CN203156243U

CN203156243U - 一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备

Info

Publication number: CN203156243U
Application number: CN 201220699094
Authority: CN
Inventors: 邵军; 晏恒峰; 王剑
Original assignee: Sea View (beijing) Laser & Cnc Development Co Ltd
Current assignee: Sea View (beijing) Laser & Cnc Development Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2022-12-17

Abstract

本实用新型涉及一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，包括传感器模块、传感器处理模块、控制模块、通讯模块、输入输出模块、人机交互界面，传感器模块将采集到的各个传感器的数据信息传递到传感器处理模块进行数据处理，然后将处理的数据信息递交给控制模块，通过控制模块的人工智能算法，自动判断激光传导装置和激光器的状态，根据这些状态做出相应的保护措施，由于外围设备很多，采用的通讯协议也不尽相同，设计了通讯模块，输入输出模块，主要提供电压、时钟的输入输出接口，用于继电器控制，单片机通讯等，用户可以通过人机交互界面看到各种分析数据、状态和分析结果等，该设备可替代人工判断，延长激光器的使用寿命。

Description

一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备

技术领域

本实用新型涉及一种在激光切割及焊接时，对激光传导装置和激光器的自动保护设备。

背景技术

在使用中高功率激光器（如CO₂激光器，波长在10.6μm左右；YAG激光器及光纤激光器，波长在1070nm左右）进行金属切割或焊接应用时，通常会遇到以下情况，导致切割或焊接质量下降，甚至直接造成激光传导装置损坏或激光器损坏：

（1）激光传导装置（如聚焦镜，保护镜，反射镜等）被污染，结露或增透膜坏损，导致激光无法有效的通过。

（2）光束与各激光传导装置的通过中心不同心，导致激光不能被正确传导，不被正确传导的光会被反射，漫反射或折射到其他元器件上并加热它们，导致其他元器件的损坏。

（3）加工时焦点偏离正常位置过多，导致无法正确聚焦，激光无法有效与材料作用而被大计量反射。

（4）在某些加工条件下，材料发热非常严重，强大的热辐射会加热各激光传导装置包括激光器本体，造成其损坏，还有可能产生热透镜效应，使激光焦点发生偏移，直接导致加工质量下降。

这些问题的防护一直是世界性的难题，因为很难用简单的指标去衡量这些问题的存在或严重程度，故目前基本上都依靠人的视觉，听觉，触觉以及经验来判断，因为人的个体差异很大，所以判断的准确性也参差不齐。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，该设备可替代人工判断。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，包括传感器模块、传感器处理模块、控制模块、通讯模块、输入输出模块、人机交互界面；

所述传感器模块用于对分布在激光传导装置及激光器中的传感器的数据信息进行采集；

所述传感器处理模块用于对传感器模块采集的信息进行数字信号处理；

所述控制模块对传感器处理模块处理的数字信号进行计算，判断激光传导装置及激光器的状态并控制对激光传导装置和激光器的保护装置进行保护措施；

所述通讯模块用于与外围设备进行通讯；

所述输入输出模块用于提供电压、时钟的输入输出接口，用于继电器控制，单片机通讯；

所述人机交互界面用于显示数据及数据分析结果，并提供用户操作接口，供用户进行操作。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述传感器模块包括探测配套激光器波段的光电传感器、温度传感器、热电堆传感器、热电偶传感器、湿度传感器。

进一步，所述探测配套激光器波段的光电传感器、温度传感器、热电堆传感器、热电偶传感器、湿度传感器分别为一个或一个以上。

进一步，所述人机交互界面包括仪表盘显示器和/或示波器显示器和/或模拟LED显示器。

在本实用新型一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备中：

所述传感器处理模块对传感器模块采集的信息进行数字信号处理的过程为：所述传感器处理模块首先接收传感器模块采集的信息，然后进行数据处理，将传感器模块采集的信息转变为数字信号，最后传送到控制模块。根据不同的应用需求，经过传感器处理模块处理后的数字信号提供多种通信协议选择，其中多种通信协议选择有CAN总线，RS232，RS485，Modbus，传感器处理模块是一个独立的电路，主要完成各种传感器的信号转换，首先是当收到上位机命令后将各传感器的数据采集，然后做初步处理，将处理过的数据打包，返回到上位机，返回的信息符合RS485、RS232、RS485或CAN总线标准，经过通讯模块与上位机进行协议交换。

所述控制模块为一个集成电路控制板，该模块兼容PC的Windows系统如Windows XP/Vista/7等，也兼容Windows CE6.0及以上的嵌入式平台，所述控制模块有两种组成方式，一种是PC，一种是嵌入式系统，其中嵌入式系统与软件中还包含一个基于ARM的嵌入式系统用于搭载该模块，该模块有两种选择，一种是基于PC的，一种是基于ARM嵌入式系统的，它们完成的任务是一致的，都是用于接收传感器处理模块的数字信号，然后经过神经网络模糊计算、模式识别的人工智能算法自动判断激光传导装置及激光器的状态并做出相应的保护措施，所述保护措施如下：

（1）水冷机的启停及水温调节，主要目的是防止结露，和防止在没有水冷的情况下激光传导装置或激光器工作。

（2）是否需要启动电子制冷模块和换气装置，主要目的是为了防止激光传导装置结露，过热及消除热透镜效应等。

（3）是否出现严重的激光反射现象（一部分是激光在进行加工时，激光没有有效地穿透材料的部分，被反射回来；还有一部分是激光传导装置对激光的反射）；

（4）是否需要报警，提示工作人员检查；

（5）是否遇到灾难性故障需要停止激光器或数控设备；

（6）加工质量是否降低或改变以及改变的方向（向好还是差）；

（7）是否需要对特征数据建立记录日志，供后期检查。

由于外围产品很多，采用的通讯协议也不尽相同，故设计了通讯模块，所述通讯模块用于与各种外围设备进行通讯，如激光器、水冷机等。

所述输入输出模块主要提供TTL，5V，24V的输入输出接口，用于继电器控制，单片机通讯等。

所述人机交互界面主要用于显示数据及数据分析结果，并提供部分用户操作接口，如触摸屏、鼠标、键盘等，供用户进行操作，所述人机交互界面包括仪表盘显示器或/和示波器显示器或/和模拟LED显示器，仪表盘的显示器显示激光传导装置及激光器的健康程度；示波器显示器显示各种传感器的数据曲线；模拟LED显示器显示激光器的状态。

所述传感器模块包括探测配套激光器波段的光电传感器、温度传感器、热电堆传感器、热电偶传感器、湿度传感器，通过将这些传感器安装在激光传导装置及激光器中的不同位置，对激光传导装置及激光器附近的辐射场分布进行实时监测，传感器的安装位置和安装的数量由具体应用决定，原则上，要获得越多的信息，需要越多的传感器和越多的分布点，优选的方案为：所述探测配套激光器波段的光电传感器、温度传感器、热电堆传感器、热电偶传感器、湿度传感器分别为一个或一个以上。

本实用新型的有益效果是：在提供一种对激光传导装置和激光器的保护设备，该设备可替代人工判断，交叉判据，判断准，易于拆装，使用方便，稳定性好并适合工业环境使用，可以在危险的状态下主动关闭激光从而保证设备及人员的安全，降低加工废品率，提高光学镜片，延长激光器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备的模块结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、传感器模块，2、传感器处理模块，3、通讯模块，4、控制模块，5、人机交互界面，6、输入输出模块，7、外围设备。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，包括传感器模块1、传感器处理模块2、控制模块4、通讯模块3、输入输出模块6、人机交互界面5；传感器模块1采集分布在激光传导装置和激光器中的传感器的数据信息，然后将数据信息传递给传感器处理模块2；传感器处理模块2接收传感器模块1采集的信息，然后进行数据处理，将传感器模块1采集的信息转变为数字信号，最后传送到控制模块4；控制模块4接收传感器处理模块2的数字信号，然后经过神经网络模糊计算、模式识别的人工智能算法自动判断激光传导装置及激光器的状态并做出相应的智能决策；通讯模块3与各种外围设备7进行通讯；输入输出模块6主要提供TTL，5V，24V的输入输出接口，用于继电器控制，单片机通讯；人机交互界面5显示数据及数据分析结果，并提供部分用户操作接口，供用户进行操作。

传感器模块1将采集到的各个传感器的数据信息传递到传感器处理模块2进行数据处理，然后将处理的数据信息递交给控制模块4，通过控制模块4的人工智能算法，自动判断激光传导装置和激光器的状态，根据这些状态做出相应的保护措施，由于外围设备7很多，采用的通讯协议也不尽相同，故专门设计了通讯模块3，输入输出模块6，主要提供TTL，5V，24V的输入输出接口，用于继电器控制，单片机通讯等，使用者可以通过人机交互界面5看到各种分析数据、状态和分析结果等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，其特征在于：包括传感器模块、传感器处理模块、控制模块、通讯模块、输入输出模块、人机交互界面；

所述通讯模块用于与外围设备进行通讯；

2.根据权利要求1所述的一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，其特征在于：所述传感器模块包括探测配套激光器波段的光电传感器、温度传感器、热电堆传感器、热电偶传感器、湿度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，其特征在于：所述探测配套激光器波段的光电传感器、温度传感器、热电堆传感器、热电偶传感器、湿度传感器分别为一个或一个以上。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种对激光传导装置和激光器的自动保护设备，其特征在于：所述人机交互界面包括仪表盘显示器和/或示波器显示器和/或模拟LED显示器。