(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010040260.7
(22)申请日 2020.01.15
(66)本国优先权数据
201911121939.2 2019.11.15 CN
地址 250104 山东省济南市高新区新泺大
街1299号鑫盛大厦1号楼21A （经营场
所位于东区ICT智能装配工业园）
(72)发明人 牛满钝 陈传明 林高令 闫彭彭
杨绪广 于飞
(74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事
务所(普通合伙) 11613
代理人 齐胜杰
(51)Int.Cl.
B23K 26/38(2014.01)
B23K 26/70(2014.01)G05B 19/19(2006.01) (54)发明名称
制装置
(57)摘要
本发明公开一种激光切割头防撞控制方法
及防撞控制装置，该方法包括：在激光切割头接
感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出
对应的频率信号；运算控制系统接收所述频率信
号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算
为所述感应组件与障碍物的直线距离值；判断所
述直线距离值是否达到预设的安全阈值；在所述
直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电
机或制动机构发送对应的避障信号；所述驱动电
机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所
述激光切割头执行对应的避障操作。上述方法可
以提前检测到障碍物，避免激光切割头与障碍物
发生直接碰撞。权利要求书3页 说明书9页 附图7页CN 111230324 A 2020.06.05
C N 111230324
A
1.一种激光切割头的防撞控制方法，其特征在于，包括：
在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号；
信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号；
运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；
判断所述直线距离值是否达到预设的安全阈值；
在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号；
所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号的步骤，包括：
判断所述直线距离值是否大于预设的第一安全阈值；
在所述直线距离值不大于所述第一安全阈值时，判断所述直线距离值是否大于第二安全阈值，其中，所述第一安全阈值大于所述第二安全阈值；
在所述直线距离值大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号；
在所述直线距离值不大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述直线距离值大于第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号的步骤，包括：
判断所述直线距离值的变化趋势是否为距离递减；
在所述直线距离值的变化趋势是距离递减时，则所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号；
在所述直线距离值的变化趋势不是距离递减时，则所述运算控制系统向所述驱动电机发送低等避障信号。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述直线距离值是否达到预设的第一安全阈值的步骤，包括：
在所述直线距离值达到所述第一安全阈值的时刻时，记录集成在所述运算控制器上的时间计数器上的时刻为第一时刻t1；
判断t1时刻起的t1+T时间内，检测到的所述直线距离值是全部小于所述第一安全阈值；
在检测到的所述直线距离值是全部小于所述第一安全阈值时，进入判断所述直线距离值是否小于所述第二安全阈值的步骤；
在检测到的所述直线距离值不是全部小于所述第一安全阈值时，返回所述在所述直线距离值达到所述第一安全阈值的时刻，记录集成在运算控制器上的时间计数器上的时刻为第一时刻t1的步骤。
5.根据根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述直线距离值不大于第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述制动机构发送高等避障信号的步骤之前，还包括：
在所述直线距离值达到所述第二安全阈值的时刻时，记录集成在所述运算控制器上的时间计数器上的时刻为第二时刻t2；
判断t2时刻起的t2+T时间内，检测到的所述直线距离值是否大于所述第二安全阈值；
在检测到的所述直线距离值存在大于所述第二安全阈值的值时，进入所述在所述直线距离值大于所述第二安全阈值时，所述运算控制系统向所述驱动电机或所述制动机构发送对应的所述避障信号的步骤；
在检测到所述在所述直线距离值不存在大于第二安全阈值的值时，进行高等避障操作。
6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作的步骤之后，还包括：所述运算控制系统向所述激光切割头发送停止发射激光的信号。
7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号的步骤之前，还包括：
判断所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔是否小于预设时间间隔；
在所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔小于预设时间间隔时，则判断为受到同一障碍物接近所述感应组件所触发的所述电容感应信号，进入所述信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号的步骤；
在所述电容感应信号的产生时间距离上一电容感应信号的产生时间之间的间隔不小于预设时间间隔时，则不能判断为受到同一障碍物接近所述感应组件所触发的所述电容感应信号，返回所述在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号的步骤。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值的步骤中，所述预设的距离算法包括：
通过测距转换公式将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；所述测距转换公式为D＝F/100，D为所述直线距离值，单位为mm；F为所述频率信号值，单位为Hz。
9.一种防撞控制装置，其特征在于，所述防撞控制装置包括运算控制系统以及与运算控制系统均电连接的激光切割头、信号检测处理电路、驱动电机和制动机构；
所述运算控制系统基于权利要求1至8任一项所述的一种激光切割头的防撞控制方法与所述激光切割头、所述信号检测处理电路、所述驱动电机和所述制动机构交互。
10.根据权利要求9所述的防撞控制装置，其特征在于，所述激光切割头包括：
连接座，所述连接座包括具有中空通道的安装圆台以及设置于所述安装圆台的第一端上的连接法兰板，所述安装圆台的直径从第一端向第二端逐渐缩小；
激光头喷嘴，所述激光头喷嘴与所述安装圆台的第二端对接，且所述激光头喷嘴内形成有喷射通道，所述喷射通道与所述中空通道连通； 感应组件，所述感应组件为中空圆台状且套设于所述安装圆台外；
绝缘组件，所述绝缘组件设置于所述感应组件与所述连接座之间，以使得所述感应组件与所述连接座之间绝缘；
屏蔽组件，所述屏蔽组件设置于所述感应组件与所述绝缘组件之间，以使得所述感应组件与所述连接座之间信号屏蔽。
一种激光切割头的防撞控制方法及防撞控制装置技术领域
[0001]本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光切割头防撞控制方法及防撞控制装置。
背景技术
[0002]激光切割设备在进行板材切割加工时，板材表面有时会存在工件翘起或凸起的障碍，传统的激光切割设备的底部随动感应头无法检测到翘起较高的障碍物，导致激光头在碰到障碍物后无法及时停止动作，导致激光头底部套件损坏甚至损坏机床；另外，激光头的直接撞击会导致已经加工完成的工件损坏甚至报废。
[0003]为解决上述问题，现有的解决方式有通过在激光头上或者在激光头与Z轴连接处安装机械位移开关，当激光头碰撞到障碍物时，位移开关会检测到激光头的位移变化，控制系统控制激光头执行刹车或者避让动作。但是该种方式存在以下缺陷：1、该方式为接触式碰撞，反复的碰撞会导致激光头自身结构或者激光头相对机床的位置发生变化，导致激光头的加工精度降低，同时容易污染激光头内部光路；2、由于运动控制系统在检测到碰撞信号时，激光头已经接触到障碍物，激光头极易发生躲避不及时的问题，造成激光头损坏。发明内容
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的目的是提供一种激光切割头的防撞控制方法，该方法可以提前能检测到障碍物并依据检测到的信号做出对应的避障操作，以免激光切割头与障碍物发生直接碰撞。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述的目的，本发明提供一种激光切割头的防撞控制方法，其包括：
[0008]S1、在激光切割头接近障碍物时，所述激光切割头上的感应组件产生电容感应信号；
[0009]S2、信号检测处理电路接收所述电容感应信号，对所述电容感应信号进行转换并输出对应的频率信号；
[0010]S3、运算控制系统接收所述频率信号，并依据预设的距离算法将所述频率信号换算为所述感应组件与障碍物的直线距离值；
[0011]S4、判断所述直线距离值是否达到预设的安全阈值；
[0012]S5、在所述直线距离小于或等于所述安全阈值时，向驱动电机或制动机构发送对应的避障信号；
[0013]S6、所述驱动电机或所述制动机构接收所述避障信号，并驱动所述激光切割头执行对应的避障操作。
[0014]优选地，所述步骤S5包括：
[0015]S51、判断所述直线距离值是否大于预设的第一安全阈值；
说 明 书
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