CN211102230U - 一种激光穿孔检测装置和激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光穿孔检测装置和激光切割机，激光穿孔检测装置应用在激光切割机中，激光切割机包括：激光头本体和主控系统；激光穿孔检测装置包括：安装在激光头本体上的信号处理设备，信号处理设备通过电缆连接到主控系统；用于检测激光穿透板材的信号的主传感器，主传感器固定在激光头本体的支撑件上，且主传感器的检测方向垂直激光头本体的激光出光方向；主传感器水平方向与激光头本体间隔第一预设距离，且主传感器与板材的距离大于激光头本体底端与板材的距离、小于激光头本体中心与板材的距离；主传感器通过电缆连接信号处理设备。上述激光穿孔检测装置具有结构简单、安装调试方便且成本低的优势。

Description

一种激光穿孔检测装置和激光切割机

技术领域

本实用新型涉及激光切割设备，尤其涉及一种激光穿孔检测装置和激光切割机。

背景技术

激光切割设备在进行板材切割加工时，往往需要对板材进行激光穿孔，而传统的激光切割设备是无法辨别激光是否穿透板材的，只能依靠激光切割机主控系统设定的时间参数来定时结束激光穿孔过程，但这一方式会衍生出两个问题：1、激光穿孔的过程中由于多种因素的干扰会使得激光穿孔时间很难保持一个定值，时间设置太长板材容易过烧，时间设置太短激光无法有效穿透板材。2、由于激光穿孔时间很难保持一个固定值，因此用户在设置该参数时往往比较保守，这样会造成加工时间上的浪费。

现有技术中有采用在激光头内部集成光敏传感器的方式，但是该方式存在的缺陷包括：(1)受限于激光头本体底部喷嘴的孔径限制，其所采集的穿孔返回的光信号较弱；(2)内置结构复杂，装配精度要求高，且可能受到激光头自身发出的激光干扰，影响正常信号采集；(3)设计和加工成本高，调试比较麻烦。

为此，提供一个结构简单、安装调试方便，且成本低的激光穿孔检测装置成为当前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光穿孔检测装置和激光切割机，用于解决现有技术中激光头内部集成传感器的结构复杂，且调试不方便的缺陷。

为了达到上述的目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

第一方面，本实用新型提供一种激光穿孔检测装置，应用所述激光穿孔检测装置的激光切割机包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；所述激光穿孔检测装置包括：

信号处理设备，安装在激光头本体上，信号处理设备通过电缆连接到所述主控系统；

用于检测激光穿透板材的信号的主传感器，其中，主传感器固定在支撑件上，所述支撑件固定安装在所述激光头本体上，且主传感器的检测方向垂直所述激光头本体的激光出光方向；

所述主传感器水平方向与所述激光头本体间隔第一预设距离，且主传感器与板材的距离大于激光头本体底端与板材的距离、小于激光头本体中心与板材的距离；

所述主传感器通过电缆连接所述信号处理设备。

可选地，激光头本体安装在支撑横梁上，支撑横梁的左右两端分别垂直连接有安装板；

所述激光穿孔检测装置还包括：

用于检测激光穿透板材的信号的第一辅助传感器，所述第一辅助传感器安装于支撑横梁的一个端部的安装板的内侧，且平行板材朝向待穿孔的方向；

所述第一辅助传感器位于板材下方，且通过电缆连接所述信号处理设备。

可选地，所述第一辅助传感器和所述板材之间设置第一遮光板，所述第一遮光板用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第一遮光板安装于支撑横梁的一个端部的安装板的内侧。

可选地，还包括：

用于检测激光穿透板材的信号的第二辅助传感器，所述第二辅助传感器安装于支撑横梁的另一个端部的安装板的内侧，且平行板材朝向待穿孔的方向；

所述第二辅助传感器位于板材下方，且通过电缆连接所述信号处理设备

可选地，所述第二辅助传感器和所述板材之间设置第二遮光板，所述第二遮光板用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第二遮光板安装于支撑横梁的另一个端部的安装板的内侧。

可选地，所述第一辅助传感器和所述第二辅助传感器沿着所述激光头本体的竖直方向对称分布。

可选地，所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器均为光电传感器。

可选地，所述信号处理设备通过0-3.3V模拟电压的方式连接所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器；

所述信号处理设备与所述主控系统的通信采用IO通信方式。

可选地，所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器均具有40°的方向指向性。

第二方面，本实用新型还提供一种激光切割机，包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；还包括：上述第一方面任一所述的激光穿孔检测装置；

所述激光穿孔检测装置的信号处理设备与所述主控系统通过电缆连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的激光穿孔检测装置结构简单、装配方便，且安装调试方便。本实用新型中的主传感器安装于激光头本体外部，且朝向激光头本体方向，而不是朝向激光，由此，在主传感器采集中可不受发出激光的干扰，信号检测可靠性提高了，且结构简单，调试方便，成本低。

此外，本实用新型的激光穿孔检测装置的适配性强，适用当前各种激光切割机的激光头结构。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的激光穿孔检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的激光穿孔检测装置的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的激光穿孔检测装置的原理示意图。

附图标记说明：

信号处理设备01、激光头本体02、支撑横梁03、支撑刀条04、主传感器05、第一辅助传感器06、第二辅助传感器07、激光切割机主控系统08、第一遮光板09、第二遮光板10、板材11、支撑件12。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

为了更好的理解本实用新型实施例的方案，以下对本实用新型实施例的装置进行概述说明。

图1示出了本实用新型一种实施例中的激光穿孔检测装置的结构示意图，本实施例的激光穿孔检测装置应用于激光切割机，通常，激光切割机包括：激光头本体、控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统。本实施例的激光穿孔检测装置包括：信号处理设备01和一个主传感器；

所述信号处理设备01安装在激光头本体02上，所述信号处理设备01通过电缆连接激光切割机的主控系统08(如图3所示)；

用于检测激光穿透板材的信号的主传感器05，其中，主传感器固定在支撑件12上，所述支撑件12固定安装在所述激光头本体02上，且主传感器的检测方向垂直所述激光头本体的激光出光方向；

所述主传感器05水平方向与所述激光头本体间隔第一预设距离，且主传感器05与板材11的距离大于激光头本体02底端(竖直方向)与板材11的距离、小于激光头本体02中心(竖直方向的中心)与板材11的距离；

所述主传感器05通过电缆连接所述信号处理设备01。

在本实施例中的主传感器05可接收到的光线波段为950-1100nm，该光线波段包含了大部分的激光波段信号和少部分的非激光波段信号。

在板材11未穿透时，该光线波段的光信号呈现波动和高亮度，板材11穿透后该光线波段的光信号趋于稳定和相对低亮度。

此外，所述主传感器05位于激光头本体02外部，进而主传感器05可以接收到足够强的光信号，因此，主传感器05可不必直接对准激光穿孔的焦点位置，仅接收激光穿孔的部分反射光和辐射光即可完成信号的判断，同时也能减弱激光对光传感器的损伤，增长使用寿命。

在实际应用中，主传感器05可为光传感器/光敏传感器，其位于激光头本体02内激光头的镜腔外部，在激光头进行穿孔的过程中可以接收到较强的光信号，满足检测的光强度要求。

进一步地，由于将主传感器05设置在激光头主体02外部，安装特别方便，由此，在主传感器采集中可不受发出激光的干扰，信号检测可靠性提高了，且简化了激光头本体的结构，且保证信号检测的要求。

本实施例的激光穿孔检测装置结构简单、装配方便，且安装调试方便。

图2示出了本实用新型另一种实施例的激光穿孔检测装置的结构示意图，本实施例的激光穿孔检测装置包括：信号处理设备01和一个主传感器05、两个辅助传感器，对应每一辅助传感器的遮光板。

具体地，激光头本体安装在支撑横梁03上，支撑横梁03的左右两端分别垂直连接有安装板。

所述激光穿孔检测装置还包括：用于检测激光穿透板材的信号的第一辅助传感器06，所述第一辅助传感器06安装于支撑横梁的一个端部的安装板的内侧，且平行板材朝向待穿孔的方向；

所述第一辅助传感器06位于板材11下方，且第一辅助传感器06和所述板材11之间设置第一遮光板09，所述第一遮光板09用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第一遮光板09安装于支撑横梁03的一个端部的安装板的内侧；

所述第一辅助传感器06通过电缆连接所述信号处理设备01。

所述激光穿孔检测装置还包括：用于检测激光穿透板材的信号的第二辅助传感器07，所述第二辅助传感器07安装于支撑横梁的另一个端部的安装板的内侧，且平行板材11朝向待穿孔的方向；

所述第二辅助传感器07位于板材11下方，且第二辅助传感器07和所述板材11之间设置第二遮光板10，所述第二遮光板10用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第二遮光板10安装于支撑横梁的另一个端部的安装板的内侧；

所述第二辅助传感器07通过电缆连接所述信号处理设备01。

在本实施例中，如图2所示，第一辅助传感器06和所述第二辅助传感器07沿着所述激光头本体02的竖直方向对称分布。

本实施例的主传感器05、第一辅助传感器06和第二辅助传感器07均为光电传感器/光敏传感器。每一个传感器均具有40°左右的方向指向性，例如，40°指的是传感器只对于其前方40°的光线进行检测，超出该范围的光线无论多强都很难被传感器接收到，这样的好处是突出了被检测目标的光强，弱化无光光线的干扰(如太阳光、室内灯光导等)。由此，可以对室内/车间的光线干扰具有良好的抑制作用。

在本实施例中，由于光传感器具有40°的感应角度，同时激光穿透板材后下方的光源距离传感器较远，若将传感器水平安装，由于激光传孔时板材距离传感器较近，光信号可以被传感器很好的接收到，穿透板材后下方的光线则很难被检测到，从而提升光检测可靠性。

所述信号处理设备01通过0-3.3V模拟电压的方式连接所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器；实现在激光切割机主控系统08的穿孔工序中，发出激光出光信号之后，获取主传感器05、辅助传感器监测的检测信号，进而确定激光是否穿透板材，以便信号处理设备01及时向激光切割机主控系统08反馈是否穿透板材的信号，实现激光穿孔检测过程中的闭环控制。

所述信号处理设备与所述主控系统的通信采用IO通信方式，如图3所示。

本实施例中，板材下方的两颗辅助传感器独特的安装位置可以采集激光穿透板材瞬间板材下方的光线强弱变化。信号处理设备结合主传感器、两颗辅助传感器的信号进行判断，进而可有效且快速判断出穿透瞬间的状态。

需要说明的是，图1和图2中均示出的支撑刀条04是用来支撑要加工的板材11的，支撑刀条04位于支撑横梁03的下方，两者可以进行相对运动，待加工板材位于两者之间。

激光头本体包括激光头，且激光头本体安装在支撑横梁03上，随着支撑横梁03一起前后移动，并在Z轴驱动组件的作用下实现上下运动。即支撑横梁03带动激动头本体、主传感器、两颗辅助传感器同步运动。进一步地，主传感器05可以随着激光头本体左右移动，两颗辅助传感器可以随着横梁前后移动，在移动过程中，主传感器、辅助传感器、激光头本体位于近似的一个平面上。

即，上述的两颗辅助传感器安装在支撑横梁下部，该部分可以伸到支撑刀条的下方且随着支撑横梁一起运动。

在本实施例中，为了克服激光头本体在穿透板材时下方反射和辐射回来的光线干扰正常的光信号，主传感器安装方向为水平安装并朝向激光头本体方向。此外，两颗辅助传感器分别位于支撑横梁的两个端部内部，分布在左右两边，且位于支撑刀条底部，两颗辅助传感器全部为水平安装，安装方向为指向激光头本体的方向，两颗辅助传感器上方分别装配两块遮光板，用来降低在激光未穿透板材时，来自板材上方激光的影响。

本实施例的激光穿孔检测装置结构简单、装配方便，且安装调试方便。在本实施例中，主传感器安装于激光头本体外部，且朝向激光头本体方向，而不是朝向激光，由此，在主传感器采集中可不受发出激光的干扰，信号检测可靠性提高了，且结构简单，调试方便，成本低。

此外，本实施例的激光穿孔检测装置的适配性强，适用当前各种激光切割机的激光头结构。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型还提供一种激光切割机，包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；以及上述任意实施例中的激光穿孔检测装置，所述激光穿孔检测装置的信号处理设备与所述主控系统通过电缆连接，实现激光穿孔信号的检测。

以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光穿孔检测装置，其特征在于，应用所述激光穿孔检测装置的激光切割机包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；所述激光穿孔检测装置包括：

信号处理设备，安装在激光头本体上，信号处理设备通过电缆连接到所述主控系统；

用于检测激光穿透板材的信号的主传感器，其中，主传感器固定在支撑件上，所述支撑件固定安装在所述激光头本体上，且主传感器的检测方向垂直所述激光头本体的激光出光方向；

所述主传感器水平方向与所述激光头本体间隔第一预设距离，且主传感器与板材的距离大于激光头本体底端与板材的距离、小于激光头本体中心与板材的距离；

所述主传感器通过电缆连接所述信号处理设备。

2.根据权利要求1所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，激光头本体安装在支撑横梁上，支撑横梁的左右两端分别垂直连接有安装板；

所述激光穿孔检测装置还包括：

用于检测激光穿透板材的信号的第一辅助传感器，所述第一辅助传感器安装于支撑横梁的一个端部的安装板的内侧，且平行板材朝向待穿孔的方向；

所述第一辅助传感器位于板材下方，且通过电缆连接所述信号处理设备。

3.根据权利要求2所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，

所述第一辅助传感器和所述板材之间设置第一遮光板，所述第一遮光板用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第一遮光板安装于支撑横梁的一个端部的安装板的内侧。

4.根据权利要求2所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，还包括：

用于检测激光穿透板材的信号的第二辅助传感器，所述第二辅助传感器安装于支撑横梁的另一个端部的安装板的内侧，且平行板材朝向待穿孔的方向；

所述第二辅助传感器位于板材下方，且通过电缆连接所述信号处理设备。

5.根据权利要求4所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，

所述第二辅助传感器和所述板材之间设置第二遮光板，所述第二遮光板用于对未穿透板材的激光进行遮挡，所述第二遮光板安装于支撑横梁的另一个端部的安装板的内侧。

6.根据权利要求4所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，所述第一辅助传感器和所述第二辅助传感器沿着所述激光头本体的竖直方向对称分布。

7.根据权利要求4所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器均为光电传感器。

8.根据权利要求7所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，

所述信号处理设备通过0-3.3V模拟电压的方式连接所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器；

所述信号处理设备与所述主控系统的通信采用IO通信方式。

9.根据权利要求4所述的激光穿孔检测装置，其特征在于，所述主传感器、第一辅助传感器和第二辅助传感器均具有40°的方向指向性。

10.一种激光切割机，包括：激光头本体，控制所述激光头本体移动和发出激光的主控系统；其特征在于，还包括：

上述权利要求1至9任一所述的激光穿孔检测装置；

所述激光穿孔检测装置的信号处理设备与所述主控系统通过电缆连接。

Images