[發明專利]用于監控和調整激光加工的控制方法、控制器、系統

在審

• 申請號: 202110223630.5
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN112828466A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 盧琳;郭震東;何鑫鋒;董小龍;劉立濤
• 申請（專利權）人: 上海柏楚數控科技有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 上海慧晗知識產權代理事務所(普通合伙) 31343
• 代理人: 蘇蕾;徐桂鳳

本發明提供了一種用于監控和調整激光加工的控制方法、控制器、系統，其中的控制方法包括，獲取圖像采集裝置采集的至少兩張目標圖像，所述至少兩張目標圖像包括同一時刻的激光作用區域的含照明光圖像與無照明光圖像；根據所述至少兩張目標圖像，確定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工時激光焦點的實際位置相對于所需位置的偏移情況；根據所述加工偏移信息，控制激光的工作參數，所述工作參數包括以下至少之一：所述激光切割頭的噴嘴所輸出的激光的強度、所述激光焦點的位置參數；可同時獲得同一時刻的激光作用區域的含照明光圖像與無照明光圖像，算法簡單、精確度高，實現對激光焦點位置的實時監控與閉環調整。

技術領域

本發明涉及激光加工領域，尤其涉及一種用于監控和調整激光加工的控制方法、控制器、系統。

背景技術

激光加工過程中，激光焦點相對于噴嘴和加工件的位置，會影響切割質量。尤其在氧氣輔助碳鋼切割過程中，不合適的焦點位置，會影響用于排渣的割縫寬度，或高能激光束與輔助氣體的同軸度，導致斷面粗糙、毛刺掛渣、四邊不一致等現象。高功率激光切割過程中，隨著加工時間增加，鏡片、鏡筒等部件吸收并積累的熱量會持續增加，透鏡自身的“熱透鏡效應”和鏡筒受熱不均造成的形變，都會引起焦點位置變化，影響切割質量。

現有技術中，采用以下方式監控加工區域的圖像：

1)對于加工區域的圖像采集采用脈沖間隔照明的方式，間隔地獲取有、無照明的圖像序列，經過軟件配準后，進行分析，脈沖照明與采集、配準控制程序復雜，并且采樣幀率降低，圖像不同步；

2)采用二向色鏡、空心反射鏡等裝置，將收集到的過程輻射按照波長分成多路，通過多個相機或傳感器陣列實現同步采集，實現成本高，且不同相機之間數據匹配難度大。

發明內容

本發明提供一種用于監控和調整激光加工的控制方法、控制器、系統，以解決算法復雜以及精確度不高的問題。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于監控和調整激光加工的控制方法，包括：

獲取圖像采集裝置采集的至少兩張目標圖像，所述至少兩張目標圖像包括同一時刻的激光作用區域的含照明光圖像與無照明光圖像；

根據所述至少兩張目標圖像，確定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工時激光焦點的實際位置相對于所需位置的偏移情況；

根據所述加工偏移信息，控制激光的工作參數，所述工作參數包括以下至少之一：

所述激光切割頭的噴嘴所輸出的激光的強度、所述激光焦點的位置參數。

可選的，所述含照明光圖像包括：

表征噴嘴輪廓的像素部分；

表征熔池的像素部分；

所述無照明光圖像包括：

表征熔池的像素部分。

可選的，根據所述至少兩張目標圖像，確定加工偏移信息，包括：

根據所述至少兩張目標圖像，確定所述噴嘴的噴嘴輪廓信息以及所述熔池的熔池輪廓信息；所述噴嘴輪廓信息表征了噴嘴輪廓的像素點在圖像坐標系中的位置，所述熔池輪廓信息表征了熔池輪廓的像素點在所述圖像坐標系中的位置；

根據所述噴嘴輪廓信息和所述熔池輪廓信息，確定所述加工偏移信息。

可選的，根據所述至少兩張目標圖像，確定所述噴嘴的噴嘴輪廓信息以及所述熔池的熔池輪廓信息，包括：

根據所述含照明光圖像中各像素點的灰度值，以及噴嘴輪廓對應的像素閾值，在所述含照明光圖像中確定所述噴嘴輪廓信息；