本發(fā)明涉及激光加工領(lǐng)域，特別涉及一種激光加工設(shè)備及其檢測激光穿孔的裝置。

背景技術(shù)：

激光切割是利用經(jīng)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、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實現(xiàn)將工件割開或穿孔。

激光穿孔過程吹出的氣體，一方面作為保護氣體，保護切割頭內(nèi)部光學(xué)器件不受穿孔過程熔渣污染，一方面吹走加工區(qū)域熔渣。

在穿孔過程材料內(nèi)部純度與厚度不均會對激光穿孔周期產(chǎn)生影響，很難通過恒定的能量控制穿孔的時間。傳統(tǒng)檢測激光穿孔的裝置是在切割頭內(nèi)部光學(xué)器件基礎(chǔ)上進行加裝，具體是在切割頭內(nèi)部加裝CCD相機通過折射鏡等器件，檢測激光穿孔過程激光聚焦材料上發(fā)出火花的大小，去判斷穿透與否。因視覺捕抓對環(huán)境亮度與材料表面反射度有較高要求，對于檢測銅鋁等表面反射性較強的材料則會影響相機成相，使穿孔檢測存在誤差。對于某些材料在穿孔過程會產(chǎn)生大量的煙灰，這會大大的影響視覺捕抓的準確性。而且，在生產(chǎn)中，常因加工材料不同需采用不同的切割頭，頻繁更換切割頭影響生產(chǎn)效率，且市面上帶檢測穿孔功能的切割頭并不多，需要專門定制，使得現(xiàn)有的檢測激光穿孔的裝置適用范圍窄。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種激光加工設(shè)備及其檢測激光穿孔的裝置，應(yīng)對不同的加工材料，無需更換激光切割頭，適用范圍廣。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置，包括：

激光切割頭；

設(shè)置在待加工材料的切割部位的正下方的氣流檢測器，用于檢測激光切割頭開啟后所述切割部位正下方的氣體流量，并將檢測的氣體流量輸出給控制器；

控制器，用于在激光切割頭開啟后所述切割部位正下方的氣體流量大于預(yù)設(shè)氣體流量時，關(guān)閉所述激光切割頭。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述檢測激光穿孔的裝置還包括第一驅(qū)動器，用于驅(qū)動氣流檢測器移動到待加工材料的切割部位的正下方。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述檢測激光穿孔的裝置還包括坐標輸入器，用于預(yù)設(shè)待加工材料的各個切割部位的坐標，并將設(shè)置的坐標輸出給所述控制器。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述檢測激光穿孔的裝置還包括第二驅(qū)動器，用于將激光切割頭移動到待加工材料的切割部位的正上方。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述控制器包括：

啟停單元，用于在氣流檢測器移動到待加工材料的切割部位的正下方、激光切割頭移動到待加工材料的切割部位的正上方后，開啟氣流檢測器和激光切割頭；在激光切割頭開啟后所述切割部位正下方的氣體流量大于預(yù)設(shè)氣體流量時，關(guān)閉所述激光切割頭和氣流檢測器；

坐標傳輸單元，用于接收坐標輸入器輸出的坐標，并將所述坐標輸出給第一驅(qū)動器和第二驅(qū)動器。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述激光切割頭包括激光器、切割頭殼體和用于聚焦的透鏡；所述透鏡固定在切割頭殼體的內(nèi)部，所述激光器通過光纖將激光輸出到切割頭殼體的一端，所述切割頭殼體的另一端設(shè)置有用于輸出激光和輔助氣體的第一孔，所述切割頭殼體的側(cè)壁上設(shè)置有供輔助氣體輸入的第二孔。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述第一驅(qū)動器包括十字移動裝置，所述十字移動裝置包括X軸移動組件和設(shè)置在X軸移動組件上的Y軸移動組件，所述X軸移動組件驅(qū)動Y軸移動組件在X軸方向上移動，所述氣流檢測器設(shè)置在Y軸移動組件上，所述Y軸移動組件驅(qū)動氣流檢測器在Y軸方向上移動。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述坐標輸入器包括觸摸屏。

所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，所述第二驅(qū)動器包括機械手臂。

一種激光加工設(shè)備，包括如上所述的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的激光加工設(shè)備及其檢測激光穿孔的裝置中，所述檢測激光穿孔的裝置包括激光切割頭、氣流檢測器和控制器。所述氣流檢測器設(shè)置在待加工材料的切割部位的正下方，檢測激光切割頭開啟后所述切割部位正下方的氣體流量?？刂破髟诩す馇懈铑^開啟后所述切割部位正下方的氣體流量大于預(yù)設(shè)氣體流量時，關(guān)閉所述激光切割頭。在待加工材料穿孔后，氣體流量變大，被氣流檢測器檢測到，從而關(guān)閉激光切割頭，保障了穿孔質(zhì)量，應(yīng)對不同的加工材料，無需更換激光切割頭，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的激光加工設(shè)備的立體圖。

圖2為本發(fā)明提供的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置的截面圖。

圖3為本發(fā)明提供的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4為本發(fā)明提供的激光加工設(shè)備檢測激光穿孔的裝置中，十字移動裝置的立體圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種激光加工設(shè)備及其檢測激光穿孔的裝置。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種激光加工設(shè)備，請參閱圖1，所述激光加工設(shè)備包括加工平臺10和檢測激光穿孔的裝置。所述加工平臺10上設(shè)置有凹槽，所述檢測激光穿孔的裝置設(shè)置在所述凹槽內(nèi)。

請一并參閱圖2和圖3，所述檢測激光穿孔的裝置，包括激光切割頭40、氣流檢測器30和控制器20。

所述氣流檢測器30設(shè)置在待加工材料A的切割部位的正下方，用于檢測激光切割頭40開啟后所述切割部位正下方的氣體流量T1，并將檢測的氣體流量輸出給控制器20。優(yōu)選的，所述氣流檢測器30為靶式流量計，其工作原理是當氣流在測量管中流動時，因其自身的動能與靶板產(chǎn)生壓差，而產(chǎn)生對靶板的作用力，并對應(yīng)成特定電壓輸出的過程。

所述控制器20，用于在激光切割頭40開啟后所述切割部位正下方的氣體流量T1大于預(yù)設(shè)氣體流量時，關(guān)閉所述激光切割頭40。優(yōu)選的，所述控制器20為可編程控制器。

所述預(yù)設(shè)氣體流量可根據(jù)實際情況進行設(shè)定，本實施例中，所述預(yù)設(shè)氣體流量為激光切割頭40開啟前氣流檢測器30在任意位置檢測到的氣體流量T0。即，所述氣流檢測器30還用于檢測激光切割頭開啟前的氣體流量，將所述氣體流量輸出給控制器20。檢測的位置任意，優(yōu)選的，所述氣流檢測器30在激光切割頭開啟前，在氣流檢測器30的移動范圍內(nèi)，檢測N個位置的氣體流量，取其平均值作為預(yù)設(shè)氣體流量。所述N為大于等于2的正整數(shù)，優(yōu)選的，所述N為4、5和6中的一個。各個檢測位置之間的間距大于等于100mm。

所述激光切割頭40、氣流檢測器30均連接所述控制器20。

在待加工材料A穿孔后，氣體流量變大，本發(fā)明利用該特性，通過氣流檢測器30檢測切割前后的氣體流量，由控制器20對兩個流量進行比較，從而判斷穿孔是否完成，在穿孔完成后關(guān)閉激光切割頭40，保障了穿孔質(zhì)量，應(yīng)對不同的加工材料，無需更換激光切割頭，適用范圍廣。

進一步的，所述激光切割頭40包括激光器410、切割頭殼體430和用于聚焦的透鏡440；所述透鏡440固定在切割頭殼體430的內(nèi)部，所述激光器410通過光纖420將激光輸出到切割頭殼體430的一端，所述切割頭殼體430的另一端設(shè)置有用于輸出激光和輔助氣體的第一孔，所述切割頭殼體430的側(cè)壁上設(shè)置有供輔助氣體輸入的第二孔450，輔助氣體的流動方向如圖2中的箭頭所示。所述激光器410連接所述控制器20，由控制器20控制激光器410的開啟和關(guān)閉。

所述檢測激光穿孔的裝置還包括第一驅(qū)動器60、第二驅(qū)動器50和坐標輸入器70。所述第一驅(qū)動器60、第二驅(qū)動器50和坐標輸入器70均與所述控制器20連接。

所述坐標輸入器70，用于預(yù)設(shè)待加工材料A的各個切割部位的坐標，并將設(shè)置的坐標輸出給所述控制器20。所述坐標輸入器70包括觸摸屏，當然，也可以是鼠標、鍵盤等。所述控制器20還用于接收坐標輸入器70輸出的坐標，并將所述坐標輸出給第一驅(qū)動器60和第二驅(qū)動器50。

所述第一驅(qū)動器60，用于接收控制器20發(fā)出的坐標，根據(jù)所述坐標驅(qū)動氣流檢測器30移動到待加工材料的切割部位的正下方。所述氣流檢測器30固定在所述第一驅(qū)動器60上。請參閱圖4，所述第一驅(qū)動器60包括十字移動裝置，所述十字移動裝置包括X軸移動組件610和設(shè)置在X軸移動組件610上的Y軸移動組件620，所述X軸移動組件610設(shè)置在加工平臺10上。所述X軸移動組件610驅(qū)動Y軸移動組件在X軸方向上移動，所述氣流檢測器設(shè)置在Y軸移動組件620上，所述Y軸移動組件620驅(qū)動氣流檢測器30在Y軸方向上移動。

具體的，所述X軸移動組件610包括X軸基座611、X軸伺服電機612、X軸絲桿613、X軸導(dǎo)軌614、X軸車載板615。所述X軸伺服電機612、X軸絲桿613、X軸導(dǎo)軌614均設(shè)置在X軸基座611上，X軸伺服電機612的驅(qū)動軸連接X軸絲桿613。所述X軸車載板615設(shè)置在兩條平行設(shè)置的X軸導(dǎo)軌614上，所述X軸絲桿613穿過X軸車載板615并驅(qū)動X軸車載板615沿X軸移動。所述Y軸移動組件620設(shè)置在所述X軸車載板615上。所述Y軸移動組件620包括Y軸基座621、Y軸伺服電機622、Y軸絲桿623、Y軸導(dǎo)軌624、Y軸車載板625。所述Y軸基座621設(shè)置在所述X軸車載板615上。所述Y軸伺服電機622、Y軸絲桿623、Y軸導(dǎo)軌624均設(shè)置在Y軸基座621上，Y軸伺服電機622的驅(qū)動軸連接Y軸絲桿623。所述Y軸車載板625設(shè)置在兩條平行設(shè)置的Y軸導(dǎo)軌624上，所述Y軸絲桿623穿過Y軸車載板625并驅(qū)動Y軸車載板625沿Y軸移動。所述氣流檢測器30設(shè)置在所述Y軸車載板625上。當然，在其他實施例中，所述X軸移動組件與Y軸移動組件的設(shè)置也可以倒過來，即，X軸移動組件設(shè)置在Y軸移動組件上，由Y軸移動組件帶動X軸移動組件移動，原理和結(jié)構(gòu)類似，不再贅述。

所述第一驅(qū)動器60還包括用于驅(qū)動X軸伺服電機612和Y軸伺服電機622的伺服驅(qū)動器。所述控制器20通過所述伺服驅(qū)動器控制所述十字移動裝置，從而實現(xiàn)自動化檢測氣體流量。

所述第二驅(qū)動器50，用于接收控制器20發(fā)出的坐標，根據(jù)所述坐標將激光切割頭40移動到待加工材料的切割部位的正上方。所述激光切割頭40固定在所述第二驅(qū)動器50上。優(yōu)選的，所述第二驅(qū)動器50包括機械手臂。所述第二驅(qū)動器50還包括機器人控制系統(tǒng)，所述控制器20通過所述機器人控制系統(tǒng)控制機械手臂的移動，實現(xiàn)自動化切割。

進一步的，所述控制器20包括啟停單元和坐標傳輸單元。所述啟停單元連接第一驅(qū)動器60、第二驅(qū)動器50、氣流檢測器30和激光切割頭40；所述坐標傳輸單元連接坐標輸入器70、第一驅(qū)動器60和第二驅(qū)動器50。

所述啟停單元，用于在激光切割頭40開啟前開啟氣流檢測器30，檢測完畢后關(guān)閉氣流檢測器30；在氣流檢測器30移動到待加工材料的切割部位的正下方、激光切割頭移動到待加工材料的切割部位的正上方后，開啟氣流檢測器30和激光切割頭40；在激光切割頭40開啟后所述切割部位正下方的氣體流量T1大于預(yù)設(shè)氣體流量時（優(yōu)選的，T1大于T0時），關(guān)閉所述激光切割頭40和氣流檢測器30。

所述坐標傳輸單元，用于接收坐標輸入器70輸出的坐標，并將所述坐標輸出給第一驅(qū)動器60和第二驅(qū)動器50。

本發(fā)明提供的激光加工設(shè)備的工作過程如下：

第1步、通過觸摸屏預(yù)設(shè)好待加工材料的切割部位（穿孔點）的X、Y坐標，經(jīng)過RS485通訊協(xié)議傳送至可編程控制器。

第2步、開啟氣流檢測器檢測穿孔前的氣體流量T0。

第3步、可編程控制器把所述坐標以脈沖形式發(fā)送至伺服驅(qū)動器。

第4步、伺服驅(qū)動器驅(qū)動十字移動裝置移動至待穿孔的坐標點。

第5步、當十字移動裝置到達所述坐標點，伺服驅(qū)動器反饋一高電平信號a給可編程控制器。

第6步、機械手臂帶動激光切割頭到達穿孔位置點上方。

第7步、機器人控制系統(tǒng)反饋一高電平信號b給可編程控制器。

第8步、如果a+b=2，可編程控制器便開啟激光器與氣流檢測裝置，進行激光穿孔與氣體流量T1的檢測。

第9步、當檢測到氣體流量T1>T0時，可編程控制器關(guān)閉氣流檢測器， 穿孔完成。

第10步、十字移動裝置移至下一個穿孔位置點等待穿孔。

綜上所述，本發(fā)明在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上加裝所述檢測激光穿孔的裝置，方便快捷，不需要進行機械結(jié)構(gòu)的改動。該設(shè)備可進行連續(xù)的穿孔檢測，實現(xiàn)了全自動化的穿孔檢測。該裝置適用范圍廣，可應(yīng)用于光纖、二氧化碳、等不同波長激光穿孔切割的檢測。

b、通過該檢測裝置與控制系統(tǒng)能夠快速準確的控制穿孔時間，解決激光穿孔沒穿透、及穿透時間過長等問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了加工周期。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。