[发明专利]激光切割速度闭环控制的系统、方法、装置和介质

说明书

本申请涉及激光切割速度闭环控制的系统、方法、装置和介质。一种用于激光切割速度闭环控制的系统包括：切割头，所述切割头具有视觉图像采集设备，所述视觉图像采集设备被配置用于在激光切割过程中实时采集熔池图像；以及控制器，所述控制器被配置用于：接收并分析所采集的所述熔池图像的图像特征以生成反馈信号；将所述反馈信号与预定阈值进行比较以获得反馈偏差；以及利用所述反馈偏差实时且渐进地调节所述激光切割速度。

技术领域

本申请涉及激光加工领域，且更具体地涉及用于激光切割速度闭环控制的系统、方法、装置和介质。

背景技术

在激光加工领域中，激光束能量激发到达待加工材料表面，激光能量融化该材料以形成熔池，上下表面贯通后熔池内材料熔液向下流出，形成割缝。然后，切割头移动，带动激光束能量聚集点移动，从而形成熔池的移动，以完成激光切割。

在不同厚度、不同材质配合不同气体进行切割的过程中，由于工艺参数众多，对于期望可以得到良好的切割质量效果，往往需要调节不同的切割速度，以适应不同的条件。关于激光切割的速度，目前行业中常见的设置方法有三种：(1)查阅文档资料中关于切割速度的数据表，然后在数控系统中输入相应值；(2)凭借多年切割经验来大概估算切割速度并在数控系统中输入相应值；(3)通过建立工艺参数数据库，按照所使用的工艺自动输入相应值。

但是，人为调试试错成本高，且效果不可控。现有技术的经验值受到操作人员经验和熟练度的影响从而影响加工效率和质量效果。通过数据库分段适配切割速度的方式，存在相同工艺切割一致性无法保证的问题，无法解决环境和外部因素对加工效果的影响。

发明人注意到，通过内置在切割头中的视觉图像采集设备可以从喷嘴孔径观察到明亮的材料熔池，从而可以根据熔池的形状判断切割的速度和切割的质量。

因此，本领域可以提供一种通过视觉图像来闭环控制切割速度以达到良好切割效果的改进的系统和方法。

发明内容

为了解决现有技术中的上述和/或其他问题中的一个或多个问题，本发明通过视觉图像技术直接观察激光切割过程中的熔池状态，通过分析反馈信号，直接进行闭环控制，因此不受外部因素影响，可以实时渐进式地调节激光切割速度，最终达到稳定切割状态，从而获得改进的切割速度和切割效果，可以实现不同材质不同厚度材料的连续切割。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于激光切割速度闭环控制的系统。该系统包括：切割头，所述切割头具有视觉图像采集设备，所述视觉图像采集设备被配置用于在激光切割过程中实时采集熔池图像；以及控制器，所述控制器被配置用于：接收并分析所采集的所述熔池图像的图像特征以生成反馈信号；将所述反馈信号与预定阈值进行比较以获得反馈偏差；以及利用所述反馈偏差实时且渐进地调节激光切割速度。

在本发明的第二方面中，提供了一种激光切割速度闭环控制的方法。该方法包括：在激光切割过程中实时采集熔池图像；分析所采集的所述熔池图像的图像特征以生成反馈信号；将所述反馈信号与预定阈值进行比较以获得反馈偏差；以及利用所述反馈偏差实时且渐进地调节激光切割速度。

在本发明的第三方面中，提供了一种用于激光切割速度闭环控制的装置。该装置包括：用于在激光切割过程中实时采集熔池图像的机构；用于分析所采集的所述熔池图像的图像特征以生成反馈信号的机构；用于将所述反馈信号与预定阈值进行比较以获得反馈偏差的机构；以及用于利用所述反馈偏差实时且渐进地调节激光切割速度的机构。

在本发明的第四方面中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，所述指令被处理器执行时使所述处理器执行如上第二方面中所描述的方法的步骤。