RU2765549C1 - Active automated security system of a laser processing technological complex - Google Patents

Active automated security system of a laser processing technological complex Download PDF

Info

Publication number
RU2765549C1
RU2765549C1 RU2021108528A RU2021108528A RU2765549C1 RU 2765549 C1 RU2765549 C1 RU 2765549C1 RU 2021108528 A RU2021108528 A RU 2021108528A RU 2021108528 A RU2021108528 A RU 2021108528A RU 2765549 C1 RU2765549 C1 RU 2765549C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
segment
protective fence
laser
segments
sensors
Prior art date
Application number
RU2021108528A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Сухоруков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ")
Priority to RU2021108528A priority Critical patent/RU2765549C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765549C1 publication Critical patent/RU2765549C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment

Abstract

FIELD: laser technology.
SUBSTANCE: invention relates to an active automated security system of a laser processing technological complex. The system includes a protective fence of the laser processing area. The fence consists of a set of separate unified segments constituting hollow objects with opaque walls, wherein sensors are located, recording the appearance of emission from heating a wall of the segment with laser emission. For processing signals from the sensors and interacting with the control system of the technological complex, two types of systems are used: individual systems for processing signals from each segment and a common analytical and communication system. Signals from sensors located inside a particular segment are processed by an individual system for processing signals from this segment, which, upon detecting signals corresponding to laser emission hitting the surface of the segment, transmits a signal about a dangerous situation to the common analytical and communication system. The common analytical and communication system transmits a signal to the control system of the technological complex about the detection of the fact of a hit of laser emission in the form of a digital signal, as well as the number of the segment of the protective fence wherein the hit of laser emission is recorded.
EFFECT: increase in the accuracy of identifying the fact of laser emission hitting the surface of the fence and increase in the speed of response to the occurring situation due to the generation of signals for the control system of the fence of the laser processing technological complex.
5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области систем обеспечения безопасности лазерных установок и может быть использовано для обеспечения безопасности работы с технологическими комплексами, применяющими в своем составе лазерную обработку материалов.The invention relates to the field of safety systems for laser installations and can be used to ensure the safety of work with technological complexes that use laser processing of materials in their composition.

Высокомощные лазеры (мощностью от сотен ватт до десятков киловатт) широко используются для обработки различных материалов. Мощное лазерное излучение является опасным для человека в случае его воздействия на различные органы человека, в особенности глаза. Таким образом, при построении устройств, применяющих лазерную обработку, необходимо обеспечивать защиту персонала от воздействия лазерного излучения. Как правило, основным способом обеспечения безопасности персонала является создание защитного ограждения вокруг технологической установки, осуществляющей лазерную обработку.High-power lasers (from hundreds of watts to tens of kilowatts) are widely used for processing various materials. Powerful laser radiation is dangerous for humans if it affects various human organs, especially the eyes. Thus, when constructing devices that use laser processing, it is necessary to protect personnel from exposure to laser radiation. As a rule, the main way to ensure the safety of personnel is to create a protective fence around the technological installation that performs laser processing.

Так, например, известна система защиты для станка лазерной резки (RU №2727372 С1 от 21.07.2020 Бюл. №21), в состав которой входят: рама, верхний защитный узел, центральный защитный экран, нижний защитный узел, лазерная головка, причем указанный верхний защитный узел, указанный центральный защитный узел и указанный нижний защитный узел съемным образом установлены на указанной раме, причем указанный верхний защитный узел, указанный центральный защитный узел и указанный нижний защитный узел образуют камеру, охватывающую по существу только указанную лазерную головку, при этом указанный нижний защитный узел соединен с указанным центральным защитным экраном магнитным соединением.For example, a protection system for a laser cutting machine is known (RU No. 2727372 C1 dated July 21, 2020 Bull. No. 21), which includes: a frame, an upper protective assembly, a central protective screen, a lower protective assembly, a laser head, and the specified the upper protective node, the specified central protective node and the specified lower protective node are removably mounted on the specified frame, and the specified upper protective node, the specified central protective node and the specified lower protective node form a chamber covering essentially only the specified laser head, while the specified lower the protective assembly is connected to said central protective screen by a magnetic connection.

Недостатками данной системы является то, что:The disadvantages of this system are that:

1) защитный экран, предусмотренный конструкцией, используется только в пассивном режиме, то есть данный экран не позволяет определять факт попадания на его поверхность лазерного излучения и генерировать соответствующий сигнал или набор сигналов для системы управления технологического комплекса лазерной обработки, то есть не может быть интегрирован в систему управления технологического комплекса лазерной обработки. В случае изменения траектории прохождения лазерного луча (например - при его отражении от обрабатываемой поверхности или при наличии ошибок в программировании траекторий перемещения), решение об остановке работы технологического комплекса лазерной обработки принимается оператором комплекса самостоятельно;1) the protective screen provided by the design is used only in the passive mode, that is, this screen does not allow determining the fact of laser radiation hitting its surface and generating the corresponding signal or a set of signals for the control system of the laser processing technological complex, that is, it cannot be integrated into control system of technological complex of laser processing. In the event of a change in the trajectory of the passage of the laser beam (for example, when it is reflected from the surface to be treated or if there are errors in programming the trajectories of movement), the decision to stop the operation of the technological complex for laser processing is made by the operator of the complex independently;

2) защитный экран не предназначен для длительного облучения лазерным излучением большой мощности;2) the protective screen is not intended for long-term exposure to high power laser radiation;

3) данная система может применяться только для случаев лазерной обработки, выполняемой в одной плоскости (например, раскрой плоского листа на двух- или трехосевом станке с числовым программной управлением). В тоже время на сегодняшний день для решения промышленных задач широко внедряются образцы оборудования с более сложными кинематическими схемами. Примером такого оборудования могут служить промышленные роботы-манипуляторы, осуществляющие перемещение выходной оптики лазера по сложным пространственным траекториям. Такие роботы-манипуляторы, как правило, содержат 5…7 осей вращения и в пределах рабочей зоны могут позиционировать инструмент (выходную оптику лазера) в широком диапазоне углов наклона относительно всех трех координатных осей;3) this system can only be used for cases of laser processing performed in one plane (for example, cutting a flat sheet on a two- or three-axis machine with numerical control). At the same time, to date, to solve industrial problems, equipment samples with more complex kinematic schemes are being widely introduced. An example of such equipment is industrial robotic manipulators that move the laser output optics along complex spatial trajectories. Such robotic manipulators, as a rule, contain 5...7 axes of rotation and within the working area can position the tool (laser output optics) in a wide range of tilt angles relative to all three coordinate axes;

Задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик систем защиты лазерных установок.The objective of the claimed invention is to improve the performance of the protection systems of laser installations.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в использовании защитного ограждения технологического комплекса лазерной обработки в активном режиме, то есть: определение факта попадания лазерного излучения на поверхность ограждения и генерирование сигналов для системы управления ограждения технологического комплекса лазерной обработки осуществляется автоматически с применением сигналов с соответствующих датчиков, входящих в состав системы.The technical result achieved in solving the task is to use the protective fence of the technological complex of laser processing in the active mode, that is: the determination of the fact that laser radiation hits the surface of the fence and the generation of signals for the control system of the fence of the technological complex of laser processing is carried out automatically using signals from corresponding sensors included in the system.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.Essential features characterizing the invention.

Ограничительные: Активная автоматизированная система безопасности технологического комплекса лазерной обработки, выполненная в виде защитного ограждения, ограничивающего зону выполнения лазерной обработки.Restrictive: Active automated security system of the technological complex of laser processing, made in the form of a protective fence that limits the area of laser processing.

Отличительные: защитное ограждение выполнено в виде конструкции, состоящей из набора отдельных унифицированных сегментов защитного ограждения, представляющих из себя полые объекты с непрозрачными стенками, внутри которых расположены датчики, фиксирующие появление излучения от нагрева стенки сегмента лазерным излучением, причем для обработки сигналов с датчиков и взаимодействия с системой управления технологического комплекса используются два типа систем: индивидуальные системы обработки сигналов каждого сегмента и общая аналитико-коммуникационная система; при этом сигналы с датчиков, расположенных внутри конкретного сегмента, обрабатываются индивидуальной системой обработки сигналов данного сегмента, которая в случае обнаружения сигналов, соответствующих попаданию лазерного излучения на поверхность сегмента, подает сигнал о возникновении опасной ситуации на общую аналитико-коммуникационную систему, при этом общая аналитико-коммуникационная система передает системе управления технологического комплекса сигнал об обнаружении факта попадания лазерного излучения в виде некоторого цифрового сигнала, а также номер сегмента защитного ограждения, на котором зафиксировано попадание лазерного излучения; стенки сегментов защитного ограждения изготавливаются из непрозрачного материала, способного выдерживать без проплавления лазерное излучение максимальной интенсивности, которое может попасть на поверхность стенки, в течение времени, достаточного для определения факта попадания излучения и принятия необходимых мер по обеспечению безопасности со стороны системы управления технологического комплекса; отдельные унифицированные сегменты защитного ограждения механически соединяются в стенки необходимых габаритов, которые в дальнейшем ограничивают зону расположения технологического комплекса, внутри которой происходит лазерная обработка и по периметру которой необходимо обеспечивать защиту, при этом соединение сегментов и стенок защитного ограждения выполняется таким образом, чтобы не допустить выхода лазерного излучения за пределы ограждения через места соединения сегментов или стенок, в том числе (при необходимости) - чтобы обеспечить защиту в необходимых направлениях (набор вертикальных и горизонтальных стенок из сегментов защитного ограждения для предотвращения выхода излучения в стороны и вверх/вниз из рабочей зоны комплекса); в сегменты защитного ограждения встроены датчики, определяющие уровень светового и/или теплового излучения внутри данного сегмента защиты, при этом уровни сигналов на выходах датчиков при отсутствии лазерного излучения и при его воздействии на стенки сегмента должны быть различимы с точки зрения индивидуальной системы обработки сигналов сегмента; для контроля выполнения технологических операций внутри защитного ограждения применяются видеокамеры, установленные на внутренних поверхностях стенок и/или потолка защитного ограждения.Distinctive: the protective fence is made in the form of a structure consisting of a set of separate unified segments of the protective fence, which are hollow objects with opaque walls, inside of which there are sensors that detect the appearance of radiation from heating the segment wall with laser radiation, moreover, for processing signals from sensors and interaction two types of systems are used with the control system of the technological complex: individual signal processing systems for each segment and a common analytical and communication system; at the same time, signals from sensors located inside a particular segment are processed by an individual signal processing system of this segment, which, in case of detection of signals corresponding to the ingress of laser radiation on the surface of the segment, sends a signal about the occurrence of a dangerous situation to the general analytical and communication system, while the general analytical - the communication system transmits to the control system of the technological complex a signal about the detection of the laser radiation hit in the form of a certain digital signal, as well as the number of the protective fence segment on which the laser radiation hit was recorded; the walls of the protective fence segments are made of an opaque material capable of withstanding, without penetration, laser radiation of maximum intensity, which can hit the wall surface, for a period of time sufficient to determine the fact of radiation hit and take the necessary measures to ensure safety on the part of the control system of the technological complex; Separate unified segments of the protective fence are mechanically connected into walls of the required dimensions, which further limit the location area of the technological complex, inside which laser processing takes place and along the perimeter of which it is necessary to provide protection, while the segments and walls of the protective fence are connected in such a way as to prevent exit laser radiation outside the fence through the joints of the segments or walls, including (if necessary) - to provide protection in the necessary directions (a set of vertical and horizontal walls from the segments of the protective fence to prevent radiation from escaping to the sides and up / down from the working area of the complex ); sensors are built into the safety fence segments that determine the level of light and / or thermal radiation inside this protection segment, while the signal levels at the sensor outputs in the absence of laser radiation and when it acts on the segment walls must be distinguishable from the point of view of the individual signal processing system of the segment; to control the performance of technological operations inside the protective fence, video cameras are used, installed on the inner surfaces of the walls and / or ceiling of the protective fence.

Схема системы приведена на фигурах. Фиг. 1 - пример возможной конфигурации защитного ограждения: а) вид сверху; б) вид сбоку, где 1 -технологический комплекс лазерной обработки; 2 - боковые стенки защитного ограждения; 3 - пол (фундамент технологического комплекса); 4 - горизонтальная плоскость защитного ограждения. Фиг. 2 - пример конфигурации соединения унифицированных сегментов защитного ограждения в стенку (пол/потолок), где 5 - унифицированные сегменты защитного ограждения; 6 - зоны соединения сегментов. Фиг. 3 -унифицированный сегмент защитного ограждения: а) общий вид; б) вид сбоку в) вид с торца, где 7 - места установки датчиков внутри унифицированного сегмента защитного ограждения. Фиг. 4 последовательность обработки и передачи сигналов в рамках активной автоматизированной системы безопасности технологического комплекса лазерной обработки, где Д - датчик; У - схема усиления сигнала с датчика; ЛПР - логический преобразователь; ИИCi - индивидуальная система обработки сигналов i-го унифицированного сегмента; ОАКС - общая аналитико-коммуникационная система; СУ - система управления технологического комплекса лазерной обработки.The scheme of the system is shown in the figures. Fig. 1 - an example of a possible configuration of a protective fence: a) top view; b) side view, where 1 is a technological complex for laser processing; 2 - side walls of the protective fence; 3 - floor (foundation of the technological complex); 4 - horizontal plane of the protective fence. Fig. 2 - an example of a configuration for connecting unified segments of a protective fence into a wall (floor / ceiling), where 5 - unified segments of a protective fence; 6 - segment connection zones. Fig. 3 - unified segment of the protective fence: a) general view; b) side view c) end view, where 7 - the location of the sensors inside the unified segment of the protective fence. Fig. 4 the sequence of processing and transmission of signals within the active automated security system of the technological complex of laser processing, where D is the sensor; Y - signal amplification circuit from the sensor; LPR - logical converter; IIC i - individual signal processing system of the i-th unified segment; OAKS - general analytical and communication system; CS - control system of the technological complex of laser processing.

Изобретение реализуют следующим образом. Защитное ограждение строится вокруг технологического комплекса 1 в рамках которого применяется лазерная обработка и имеется риск выхода излучения за пределы комплекса. Защитное ограждение строится в виде набора вертикальных (боковых) стенок 2 и горизонтальных плоскостей (пол 3), потолок 4 - по необходимости). Для каждого конкретного технологического комплекса габариты и конфигурация защитного ограждения определяется отдельно. На фиг.1 приведен пример возможной конфигурации защитного ограждения.The invention is implemented as follows. A protective fence is being built around the technological complex 1, within which laser processing is applied and there is a risk of radiation escaping the complex. The protective fence is built in the form of a set of vertical (side) walls 2 and horizontal planes (floor 3), ceiling 4 - if necessary). For each specific technological complex, the dimensions and configuration of the protective fence are determined separately. Figure 1 shows an example of a possible configuration of the protective fence.

Каждая из стенок и горизонтальных плоскостей защитного ограждения строится из унифицированных сегментов 5. Сегменты соединяются в боковую стенку (или в пол/потолок) таким образом, чтобы не допустить выхода лазерного излучения за пределы ограждения через места соединения сегментов или стенок 6 - например, стыкуются внахлест друг с другом.Each of the walls and horizontal planes of the protective fence is built from unified segments 5. The segments are connected to the side wall (or to the floor / ceiling) in such a way as to prevent laser radiation from escaping the fence through the junctions of the segments or walls 6 - for example, they are overlapped together.

Каждый из унифицированных сегментов защитного ограждения выполняется в виде плоского полого объекта с непрозрачными стенками. Такая конфигурация позволяет обеспечить отсутствие во внутреннем пространстве унифицированного сегмента защитного ограждения теплового или светового излучения (за исключением естественного теплового излучения от материала стенок, соответствующего температуре окружающей среды). Внутри унифицированного сегмента устанавливаются датчики 7, определяющие уровень светового и/или теплового излучения внутри данного сегмента защиты. Использование светового/теплового излучения в качестве показателя попадания лазерного луча на поверхность защитного ограждения обусловлено высокими мощностями лазеров, используемых при обработке материалов (единицы - десятки киловатт), и высокой скоростью процессов, связанных лазерной обработкой. Пример конфигурации унифицированного сегмента защитного ограждения с расположением датчиков внутри него приведен на фиг.3. Датчики подбираются таким образом, чтобы обеспечивалась возможность распознавания интенсивности теплового излучения материала стенок сегмента, соответствующего температуре окружающей среды, и излучения, вызванного нагревом от попадания на стенки сегмента лазерного луча. При этом выходные сигналы датчиков при отсутствии воздействия лазерного луча и при его наличии должны быть четко распознаваемы с точки зрения последующих систем, осуществляющих преобразование и обработку сигналов.Each of the unified segments of the protective fence is made in the form of a flat hollow object with opaque walls. This configuration makes it possible to ensure that there is no thermal or light radiation in the internal space of the unified protective barrier segment (with the exception of natural thermal radiation from the wall material corresponding to the ambient temperature). Sensors 7 are installed inside the unified segment, which determine the level of light and/or thermal radiation inside this protection segment. The use of light / thermal radiation as an indicator of the laser beam hitting the surface of the protective fence is due to the high power of the lasers used in the processing of materials (units - tens of kilowatts), and the high speed of the processes associated with laser processing. An example of the configuration of a unified segment of the protective fence with the location of the sensors inside it is shown in Fig.3. The sensors are selected in such a way that it is possible to recognize the intensity of the thermal radiation of the material of the segment walls corresponding to the ambient temperature, and the radiation caused by heating from the laser beam hitting the walls of the segment. In this case, the output signals of the sensors in the absence of exposure to the laser beam and in its presence should be clearly recognizable from the point of view of subsequent systems that convert and process signals.

Стенки унифицированного сегмента должны изготавливаться из листового материала, способного выдерживать попадание лазерного луча в течение некоторого времени tcm. В качестве такого материала рекомендуется использование металла. Время tcm, в течение которого металл стенок должен выдерживать попадание лазерного луча без проплавления, определяется как сумма:The walls of the unified segment must be made of sheet material capable of withstanding the impact of the laser beam for some time t cm . The use of metal is recommended as such a material. The time t cm , during which the wall metal must withstand the laser beam without penetration, is determined as the sum of:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- время нагрева металла стенки сегмента защиты до уровня уверенного распознавания аварийной ситуации;where
Figure 00000002
- the time of heating the metal of the wall of the protection segment to the level of confident recognition of an emergency;

Figure 00000003
- время, затрачиваемое на преобразование сигнала с датчика в вид, пригодный для дальнейшей обработки;
Figure 00000003
- the time spent on converting the signal from the sensor into a form suitable for further processing;

Figure 00000004
- суммарное время, затрачиваемое на передачу преобразованного сигнала с датчика к системе управления технологического комплекса;
Figure 00000004
- the total time spent on the transmission of the converted signal from the sensor to the control system of the technological complex;

Figure 00000005
- суммарное время, необходимое системе управления технологического комплекса на обработку полученного сигнала, принятие решения и выполнение действий по предотвращению аварийной ситуации.
Figure 00000005
- the total time required by the control system of the technological complex to process the received signal, make a decision and perform actions to prevent an emergency.

Обработка сигналов с датчиков осуществляется следующим образом. Наиболее быстродействующими датчиками для определения интенсивности теплового и/или светового излучения являются датчики с аналоговыми выходными сигналами. Для дальнейшей обработки таких сигналов требуется их усиление и последующее преобразование в цифровой вид. Необходимость преобразования в цифровой вид связана с большим количеством датчиков в рамках одной системы. Таким образом, для построения активной автоматизированной системы безопасности технологического комплекса лазерной обработки используется два уровня систем: индивидуальные системы обработки сигналов каждого сегмента и общая аналитико-коммуникационная система.Processing of signals from sensors is carried out as follows. The fastest sensors for determining the intensity of thermal and/or light radiation are sensors with analog output signals. Further processing of such signals requires their amplification and subsequent conversion into digital form. The need to convert to digital form is associated with a large number of sensors within one system. Thus, two levels of systems are used to build an active automated safety system for a laser processing technological complex: individual signal processing systems for each segment and a common analytical and communication system.

Графически последовательность обработки и передачи сигналов в рамках активной автоматизированной системы безопасности технологического комплекса лазерной обработки поясняется фиг.4.Graphically, the sequence of processing and transmission of signals within the active automated security system of the technological complex of laser processing is illustrated in Fig.4.

Датчики Д осуществляют постоянное преобразование контролируемой величины (интенсивность теплового и/или светового излучения внутри унифицированного сегмента защитного ограждения). Выходные сигналы с датчиков Д усиливаются схемами усиления У. Усиленные сигналы со всех датчиков, входящих в состав унифицированного сегмента защитного ограждения, поступают на логический преобразователь ЛПР данного сегмента. ЛПР осуществляет преобразование усиленных сигналов с датчиков в цифровой вид, их анализ и формирование сигналов для вышестоящей общей аналитико-коммуникационной системы. В состав сигналов, формируемых ЛПР, входит состояние данного сегмента защиты (наличие или отсутствие лазерного излучения), а также - номер данного сегмента.Sensors D carry out a constant transformation of the controlled value (the intensity of thermal and / or light radiation inside a unified segment of the protective fence). The output signals from sensors D are amplified by amplification circuits U. Amplified signals from all sensors that are part of the unified segment of the protective fence are fed to the LPR logic converter of this segment. The decision maker converts amplified signals from sensors into digital form, analyzes them and generates signals for a higher general analytical and communication system. The structure of the signals generated by the decision maker includes the state of this protection segment (presence or absence of laser radiation), as well as the number of this segment.

Наборы сигналов со всех ЛПР, входящих в систему защиты, поступает на общую аналитико-коммуникационную систему ОАКС.ОАКС анализирует все поступающие сигналы на предмет наличия воздействия лазерного излучения на каком-либо из сегментов защитного ограждения. В случае обнаружения воздействия лазерного излучения хотя бы на одном сегменте защитного ограждения, ОАКС передает на систему управления технологическим комплексом лазерной обработки (СУ) сигнал аварии, а также набор номеров соответствующих сегментов. Переданные номера в дальнейшем могут быть использованы при диагностике и отладке управляющих программ технологического комплекса, а также - для восстановления или замены сегментов защитного ограждения, подвергавшихся воздействию лазерного излучения. В случае отсутствия сигнала с какого-либо из ЛПР, входящих в систему, ОАКС передает на СУ сигнал предупреждения о потере связи с сегментом защитного ограждения и номер такого сегмента.Sets of signals from all decision makers included in the protection system are fed to the general analytical and communication system OAKS. OAKS analyzes all incoming signals for the presence of laser radiation on any of the segments of the protective fence. In case of detecting the impact of laser radiation on at least one segment of the protective fence, OAKS transmits an alarm signal to the control system of the technological complex of laser processing (CS), as well as a set of numbers of the corresponding segments. The transmitted numbers can later be used in the diagnostics and debugging of the control programs of the technological complex, as well as for the restoration or replacement of protective fence segments exposed to laser radiation. In the absence of a signal from any of the decision makers included in the system, the OAKS transmits to the control system a warning signal about the loss of communication with the segment of the protective fence and the number of such a segment.

Предлагаемая структура активной автоматизированной системы безопасности технологического комплекса лазерной обработки позволяет реализовывать защиту технологических комплексов лазерной обработки различных конфигураций и габаритов. За счет применения унифицированных сегментов защитного ограждения систему можно перестраивать и модифицировать под изменяющиеся конфигурации оборудования. Также структура из отдельных сегментов позволяет реализовывать ворота и двери в ограждении для доступа к оборудованию комплекса, технологические окна для подачи и заготовок и выгрузки готовых изделий. Так как для обеспечения максимальной защиты предполагается конфигурирование защиты без применения окон для наблюдения за ходом процесса обработки, то на внутренних поверхностях защитного ограждения предусмотрена установка камер видеонаблюдения, позволяющих реализовать контроль за выполнением процессов лазерной обработки без нарушения целостности защиты.The proposed structure of the active automated safety system of the technological complex for laser processing makes it possible to implement the protection of technological complexes for laser processing of various configurations and dimensions. Through the use of uniform guardrail segments, the system can be rebuilt and modified to accommodate changing equipment configurations. Also, the structure of individual segments allows the implementation of gates and doors in the fence for access to the equipment of the complex, technological windows for feeding and blanks and unloading finished products. Since for maximum protection it is supposed to configure the protection without the use of windows to monitor the progress of the processing process, the installation of video surveillance cameras is provided on the internal surfaces of the protective fence, which makes it possible to control the execution of laser processing processes without compromising the integrity of the protection.

Claims (5)

1. Активная автоматизированная система безопасности технологического комплекса лазерной обработки, содержащая защитное ограждение в виде конструкции, состоящей из набора отдельных сегментов, представляющих из себя полые объекты с непрозрачными стенками, датчики фиксации нагрева стенки соответствующего сегмента от попадающего на нее лазерного излучения, индивидуальные системы обнаружения сигнала от упомянутых датчиков, соответствующего попаданию лазерного излучения на поверхность соответствующего сегмента, и подачи указанного сигнала в виде сигнала о возникновении опасной ситуации на общую аналитико-коммуникационную систему, выполненную с возможностью передачи упомянутого сигнала в виде цифрового сигнала и номера сегмента защитного ограждения, на котором зафиксировано попадание лазерного излучения, на систему управления технологическим комплексом.1. Active automated safety system of the technological complex of laser processing, containing a protective fence in the form of a structure consisting of a set of separate segments, which are hollow objects with opaque walls, sensors for fixing the heating of the wall of the corresponding segment from laser radiation falling on it, individual signal detection systems from the mentioned sensors, corresponding to the ingress of laser radiation on the surface of the corresponding segment, and supplying the specified signal in the form of a signal about the occurrence of a dangerous situation to a common analytical and communication system, configured to transmit the said signal in the form of a digital signal and the number of the protective fence segment, on which the hit of laser radiation on the control system of the technological complex. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что стенки сегментов защитного ограждения изготовлены из непрозрачного материала, способного выдерживать без проплавления попадающее на поверхность стенки лазерное излучение максимальной интенсивности в течение времени, достаточного для определения факта попадания излучения и принятия необходимых мер по обеспечению безопасности со стороны системы управления технологического комплекса.2. The system according to claim. 1, characterized in that the walls of the segments of the protective fence are made of an opaque material capable of withstanding without penetration the laser radiation of maximum intensity falling on the surface of the wall for a time sufficient to determine the fact of radiation and take the necessary measures to ensure safety from the control system of the technological complex. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что отдельные сегменты защитного ограждения механически соединены с образованием стенки заданных габаритов для ограждения технологического комплекса, при этом сегменты и стенки из полученных сегментов защитного ограждения соединены таким образом, чтобы не допустить выхода лазерного излучения за пределы ограждения через места соединения сегментов или стенок, причем сегменты соединены с образованием вертикальных и горизонтальных стенок защитного ограждения для предотвращения выхода излучения в стороны и вверх/вниз из рабочей зоны комплекса.3. The system according to claim 1, characterized in that the individual segments of the protective fence are mechanically connected to form a wall of given dimensions for the fence of the technological complex, while the segments and walls of the obtained segments of the protective fence are connected in such a way as to prevent the laser radiation from escaping fences through the junctions of the segments or walls, the segments being connected to form vertical and horizontal walls of the protective fence to prevent radiation from escaping to the sides and up/down from the working area of the complex. 4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что встроенные в сегменты защитного ограждения датчики фиксации нагрева стенки соответствующего сегмента от попадающего на нее лазерного излучения выполнены в виде датчиков, определяющих уровень светового и/или теплового излучения внутри данного сегмента в виде сигналов, уровни которых на выходах датчиков при отсутствии лазерного излучения и при его воздействии на стенки сегмента различимы индивидуальной системой обработки сигналов сегмента.4. The system according to claim 1, characterized in that the sensors built into the segments of the protective fence fixing the heating of the wall of the corresponding segment from the laser radiation falling on it are made in the form of sensors that determine the level of light and / or thermal radiation inside this segment in the form of signals, levels which at the outputs of the sensors in the absence of laser radiation and when it acts on the walls of the segment are distinguishable by the individual signal processing system of the segment. 5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что на внутренних поверхностях стенок и/или потолка защитного ограждения установлены видеокамеры для контроля выполнения технологических операций внутри защитного ограждения.5. The system according to claim 1, characterized in that video cameras are installed on the inner surfaces of the walls and / or ceiling of the protective fence to control the execution of technological operations inside the protective fence.
RU2021108528A 2021-03-29 2021-03-29 Active automated security system of a laser processing technological complex RU2765549C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021108528A RU2765549C1 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Active automated security system of a laser processing technological complex

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021108528A RU2765549C1 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Active automated security system of a laser processing technological complex

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765549C1 true RU2765549C1 (en) 2022-02-01

Family

ID=80214529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021108528A RU2765549C1 (en) 2021-03-29 2021-03-29 Active automated security system of a laser processing technological complex

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765549C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU194997A1 (en) * М. И. Вишнев, К. А. Валентинович , В. К. Шаблинский CAMERA FOR HOT TREATMENT OF CHEMICALLY ACTIVE MATERIALS
US6246025B1 (en) * 1999-04-30 2001-06-12 W. A. Whitney Co. Insulated slag collection bed for a laser-equipped machine tool
RU76272U1 (en) * 2008-02-11 2008-09-20 Закрытое акционерное общество "Научные приборы" DEVICE FOR LASER PROCESSING
RU2516216C2 (en) * 2008-07-25 2014-05-20 Р.Т.М. С.П.А. Laser scribing installation for surface treatment of magnetic sheets with spots with elliptic shape
US20150176763A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Laser Processing Machines with Barrier-Free Accesses
RU164382U1 (en) * 2015-12-25 2016-08-27 Российская Федерация от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) LASER TECHNOLOGICAL INSTALLATION FOR DIMENSIONAL PROCESSING
RU2615428C1 (en) * 2015-10-29 2017-04-04 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Machine for laser-arc welding of parts
US20180154480A1 (en) * 2016-12-07 2018-06-07 North University Of China SLM forming device for multiple metal powder materials
RU2727372C1 (en) * 2018-02-27 2020-07-21 Местек Машинери, Инк. Protection system for laser cutting machine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU194997A1 (en) * М. И. Вишнев, К. А. Валентинович , В. К. Шаблинский CAMERA FOR HOT TREATMENT OF CHEMICALLY ACTIVE MATERIALS
US6246025B1 (en) * 1999-04-30 2001-06-12 W. A. Whitney Co. Insulated slag collection bed for a laser-equipped machine tool
RU76272U1 (en) * 2008-02-11 2008-09-20 Закрытое акционерное общество "Научные приборы" DEVICE FOR LASER PROCESSING
RU2516216C2 (en) * 2008-07-25 2014-05-20 Р.Т.М. С.П.А. Laser scribing installation for surface treatment of magnetic sheets with spots with elliptic shape
US20150176763A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Laser Processing Machines with Barrier-Free Accesses
RU2615428C1 (en) * 2015-10-29 2017-04-04 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" Machine for laser-arc welding of parts
RU164382U1 (en) * 2015-12-25 2016-08-27 Российская Федерация от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) LASER TECHNOLOGICAL INSTALLATION FOR DIMENSIONAL PROCESSING
US20180154480A1 (en) * 2016-12-07 2018-06-07 North University Of China SLM forming device for multiple metal powder materials
RU2727372C1 (en) * 2018-02-27 2020-07-21 Местек Машинери, Инк. Protection system for laser cutting machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3970924B1 (en) Robotic arm deployment and control system
US4730113A (en) Safety system for a laser-utility facility
CA2909755C (en) An industrial robot and a method for controlling an industrial robot
JP5377837B2 (en) Photoelectric sensor
EP0702800B1 (en) Detector systems
JP2012215959A (en) Security robot
JP2009545457A (en) Monitoring method and apparatus using camera for preventing collision of machine
DE102010050547A1 (en) Method and device for safety monitoring of a robot
RU2765549C1 (en) Active automated security system of a laser processing technological complex
CN108068140A (en) For being applied to the device and method on object
US20170097626A1 (en) Method for automated control of a machine component
KR102272780B1 (en) Facilities diagnosis robot and active avoidance method thereof
EP0107968B1 (en) Control system of multi-joint arm robot apparatus
Anand et al. A sensor framework for human-robot collaboration in industrial robot work-cell
CN110053047A (en) A kind of portable fire inspection machine people based on laser radar
IT201800006251A1 (en) EQUIPMENT FOR VISUAL PROCESSING OF STRUCTURAL STEEL PRODUCTS USING LASER FIBER
JP6825624B2 (en) Monitoring system
Morra et al. Visual control through narrow passages for an omnidirectional wheeled robot
KR20190114600A (en) 3d environment awareness system and nuclear facility having the same
JP2012053059A (en) Photoelectric sensor and method for setting the same
EP3209982B1 (en) Method for monitoring radiation
DE19950849B4 (en) Device and method for detection, distance, size and temperature measurement from a heat source
Vagaš et al. Safety as necessary aspect of automated systems
Cui et al. Robotics Safety: An Engineering Teaching Module
JP2006350600A (en) Moving monitoring robot