CN220659624U - 一种激光切割的烟雾检测报警系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光切割的烟雾检测报警系统，包括气体颗粒物检测模块和燃烧烟雾检测模块；气体颗粒物检测模块安装在激光头上方，用于采集所述激光切割机产生的气体，并对所述气体进行激光散射检测，以得到所述气体的颗粒物参数；燃烧烟雾检测模块安装在电控柜内，燃烧烟雾检测模块用于检测电控柜内是否含有特殊情况产生的燃烧烟雾。本申请通过激光头上方安装的气体颗粒物检测模块和电控柜内安装的燃烧烟雾检测模块，检测电控柜起火所产生的颗粒物和燃烧气体，以使切割机立刻整机急停，并报警，有效避免了激光切割机安全隐患问题，并且及时提示客户，大大降低各种意外产生的损失。

Description

一种激光切割的烟雾检测报警系统

技术领域

本实用新型属于烟雾检测技术领域，具体涉及一种激光切割的烟雾检测报警系统。

背景技术

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。

激光切割为热切割，在切割过程中产生大量的细微有害烟尘，如乙醛、松香酸、异氰酸盐、氮氧化物、硫化物、碳氢化合物等，对工人的健康和整个工作环境都是有害的。有害烟尘通过呼吸道侵入人体的肝、肺和心血管中，导致许多职业病的发生，如尘肺、肺癌、哮喘、支气管炎、皮肤过敏、呼吸道感染等，重则紊乱中枢神经，破坏消化系统，导致并发症而衰竭死亡。所以多数工厂选择加配激光切割机除尘器，对切割烟尘进行净化过滤治理。但是在切割时，即使有除尘设备，也需要及时发现烟尘的扩散和及时检测除尘效果。

实用新型内容

针对上述的不足，本申请提供了一种激光切割的烟雾检测报警系统，包括气体颗粒物检测模块和燃烧烟雾检测模块；所述气体颗粒物检测模块安装在激光头上方横梁处，所述气体颗粒物检测模块包括串口接收管脚、串口发送管脚以及PWM脉宽信号输出管脚；所述气体颗粒物检测模块用于采集所述激光切割机产生的气体，并对所述气体进行激光散射检测，以得到所述气体的颗粒物参数；所述燃烧烟雾检测模块安装在电控柜内；所述燃烧烟雾检测模块用于检测电控柜内是否含有特殊情况产生的燃烧烟雾，所述特殊情况包括起火、短路中的至少一种。

进一步的，所述颗粒物参数包括但不限于颗粒物大小和颗粒物数量。

进一步的，所述气体颗粒物检测模块的管脚PIN1、管脚PIN2、管脚PIN4、管脚PIN5接入软件，以对所述气体颗粒物检测模块的检测数据进行接收。

进一步的，所述气体颗粒物检测模块包括激光源、光散射测量腔体、滤波放大电路、微处理器。

进一步的，所述微处理器与所述滤波放大电路连接，用于接收所述滤波放大电路发出的数字信号，并确定所述颗粒物参数。

进一步的，所述微处理器与工控机连接，所述工控机用于将所述颗粒物参数与预先设置的颗粒物阈值进行比对，若所述颗粒物参数大于所述颗粒物阈值，则向所述激光切割机发出颗粒物报警信号。

进一步的，所述燃烧烟雾检测模块包括烟雾检测传感器、灵敏度旋钮、继电器、报警蜂鸣器、电源指示灯。

进一步的，所述燃烧烟雾检测模块用于将检测到的所述烟雾浓度与预先设置的烟雾阈值进行比对，若所述烟雾浓度大于所述烟雾阈值，则闭合所述继电器，以使所述蜂鸣器响起烟雾报警信号，并使所述激光切割机停止工作。

进一步的，所述燃烧烟雾检测模块还包括苯传感器、硫化氢传感器、甲醛传感器。

进一步的，所述气体颗粒物检测模块和所述燃烧烟雾检测模块分别与移动端进行信号连接。

本申请提出的一种激光切割的烟雾检测报警系统能够带来如下有益效果：

本申请通过光头上方安装的气体颗粒物检测模块，计算出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量，进而根据预设颗粒物参数，决定是否发出颗粒物报警信号。并通过电控柜内安装的燃烧烟雾检测模块，检测电控柜内是否含有起火等原因所产生的燃烧气体，以使切割机立刻整机急停，并报警，有效避免了激光切割机安全隐患问题，并且及时提示客户，大大降低各种意外产生的损失。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种激光切割的烟雾检测报警系统的模块示意图；

图2为本申请实施例提供的一种激光切割的烟雾检测报警系统的模块位置示意图；

图3为本申请实施例提供的一种激光切割的烟雾检测报警系统的气体颗粒检测模块结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种激光切割的烟雾检测报警系统的燃烧烟雾检测模块电路示意图。

其中，1、烟雾检测报警系统，2、气体颗粒物检测模块，3、燃烧烟雾检测模块，301、电源接口，302、进风口，303、出风口，4、电控柜，5、激光头，6、顶部横梁。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，还需要说明的是，本申请实施例中所提到的“相对运动”等动态用语，不仅是位置上的变动，还包括转动、滚动等位置上没有发生相对变化，但状态却发生改变的运动。

最后，需要说明的是，当组件被称为“位于”或“设置于”另一个组件，它可以在另一个组件上或可能同时存在居中组件。当一个组件被称为是“连接于”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

激光切割为热切割，在切割过程中产生大量的细微有害烟尘，如乙醛、松香酸、异氰酸盐、氮氧化物、硫化物、碳氢化合物等，对工人的健康和整个工作环境都是有害的。有害烟尘通过呼吸道侵入人体的肝、肺和心血管中，导致许多职业病的发生，如尘肺、肺癌、哮喘、支气管炎、皮肤过敏、呼吸道感染等，重则紊乱中枢神经，破坏消化系统，导致并发症而衰竭死亡。所以多数工厂选择加配激光切割机除尘器，对切割烟尘进行净化过滤治理。但是在切割时，即使有除尘设备，也需要及时发现烟尘的扩散和及时检测除尘效果。

除了在切割过程中的烟雾，在电控柜4内也需要加装烟雾检测报警设计，因为在设备使用过程中，有一定的概率发生设备起火，由于切割产生的烟雾较大，在设备起火初期很难发现。此套烟雾检测报警系统1能及时判断烟雾是起火产生还是切割时产生。

下面结合附图对本申请的实施例做进一步描述：

如图1所示，本实施例提供的一种激光切割的烟雾检测报警系统1，包括气体颗粒物检测模块2和燃烧烟雾检测模块3。

其中，如图2所示，气体颗粒物检测模块2安装在激光头5上方的顶部横梁处，气体颗粒物检测模块2的管脚PIN4为串口接收管脚，气体颗粒物检测模块2的管脚PIN5串口发送管脚，气体颗粒物检测模块2的的管脚PIN8为PWM脉宽信号输出管脚；气体颗粒物检测模块2用于采集激光切割机产生的气体，并对气体进行激光散射检测，以得到气体的颗粒物参数。

如图3所示，燃烧烟雾检测模块3安装在电控柜4内。如图4所示，气体颗粒物检测模块2通过电源接口301接24V电源，侧面设置有进风口302以及出风口303；气体颗粒物检测模块2用于采集激光切割机产生的气体，并对气体进行检测，以得到气体的颗粒物浓度。

在一个实施例中，在切割设备的激光头5上方顶部横梁处安装气体颗粒物检测模块2，由于切割产生的烟雾往上漂浮，传感器会收集一部分气体进入腔体，然后利用激光散射原理，计算出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量，当反馈数值中等效粒径突然增大并且颗粒物数量激增，就判断是未安装除尘设备就开始切割工作或者除尘设备故障或效果不达标导致，此时在操作界面会有相关警告。

在切割设备电控柜4内安装燃烧烟雾检测模块3，并且在模块的气体收集处安装滤网，滤网可以过滤掉切割产生较大颗粒物的烟尘，而当检测到电控柜4起火所产生的燃烧气体时，第一时间整机急停，并使蜂鸣器响起烟雾报警信号，此时需要人工检查电控柜4，如果发现起火需要立刻断开设备主电源，并进行火情处理。

需要说明的是，这里的报警信号分为颗粒物报警信号以及烟雾报警信号。因为切割产生的烟雾有害但不致命，因此，由激光切割而产生的颗粒物报警信号在客户修改下是可以屏蔽的。而燃烧产生的烟雾报警是无法屏蔽，会使设备立马停止。使用串口助手软件连接PIN1、PIN2、PIN4、PIN5，再将串口助手接入电脑测试模块。气体颗粒物检测模块2会读取并计算中值直径10um颗粒浓度，当浓度超过0.15mg/m³时发出报警信号。

在一个实施例中，气体颗粒检测模块利用激光散射原理，当空气通过测量腔体时，空气中的悬浮颗粒物使激光产生散射，在特定角度收集激光散射光，得到散射光强随时间变化的曲线，微处理器根据米氏(MIE)理论，计算出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。当微处理器输出数字信号给工控机后，工控机读取并监控直径10um颗粒浓度，当浓度超过0.15mg/m³时，即超过颗粒物阈值，则发出报警信号。

在一个实施例中，在发生报警信号后，切割机设备会被禁止加工和停止出光，并在报警框中显示报警信息，给出报警原因，例如，除尘设备故障或除尘不达标。当设备停止切割后，烟雾会逐渐散去，当气体颗粒低于报警值时报警消失。颗粒物报警发生后操作人员需要检查除尘设备，或佩戴防尘装备，如果需要，可以在报警设置中屏蔽此报警。

在一个实施例中，燃烧烟雾检测模块3用于检测电控柜4起火燃烧产生的烟雾，安装于设备电控柜4内的顶部钣金。模块分为报警蜂鸣器、继电器、烟雾检测传感器、灵敏度旋钮、电源指示灯。

在一个实施例中，燃烧烟雾检测模块3设置烟雾阀值，即调节灵敏度，当烟雾传感器检测到环境烟雾浓度大于设置的烟雾阀值时，继电器KA100闭合同时报警指示灯亮、蜂鸣器响起报警提示；当烟雾传感器检测到环境烟雾浓度降低到设置的烟雾阀值以下时，继电器KA100断开同时报警指示灯灭、蜂鸣器停止报警。例如，管机设备的烟雾检测模块继电器KA100的常开触点接入板卡端口，当发生报警时，KA100吸合，触发报警，设备会立马急停并声光报警。

在一个实施例中，由于报警紧急程度和危害程度都为最高级别，当报警产生后设备紧急停止，并禁止一切操作，需要立刻进行人工检查并判断。因为燃烧烟雾检测模块3在电控柜4内部，并且通常生产车间较为嘈杂，所以除了模块本身会有报警声音提升以外，切割机设备也会有声光报警，避免因自动生产时设备周围没人而发现不及时。并且本司设备有移动端提示功能，会第一时间将报警信息传递到客户手机端。操作人员在发现报警后需要第一时间检查电控柜4，判断报警原因。如果发现火情，都需要先断开电控柜4电源并且断开设备主电源，然后再进行火情处理。如果发现柜内没有明火却产生浓烟，判断是电路短路或元器件损坏，需要全面检查和维护后才能再次上电。如果是因为周围人员抽烟或其它燃烧烟雾导致误报，可以调节模块灵敏度旋钮，提高报警阈值。当烟雾浓度低于报警阈值后，需要手动复位。

在一个实施例中，考虑到操作人员的工作位置，燃烧烟雾颗粒检测模块安装在显示器所在顶部横梁6，由于管切机太高，没有设计顶部钣金，切割烟雾收集难度大，所以安装在顶部横梁6的烟雾检测模块能够第一时间判断除尘设备的工作效果。并且因为切割管材太大，产生的烟雾聚集，需要及时提示操作人员佩戴防尘设备。由于没有顶部钣金，并且空气冷缩，下方切割产生的高温使得空气与上方形成对流，加剧烟尘扩散，因此本设备加装雾检测功能，起到烟尘防护作用。

在一个实施例中，为了避免环境影响导致燃烧烟雾检测模块3报警误判，将此模块安装在切割机电控柜4中，并要求在设备工作时，操作人员不得在电控柜4附近吸烟，由于电控柜4全封闭，可以避免外部环境的一些影响，当柜内起火时也能理科检测到报警信息。燃烧烟雾检测模块3安装在电控柜4内的顶部钣金，由于起火烟雾向上飘散，报警模块会立刻测到。因为设备的电控柜4摆放在床身左侧，与操作人员的工位隔着激光头5，处于视觉盲区，所以起火的第一时间无法看到，又因为切割产生的烟雾所以操作人员也无法及时发现燃烧产生的烟雾。因此在上加装燃烧烟雾检测报警功能，以及安全防护机制，能够解决一系列安全隐患问题，并且及时提示客户，大大降低各种意外产生的损失。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种激光切割的烟雾检测报警系统，其特征在于，包括气体颗粒物检测模块和燃烧烟雾检测模块；

所述气体颗粒物检测模块安装在激光头上方横梁处，所述气体颗粒物检测模块包括串口接收管脚、串口发送管脚以及PWM脉宽信号输出管脚；所述气体颗粒物检测模块用于采集激光切割机产生的气体，并对所述气体进行激光散射检测，以得到所述气体的颗粒物参数；

所述燃烧烟雾检测模块安装在电控柜内；所述燃烧烟雾检测模块用于检测电控柜内是否含有特殊情况产生的燃烧烟雾，所述特殊情况包括起火、短路中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述颗粒物参数包括但不限于颗粒物大小和颗粒物数量。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体颗粒物检测模块的管脚PIN1、管脚PIN2、管脚PIN4、管脚PIN5接入软件，以对所述气体颗粒物检测模块的检测数据进行接收。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体颗粒物检测模块包括激光源、光散射测量腔体、滤波放大电路、微处理器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微处理器与所述滤波放大电路连接，用于接收所述滤波放大电路发出的数字信号，并确定所述颗粒物参数。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微处理器与工控机连接，所述工控机用于将所述颗粒物参数与预先设置的颗粒物阈值进行比对，若所述颗粒物参数大于所述颗粒物阈值，则向所述激光切割机发出颗粒物报警信号。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃烧烟雾检测模块包括烟雾检测传感器、灵敏度旋钮、继电器、报警蜂鸣器、电源指示灯。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述燃烧烟雾检测模块用于将检测到的所述烟雾浓度与预先设置的烟雾阈值进行比对，若所述烟雾浓度大于所述烟雾阈值，则闭合所述继电器，以使所述蜂鸣器响起烟雾报警信号，并使所述激光切割机停止工作。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述燃烧烟雾检测模块还包括苯传感器、硫化氢传感器、甲醛传感器。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体颗粒物检测模块和所述燃烧烟雾检测模块分别与移动端进行信号连接。