态，当所述即时传感值达到或超过预设警报值时，判定镜片处于异常状态。
可选地，
在步骤S2中，对激光设备在各档位功率下测定对应的常态传感值；
在步骤S3中，根据步骤S2获得的激光设备在各档位功率下对应的常态传感值，确定对应的预设警报值；
在步骤S4中，根据激光设备当前的档位功率，确定对应的预设警报值，当即时传感值超过对应的预设警报值后，判定镜片处于异常状态。
可选地，在步骤S4中，当判定镜片处于异常状态时，通过报警装置发出镜片异常警报。
可选地，在步骤S3中，以所述预设警报值为基础，增加容忍余量，确定预设切断值；
在步骤S4之后还包括步骤S5：当判定镜片处于异常状态之后，仍实时测定光电传感器的即时传感值，当所述即时传感值达到或超过预设切断值时，切断激光设备的电源。
一种检测激光设备镜片状态的装置，用于对激光设备上的镜片进行状态检测，包括：
光电传感器，设置于所述镜片的棱边，适于采集从镜片棱边散出的散射光线；
检测装置，与光电传感器通讯连接，用于检测光电传感器在接收散射光线后的传感值。
可选地，还包括镜片框架，镜片框架适于通过所述镜片的棱边将所述镜片卡固在内；光电传感器埋设于镜片框架之内，并位于镜片框架与所述镜片连接之处。
可选地，所述检测装置通讯连接有报警装置。
可选地，所述检测装置通讯连接有切断装置，所述切断装置适于切断所述激光设备的电源。
可选地，光电传感器为光电二极管。
可选地，光电传感器围绕所述镜片的棱边均布有多个。
通过采用上述技术方案，本发明具有如下技术效果：
1.本发明提供的检测激光设备保护镜片状态的方法，因为采用检测镜片棱边漏光量的方式来判断镜片状态，相比于采用热传导的检测方法，因光线量具有实时反馈的特性，从而无需等待镜片通过热传导再引发温度传感器的时间，因此具有检测的实时性，这对于激光设备这种即时性向外输出高能量的设备而言非常重要，检测反应延迟越大，越易造成核心部件损坏。且因为光线不受环境温度的影响。因此可适应各季节和各地区的工作环境，提高了检测装置的适应性和准确度。另外，采用对镜片棱边采集漏光量，而非对其他区域采集，一方面因位于棱边的光电传感器可以不影响穿过镜片正反面的聚焦光线的正常行进；而另一方面，因镜片棱边一般都垂直于聚焦光线的光路，该方向上因光线折射产生的漏光量非常少，而一旦有污物附着或破碎等异常情况出现，该方向上的漏光量将会较为明显的增加，这种强烈的前后对比有利于准确判断异常状态；此外，污物附着与镜片正面或反面时，使穿过的聚焦光线产生漫反射，而漫反射光线每次到达玻璃与空气的转换界面时，均会产生返回镜片体内的折射光，这种折射多次发生后便会到达镜片棱边处，最终都会从棱边逸出，因而从镜片棱边检测漏光量相比于其他处而言，是一种十分可靠的检测途径，且污物附着于镜片一面时会呈层状分布，进而使从棱边逸出的漏光量与遮蔽率呈线性对应关系，可准确判断镜片受污情况。
2.本发明提供的检测激光设备保护镜片状态的装置，因采用检测镜片棱边漏光量的方式来判断镜片状态，因而具有前述的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为在不同状态下检测电压变化图；
图3为镜片处于低程度异常参考图；
图4为镜片处于中等程度异常参考图；
图5为镜片处于高程度异常参考图。
附图标记说明：
1－聚焦光线、2－保护镜片、3－聚焦镜片、4－散射光线、5－光电传感器、6－检测装置、7－镜片框架。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种检测激光设备镜片状态的方法。
在一种实施方式中，其包括如下步骤：
S1：在镜片的棱边设置光电传感器5，使光电传感器5适于采集从镜片棱边散出的散射光线4。可参考图1所示，这里所述镜片的棱边也即指连接镜片正反面的外边缘。而激光设备生成的激光、即聚焦光线1在穿过镜片时，因为镜片自身的反射与折射，会从镜片棱边产生部分漏光、即散射光线4，但该光线量相对较小，而镜片受到脏污或局部碎裂影响后，便大量增加的漫反射和折射，从而在镜片棱边处产生相对较多的漏光量。因激光设备的保护镜片2相比于位于内部的聚焦镜片3等镜片，最易受到受到脏污和破碎影响，故而本实施方式将保护镜片2作为举例的实施对象。
S2：在镜片处于正常状态时，启动激光设备，使聚焦光线1穿过镜片，从而测定所述光电传感器5的常态传感值。如前所述，因镜片自身的反射与折射，聚焦光线1在穿过镜片时会从镜片棱边产生一些散射光线4，因此光电传感器5会受到相应激发，而该激发形成的传感值是代表了一种正常值，因此称为常态传感值。所述传感值可以是光电传感器5的电流值、电压值或电阻值等能反应光电转化程度的量值。
S3：以上述常态传感值为基础，增加一定范围的安全余量，从而确定预设警报值。需要说明的是，上述的安全余量并不必须大于0，可以根据设备所述工况来视情况选定安全余量，比如激光设备为手持式激光焊枪时，因其作业环境要求不高，常有部分粉尘粘附于保护镜片2上，因此在满足焊接要求情况下，可将安全余量留大，以避免镜片稍微蒙尘便被视为异常状态。而如果是无尘车间内的激光设备，则安全余量可减小，甚至为0，但通常来说，因为常态传感值受各方面因素影响，在测定时必定会产生小范围的数值浮动，预设警报值至少应选取在该浮动的上偏差值。
S4：在激光设备工作时，实时测定光电传感器5的即时传感值，当所述即时传感值低于预设警报值时，判定镜片处于正常状态，当所述即时传感值达到或超过预设警报值时，判定镜片处于异常状态。
该检测方法因为采用检测镜片棱边漏光量的方式来判断镜片状态，相比于采用热传导的检测方法，因光线量具有实时反馈的特性，从而无需等待镜片通过热传导再引发温度传感器的时间，因此具有检测的实时性，这对于激光设备这种即时性向外输出高能量的设备而言非常重要，检测反应延迟越大，越易造成核心部件损坏。且其因为光线不受环境温度的影响。因此可适应各季节和各地区的工作环境，提高了检测装置的适应性和准确度。
另外，采用对镜片棱边采集漏光量，而非对其他区域采集，一方面因位于棱边的光电传感器5可以不影响穿过镜片正反面的聚焦光线1的正常行进；而另一方面，因镜片棱边一般都垂直于聚焦光线1的光路，该方向上因光线折射产生的漏光量非常少，而一旦有污物附着或破碎等异常情况出现，该方向上的漏光量将会较为明显的增加，这种强烈的前后对比有利于准确判断异常状态；此外，污物附着与镜片正面或反面时，使穿过的聚焦光线1产生漫反射，而漫反射光线每次到达玻璃与空气的转换界面时，均会产生返回镜片体内的折射光，这种折射多次发生后便会到达镜片棱边处，最终都会从棱边逸出，因而从镜片棱边检测漏光量相比于其他处而言，是一种十分可靠的检测途径，且污物附着于镜片一面时会呈层状分布，进而使从棱边逸出的漏光量与遮蔽率呈线性对应关系，可准确判断镜片受污情况。
本实施例还提供一种检测激光设备镜片状态的装置，用于对激光设备上的镜片进行状态检测。
在一种实施方式中，如图1所示，其包括光电传感器5和检测装置6。光电传感器5设置于所述镜片的棱边，其适于采集从镜片棱边散出的散射光线4。检测装置6与光电传感器5通讯连接，用于检测光电传感器5在接收散射光线4后的传感值。该装置因同样采用检测镜片棱边漏光量的方式来判断镜片状态，因而具有上面检测方法的相应优点。
以上述装置的实施方式为基础，在一种优选的实施方式中，如图1所示，光电传感器5为光电二极管。光电二极管具有结构简单、工作可靠的优点，且尤其是体积小巧，因而可以适用于各种大小型设备之上。
以上述装置的实施方式为基础，在一种优选的实施方式中，光电传感器5围绕所述镜片的棱边均布有多个。
因为镜片在碎裂之时，依裂缝走向不同，主要由裂缝处折射而形成的散射光线4在镜片不同棱边处所造成的漏光量会不同。而在镜片棱边周围均布光电传感器5，可以发现不同碎裂方向裂纹产生的漏光量提升，可更为精准捕捉到镜片碎裂的情况。且在光电传感器5为光电二极管的情况下，因光电二极管体积小巧，均布的光电传感器5并不额外造成装置体积臃肿。
以上述装置的实施方式为基础，在一种优选的实施方式中，其还包括镜片框架7，镜片框架7适于通过所述镜片的棱边将所述镜片卡固在内，例如图1所示，镜片框架7通过卡槽将保护镜片2边部卡住。光电传感器5埋设于镜片框架7之内，并位于镜片框架7与所述镜片连接之处，以图1实施方式为例便是在镜片框架7上钻设朝向镜片棱边的孔洞，至孔洞与前述卡槽相通，然后将光电传感器5置于孔内，并使其尽量靠近保护镜片2。
设置镜片框架7一方面便于固定镜片与光电传感器5之间的相对位置，从而保证检测到的传感值一致性和可靠性；另一方面因光电传感器5埋于镜片框架7内，降低了其受到从待检测镜片外部射来光线的干扰，提高了检测的准确性。
上述装置在激光设备具体采用为总功率1000W的手持式激光焊枪时，以其对碳钢板进行焊接作为测试场景，当镜片分别处于正常、低程度异常(参见图3)、中等程度异常(参见4)和高程度异常(参见图5)的状态时，激光设备处于不同档位的功率百分比下，检测得到的光电二极管电压值变化列表如下：
表1在不同状态下检测电压变化表
| 功率百分比 | 10％ | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | 90％ | 100％ |
| 高程度异常 | 0.363 | 0.456 | 0.489 | 0.509 | 0.524 | 0.536 | 0.546 | 0.554 | 0.561 | 0.563 |
| 中等程度异常 | 0.082 | 0.187 | 0.279 | 0.343 | 0.379 | 0.401 | 0.411 | 0.424 | 0.434 | 0.446 |
| 低程度异常 | 0.110 | 0.255 | 0.349 | 0.393 | 0.415 | 0.437 | 0.446 | 0.462 | 0.471 | 0.479 |
| 正常 | 0.012 | 0.029 | 0.046 | 0.062 | 0.081 | 0.099 | 0.116 | 0.132 | 0.144 | 0.162 |
将表1数值转化为曲线图可参见图2所示，从前述图表中可以看出，即便镜片处于如图3所示的轻微受污的异常状态，也足以引发光电传感器5传感值、也即本例的光电二极管检测电压的强烈变化，检测值差距可达3～9倍，两种状态的区分度十分明显，因此本检测方法对于判断镜片异常状态的准确度和灵敏度非常高。
而激光设备在使用时，通常都不是只能以满功率运行，而是将功率按百分比进行分档以适应不同工况要求。因此以前述的检测方法的实施方式为基础，在一种优选的实施方式中：
在步骤S2中，对激光设备在各档位功率下测定对应的常态传感值，结合表1的实验数据，便相当于镜片处于正常状态时在各功率百分比下测得的相应值。
在步骤S3中，根据步骤S2获得的激光设备在各档位功率下对应的常态传感值，视情况增加安全余量后以确定对应的预设警报值，结合表1的实验数据，便可将镜片处于低程度异常时在各功率百分比下的相应值当做对应的预设警报值。
在步骤S4中，根据激光设备当前的档位功率，确定对应的预设警报值，当即时传感值超过对应的预设警报值后，判定镜片处于异常状态。
以上述检测方法的实施方式为基础，在一种优选的实施方式中，在步骤S4中，当判定镜片处于异常状态时，通过报警装置发出镜片异常警报。对应地，在装置中，使检测装置6通讯连接有报警装置。在增设报警装置后，便可通过发出声光等提示信息，提醒用户及时更换或处理相应镜片，从而避免聚焦光线1的能量被过多耗散。
以上述检测方法的实施方式为基础，在一种优选的实施方式中：
在步骤S3中，以所述预设警报值为基础，增加容忍余量，确定预设切断值，结合表1的实验数据，所述预设切断值便可采用镜片处于高程度异常状态下的相应值。
在步骤S4之后还包括步骤S5：当判定镜片处于异常状态之后，仍实时测定光电传感器5的即时传感值，当所述即时传感值达到或超过预设切断值时，切断激光设备的电源。
对应地，在装置中，使所述检测装置6通讯连接有切断装置，所述切断装置适于切断所述激光设备的电源，例如采用电磁继电器等。
设置切断装置在即时传感值超过预设切断值时对激光设备的电源切断，便可防止因镜片异常而将要发生损坏设备核心器件时，提前阻断事故继续发展，保证设备的安全。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种检测激光设备镜片状态的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在镜片的棱边设置光电传感器(5)，使光电传感器(5)适于采集从镜片棱边散出的散射光线(4)；
S2：在镜片处于正常状态时，启动激光设备，测定所述光电传感器(5)的常态传感值；
S3：以所述常态传感值为基础，增加安全余量，确定预设警报值；
S4：在激光设备工作时，实时测定光电传感器(5)的即时传感值，当所述即时传感值低于预设警报值时，判定镜片处于正常状态，当所述即时传感值达到或超过预设警报值时，判定镜片处于异常状态。
2.根据权利要求1所述的一种检测激光设备镜片状态的方法，其特征在于，
在步骤S2中，对激光设备在各档位功率下测定对应的常态传感值；
在步骤S3中，根据步骤S2获得的激光设备在各档位功率下对应的常态传感值，确定对应的预设警报值；
在步骤S4中，根据激光设备当前的档位功率，确定对应的预设警报值，当即时传感值超过对应的预设警报值后，判定镜片处于异常状态。
3.根据权利要求1或2所述的一种检测激光设备镜片状态的方法，其特征在于，在步骤S4中，当判定镜片处于异常状态时，通过报警装置发出镜片异常警报。
4.根据权利要求3所述的一种检测激光设备镜片状态的方法，其特征在于，在步骤S3中，以所述预设警报值为基础，增加容忍余量，确定预设切断值；
在步骤S4之后还包括步骤S5：当判定镜片处于异常状态之后，仍实时测定光电传感器(5)的即时传感值，当所述即时传感值达到或超过预设切断值时，切断激光设备的电源。
5.一种检测激光设备镜片状态的装置，用于对激光设备上的镜片进行状态检测，其特征在于，包括：
光电传感器(5)，设置于所述镜片的棱边，适于采集从镜片棱边散出的散射光线(4)；
检测装置(6)，与光电传感器(5)通讯连接，用于检测光电传感器(5)在接收散射光线(4)后的传感值。
6.根据权利要求5所述的一种检测激光设备镜片状态的装置，其特征在于，还包括镜片框架(7)，镜片框架(7)适于通过所述镜片的棱边将所述镜片卡固在内；光电传感器(5)埋设于镜片框架(7)之内，并位于镜片框架(7)与所述镜片连接之处。
7.根据权利要求5所述的一种检测激光设备镜片状态的装置，其特征在于，所述检测装置(6)通讯连接有报警装置。
8.根据权利要求5所述的一种检测激光设备镜片状态的装置，其特征在于，所述检测装置(6)通讯连接有切断装置，所述切断装置适于切断所述激光设备的电源。
9.根据权利要求5至8任一项所述的一种检测激光设备镜片状态的装置，其特征在于，光电传感器(5)为光电二极管。
10.根据权利要求9所述的一种检测激光设备镜片状态的装置，其特征在于，光电传感器(5)围绕所述镜片的棱边均布有多个。
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2022
- 2022-08-12 CN CN202210985040.0A patent/CN115389528A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116241832A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-06-09 | 中山市沃顿照明科技有限公司 | 水纹投影灯 |
| CN116241832B (zh) * | 2023-02-15 | 2023-09-26 | 中山市沃顿照明科技有限公司 | 水纹投影灯 |
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