CN211840641U - 激光切割系统及其中的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光切割系统及其中的检测装置，所述激光切割系统的卡盘结构包括外圈，以及设于所述外圈内的能够旋转的旋转体，所述旋转体内设有N个卡爪组件，每个卡爪组件均包括能够沿所述外圈的半径方向移动的移动卡爪，所述的检测装置包括固定设于所述外圈的至少N个测距传感器，所述测距传感器用于在所述N个卡爪组件中任意之一卡爪组件随所述旋转体转至该测距传感器的检测位置时检测其中移动卡爪相对于该测距传感器的距离，所述测距传感器通过走线连接数据采集板。

Description

激光切割系统及其中的检测装置

技术领域

本发明涉及激光切割领域，尤其涉及一种激光切割系统及其中的检测装置。

背景技术

在激光切割系统中，由于切割头只能在一定范围内运动且无法旋转，在实际切割过程中，可利用卡盘结构中的卡爪夹住待切割对象，进而，待切割对象可随卡盘移动。

在卡盘结构的使用过程中，卡爪的张开闭合由驱动结构(例如气缸)控制，然而，现有的相关技术中，缺乏对卡爪运动的检测，进而，若卡爪发生卡顿、未完全张开等情形，易于造成安全隐患。

发明内容

本发明提供一种激光切割系统及其中的检测装置，以解决易于造成安全隐患的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种激光切割系统中的检测装置，所述激光切割系统的卡盘结构包括外圈，以及设于所述外圈内的能够旋转的旋转体，所述旋转体内设有N个卡爪组件，每个卡爪组件均包括能够沿所述外圈的半径方向移动的移动卡爪，所述的检测装置包括固定设于所述外圈的至少N个测距传感器，所述测距传感器用于在所述N个卡爪组件中任意之一卡爪组件随所述旋转体转至该测距传感器的检测位置时检测其中移动卡爪相对于该测距传感器的距离，所述测距传感器通过走线连接数据采集板。

可选的，所述至少N个测距传感器沿所述外圈的周向均匀分布。

可选的，若所述测距传感器的数量为K个，其中的K大于N，且小于或等于所述外圈的总周长与单个卡爪组件在所述外圈所覆盖的弧长的比值。

可选的，所述测距传感器通过数据采集板连接上位机。

可选的，所述数据采集板设有模数转换电路，所述模数转换电路电连接于所述至少N个测距传感器与所述上位机之间，用于将所述测距传感器采集到的用于表征距离的模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述上位机。

可选的，所述测距传感器与所述移动卡爪的数量均为四个。

可选的，所述外圈设于固定底座。

根据本发明的第二方面，提供了一种激光切割系统，包括第一方面及其可选方案涉及的检测装置与所述卡盘结构。

本发明提供的激光切割系统及其中的检测装置中，通过测距传感器能够在卡爪随所述旋转体转至该测距传感器的检测位置时检测该移动卡爪相对于该测距传感器的距离，通过该距离，可以表征该目标卡爪的移动情况，可见，本发明可实现对卡爪运动的检测与反馈，有利于对卡顿、未张开等情形进行及时应对。

同时，由于卡盘结构中包括无需旋转的外圈，本发明将测距传感器固定设于外圈，进而，因测距传感器的位置是相对外圈固定的，可便于利用走线实现信号的传输，相较于利用无线方式传输信号的方式，本发明可使得检测与反馈更稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中检测装置与卡盘结构的结构示意图一；

图2是本实用新型一实施例中检测装置与卡盘结构的结构示意图二；

图3是本实用新型一实施例中检测装置的电路构造的示意图；

图4是本实用新型一实施例中检测装置与卡盘结构的构造示意图三；

图5是本实用新型一实施例中单个卡爪组件在所述外圈所覆盖的弧长的示意图。

附图标记说明：

1-测距传感器；

2-卡爪组件；

21-移动卡爪；

3-外圈；

4-旋转体；

5-固定底座；

6-管材；

7-数据采集板；

71-模数转换电路；

8-上位机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本实用新型一实施例中检测装置与卡盘结构的结构示意图一；图2是本实用新型一实施例中检测装置与卡盘结构的结构示意图二。

请参考图1和图2，激光切割系统中，可以包括卡盘结构，该卡盘结构包括外圈3，以及设于所述外圈3内的能够旋转的旋转体4，所述旋转体4内设有N个卡爪组件2，旋转体4可带动卡爪组件2旋转，每个卡爪组件2均包括能够沿所述外圈3的半径方向移动的移动卡爪21。进而，其中外圈3固定不动，旋转体4在实际生产加工过程中会转动。

具体举例中，一个卡盘结构中可设有有四个卡爪组件2，相邻两个卡爪组件2之间可相差90度。

本实施例中，所述的检测装置包括固定设于所述外圈3的至少N个测距传感器1。

其中，测距传感器1可设于外圈3的端面，也可设于外圈3的容置槽，只要能够对外圈内侧进行检测，并相对于外圈3的位置固定，不论安装位置如何，安装方式如何，均不脱离本实施例的描述。

所述测距传感器1用于在所述N个卡爪组件2中任意之一卡爪组件2随所述旋转体转至该测距传感器的检测位置时检测其中移动卡爪相对于该测距传感器的距离。

其中的检测位置，可理解为处于该位置时，该卡爪组件2的移动卡爪21能够被该测距传感器检测到，并且检测结果能够反映出该移动卡爪21沿半径方向的移动位置。

本实施例中，由于测距传感器1是固定设于外圈3的，所述测距传感器1能够通过走线连接数据采集板。其中的走线可理解为是实体的电线，其可以包含信号传输线，也不排除包含电源线的情形。

以上方案中，实现对卡爪运动的检测与反馈，有利于对卡顿、未张开等情形进行及时应对。

同时，因测距传感器的位置是相对外圈固定的，可便于利用走线实现信号的传输，使得检测与反馈更稳定可靠。具体的：

在部分利用无线方式传输信号的方式中，测距传感器是设置于旋转体的，进而，在使用无线传输的情况下，位移传感器安装在卡盘结构的旋转体，无法与大地连接，传感器处于伏地状态，干扰无法被有效的导走，因此在工业现场下，测量信号容易受到干扰而产生偏差。而本实施例将传感器安装在外圈，可通过走线与大地相连，抗干扰能力更强。

在部分利用无线方式传输信号的方式中，由于激光器、电机等大功率强电设备的存在，空间中有大量电磁干扰，无线通讯信号容易受到干扰导致信号中断。而本实施例直接采用接线的方式，能够做到稳定可靠，避免信号丢失。

在部分利用无线方式传输信号的方式中，由于现有无线通讯需在发射模块中使用锂电池供电，寿命有限，需频繁更换电池，费时费力。而本实施例采用外部电源供电，不会有需要更换电池等费时费力的情形。

其中一种实施方式中，由于各卡爪组件2是沿周向均匀分布的，为了与之匹配，所述至少N个测距传感器可以沿所述外圈的周向均匀分布。同时，本实施例也不排除其并非均匀分布的情形。

具体实施过程中，请参考图1和图2，所述测距传感器1与所述移动卡爪2的数量均为四个。所述外圈3可设于固定底座5，进而，外圈3与固定底座5均可以是固定的，而不发生旋转。

在具体应用时，请参考图2，激光切割的加工对象可以是管材6，卡盘结构的移动卡爪21可夹持住管材，该卡盘结构可以是气动卡盘，进而，移动卡爪21的运动可以是利用气缸驱动的。

切割头只能在一定范围内运动且无法旋转，而管材通常长达十几米甚至几十米，所以在实际切割过程中，管材可以由前后多个卡盘结构中每个卡盘结构的四个卡爪组件夹住，再随卡盘结构前后移动，保证其处于切割范围内，同时通过卡爪旋转完成对各个面的切割。为了尽量减少管材尾料的产生，在加工过程尾声，前卡盘需要张开卡爪，同时后卡盘向前推进穿进前卡盘，继续切割掉前后卡盘结构之间的管材。

以上所涉及的测距传感器1，可以为任意能够实现测距的部件或部件的组合，根据测距的原理不同，可选择不同的测距传感器。其中一种实施方式中，测距传感器1可以是线性传感器，其可理解为一种属于金属感应的线性器件。

图3是本实用新型一实施例中检测装置的电路构造的示意图。

请参考图3，所述测距传感器1通过数据采集板7连接上位机8。

常用的测距传感器1是以模拟式结构型居多，此类传感器可以将距离变化导致的电阻，电容等的变化转化为模拟电压输出。故而，所述数据采集板7可设有模数转换电路71，所述模数转换电路71电连接于所述至少N个测距传感器1与所述上位机8之间，其中，电连接的方式可以是直接的，也可以是间接的。

模数转换电路71用于将所述测距传感器采集到的用于表征距离的模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述上位机。具体举例中，模数转换电路71之前还可包括用于滤波、放大等信号处理器件。

具体举例中，每次当需要将卡盘结构的各移动卡爪张开的时候，通过上位机的软件控制，可控制卡盘的旋转体旋转到初始设定好的位置(类似于回原点的设定)，此时，各卡爪组件2可移动至测距传感器1的检测位置，以图2与图3为例，四个测距传感器1会各自输出一个电压值，即为表征以上所涉及的距离的模拟量，输出的电压值通过走线传输到数据采集板7上，数据采集板7的作用主要是实现四路AD转换将传感器测量的模拟电压转换为计算机能够处理的数字信号。同时由于数据采集板接入到了上位机，上位机接收到AD转换出的表征距离的数字信号后，通过将测量的数据与移动卡爪完全张开下的数据对比，即可以判断出此时四个移动卡爪是否都已完全张开。

可见，在本实施例的硬件基础上，可便于判断出移动卡爪是否完全张开。实际的激光切割过程中，由于气体气压不够，垫圈磨损等原因，前卡盘卡爪存在卡顿而未完全张开的可能，此时后卡盘向前推进会导致与前卡盘卡爪相撞，撞坏前卡盘卡爪，造成财产损失并具有一定的安全隐患。所以，在能够准确判断卡转是否完全张开的情况下，可有效提高激光切割过程中的安全性。

同时，从以上阐述可知，当测距传感器1的数量与卡爪组件2数量一致时，可通过回原点的方式满足检测的需求。

本实施例也可适用于测距传感器1的数量多于卡爪组件2的情形，此时，可不需要通过回原点额方式来满足检测的需求。

图4是本实用新型一实施例中检测装置与卡盘结构的构造示意图三；图5是本实用新型一实施例中单个卡爪组件在所述外圈所覆盖的弧长的示意图。

请参考图4和图5，若所述测距传感器的数量为K个，其中的K为大于N的整数，则：

其中的K大于N，且小于或等于所述外圈的总周长与单个卡爪组件在所述外圈所覆盖的弧长的比值。

以图4和图5为例，单个卡爪组件在所述外圈所覆盖的弧长可例如是卡爪组件沿其直线移动的方向投射外圈的最大弧长，其可如图4和图5所示的a，若外圈的总周长表征为s，则，N＜K≤s/a。通过对K的配置，可便于提高检测效率。

当K＝s/a时，在每次测量的时候不用再进行回原点的操作，其可最大化地有效提高测试效率。

本实施例还提供了一种激光切割系统，包括以上可选方案涉及的检测装置与所述卡盘结构。

综上所述，本实施例提供的激光切割系统及其中的检测装置中，通过测距传感器能够在卡爪随所述旋转体转至该测距传感器的检测位置时检测该移动卡爪相对于该测距传感器的距离，通过该距离，可以表征该目标卡爪的移动情况，可见，本实施例可实现对卡爪运动的检测与反馈，有利于对卡顿、未张开等情形进行及时应对。

同时，由于卡盘结构中包括无需旋转的外圈，本实施例将测距传感器固定设于外圈，进而，因测距传感器的位置是相对外圈固定的，可便于利用走线实现信号的传输，相较于利用无线方式传输信号的方式，本实施例可使得检测与反馈更稳定可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种激光切割系统中的检测装置，所述激光切割系统的卡盘结构包括外圈，以及设于所述外圈内的能够旋转的旋转体，所述旋转体内设有N个卡爪组件，每个卡爪组件均包括能够沿所述外圈的半径方向移动的移动卡爪，其特征在于，所述的检测装置包括固定设于所述外圈的至少N个测距传感器，所述测距传感器用于在所述N个卡爪组件中任意之一卡爪组件随所述旋转体转至该测距传感器的检测位置时检测其中移动卡爪相对于该测距传感器的距离，所述测距传感器通过走线连接数据采集板。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述至少N个测距传感器沿所述外圈的周向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，若所述测距传感器的数量为K个，其中的K大于N，且小于或等于所述外圈的总周长与单个卡爪组件在所述外圈所覆盖的弧长的比值。

4.根据权利要求1至3任一项所述的检测装置，其特征在于，所述测距传感器通过数据采集板连接上位机。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述数据采集板设有模数转换电路，所述模数转换电路电连接于所述至少N个测距传感器与所述上位机之间，用于将所述测距传感器采集到的用于表征距离的模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送至所述上位机。

6.根据权利要求1至3任一项所述的检测装置，其特征在于，所述测距传感器与所述移动卡爪的数量均为四个。

7.根据权利要求1至3任一项所述的检测装置，其特征在于，所述外圈设于固定底座。

8.一种激光切割系统，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的检测装置与所述卡盘结构。

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