激光加工质量监测方法、监测组件、加工设备及存储介质与流程

1.本发明涉及激光加工技术领域，特别涉及一种激光加工质量监测方法、监测组件、加工设备及存储介质。


背景技术：

2.各类激光加工设备，例如激光打标机，在打标过程中，经常可能因为各个部件的软件bug或硬件故障等问题，导致打标的图文缺失或者打标效果不理想；严重时，甚至会使打标物料报废，从而造成相应损失。目前，为了确保激光打标机打标后的产品能满足合格的质量要求，激光打标机在工作时，需要有操作人员值守，通过人工检测每个产品的合格率。但是，设置人工检测步骤不仅增加了产品的打标成本，也影响了产品的自动化生产率。


技术实现要素：

3.鉴于上述现有技术的不足之处，本技术提供一种激光加工质量监测方法、监测组件、加工设备及存储介质，可以实现激光加工质量的自动化监测，提高激光加工的良品率。
4.本实施例采取了以下技术方案：
5.一种激光加工质量监测方法，应用于脉冲激光器，包括步骤：
6.执行当前激光加工流程时，依次检测产品加工面上每一激光脉冲反射光的光强；
7.依次将每一激光脉冲反射光的光强与预设光强进行比较，判断对应激光脉冲反射光的光强是否达标；
8.对达标的激光脉冲的数量进行计数；
9.判断达标的激光脉冲的数量是否在预设范围内；
10.若是，则确认当前激光加工流程的加工质量为合格；若否，则确认当前激光加工流程的加工质量为不合格。
11.进一步的，在所述激光加工质量监测方法中，所述执行当前激光加工流程时，依次检测产品加工面上每一激光脉冲反射光的光强的步骤包括：
12.依次采集产品加工面上由每一激光脉冲反射的光信号，并将光信号转换为对应的电压信号。
13.进一步的，在所述激光加工质量监测方法中，所述依次将每一激光脉冲反射光的光强与预设光强进行比较，判断对应激光脉冲反射光的光强是否达标的步骤包括：
14.依次将转换后的电压信号值与预设电压信号值进行比较，当转换后的电压信号值大于预设电压信号值时，产生一次计数信号。
15.进一步的，在所述激光加工质量监测方法中，所述对达标的激光脉冲的数量进行计数的步骤包括：
16.根据产生的计数信号的数量，统计达标的激光脉冲的数量。
17.进一步的，在所述激光加工质量监测方法中，在所述确认当前激光加工流程的加工质量为不合格的步骤之后，还包括步骤：
18.关闭脉冲激光器，并产生报警信号。
19.进一步的，在所述激光加工质量监测方法中，在所述确认当前激光加工流程的加工质量为合格的步骤之后，还包括步骤：
20.自动进入下一激光加工流程。
21.进一步的，在所述激光加工质量监测方法中，在所述执行当前激光加工流程时，依次检测产品加工面上每一激光脉冲反射光的光强的步骤之前，还包括步骤：
22.将上一加工流程统计的达标的激光脉冲的数量清零。
23.一种激光加工质量监测组件，应用于脉冲激光器，包括：
24.检测模块，用于依次检测产品加工面上每一激光脉冲反射的光强；
25.比较模块，用于依次将每一激光脉冲反射的光强与预设光强进行比较，判断对应激光脉冲反射的光强是否达标；
26.计数模块，用于对达标的激光脉冲的数量进行计数；
27.判断模块，用于判断达标的激光脉冲的数量是否在预设范围内；若是，则确认当前激光加工流程的加工质量为合格；若否，则确认当前激光加工流程的加工质量为不合格。
28.一种激光加工设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如以上任意一项所述的激光加工质量监测方法。
29.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行如以上任意一项所述的激光加工质量监测方法。
30.相较于现有技术，本技术提供的一种激光加工质量监测方法、监测组件、加工设备及存储介质，可通过检测每个激光脉冲反射光的光强，判断每个激光脉冲的加工是否合格，进而监测当前激光加工量流程整体的加工质量。同时监测步骤的执行无需人工参与，可借助控制系统自动监控激光加工设备的实时加工效果，从而达到减少人工成本并提高设备的自动化生产率的目的。
附图说明
31.图1为本技术提供的激光加工质量监测方法的流程图。
32.图2为本技术提供的激光加工质量监测组件及脉冲激光器的结构框图。
33.图3为本技术提供的激光加工设备的结构框图。
具体实施方式
34.为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
35.本技术提供一种激光加工质量监测方法，应用于脉冲激光器。脉冲激光器是指单个激光脉冲宽度小于0.25秒、每间隔一定时间才工作一次的激光器，它具有较大输出功率，且能精准控制每一个脉冲点的出光，因此可用于精细激光加工场景，如激光打标、切割、测距、除锈等。
36.以应用脉冲激光器的脉冲激光打标机为例，其主要由工控机、振镜方头、打标卡、
脉冲激光器这几部分构成，为了完成打标任务，脉冲激光打标机的各个模块必须紧密配合，对技术和工作环境有严格要求。所以在打标过程中，经常可能因为各个部件的软件bug或硬件故障等问题，导致打标的图文缺失或者打标效果不理想；严重时，甚至会使打标物料报废，从而造成严重损失。
37.本技术提供的激光加工质量监测方法用于自动监测激光加工的效果，确认当前激光加工的产品是否满足合格的质量需求。请参阅图1，激光加工质量监测方法包括步骤：
38.s100、执行当前激光加工流程时，依次检测产品加工面上每一激光脉冲反射光的光强；
39.s200、依次将每一激光脉冲反射光的光强与预设光强进行比较，判断对应激光脉冲反射光的光强是否达标；
40.s300、对达标的激光脉冲的数量进行计数；
41.s400、判断达标的激光脉冲的数量是否在预设范围内；
42.s500、若是，则确认当前激光加工流程的加工质量为合格；若否，则确认当前激光加工流程的加工质量为不合格。
43.上述监测步骤执行时，不会影响到正常的激光加工过程，即在执行设备原有的激光加工步骤的基础上，可使设备同时检测产品加工面上激光脉冲反射光的光强。并且，可预先设置或计算出激光脉冲反射光的正常光强阈值，即预设光强，然后将每一个激光脉冲反射光强都与预设光强进行对比，以此判断当前脉冲是否合格。
44.同时，可预先设置或计算出当前激光加工流程中，产品加工合格时脉冲激光器产生的正常脉冲个数范围，即预设范围，然后将得到的合格脉冲个数与预设范围进行比较，确认合格的脉冲个数是在预设范围内，未达到该合格数量范围即代表本次激光加工的质量不合格。
45.因此，本技术通过检测每个激光脉冲反射光的光强，可判断每个激光脉冲的加工是否合格，进而监测当前激光加工量流程整体的加工质量。同时监测步骤的执行无需人工参与，可借助控制系统自动监控激光加工设备的实时加工效果，从而达到减少人工成本并提高设备的自动化生产率的目的。
46.在一些实施例中，步骤s100包括：
47.依次采集产品加工面上由每一激光脉冲反射的光信号，并将光信号转换为对应的电压信号。
48.实际加工时，请结合图2，可在激光加工设备上增设一用于检测光信号的检测模块10，如光电探头、光电传感器等，通过该检测模块10将激光脉冲反射的光信号转换为对应的电压信号，从而实现对每一激光脉冲反射光的光强的检测。
49.检测模块10的设置过程中，以光电探头安装到脉冲激光打标机为例，首先需要选择合适型号的光电探头。光电探头利用内置的光电二极管接收光的照射并产生电流来探测光的强弱，而不同的光电二极管对不同波长的光的探测灵敏度是不一样的，因此不同波长的脉冲激光器需要匹配合适型号的光电探头，从而准确地探测反射光的强度。
50.其次，对于光电探头的安装位置的选取，首先需要不影响到正常的打标工作，同时在脉冲激光器输出低功率时，也能使光电探头探测到光脉冲波形。例如，可将光电探头固定在振镜方头上；也可以通过设置一个支架，将光电探头固定在打标工作平台的合适位置。
51.在一些实施例中，步骤s200包括：
52.依次将转换后的电压信号值与预设电压信号值进行比较，当转换后的电压信号值大于预设电压信号值时，产生一次计数信号。
53.预设电压信号值一般为光电探头检测到正常激光脉冲反射光转换的最低电压值。实际加工时，请结合图2，可在激光加工设备内设置一比较模块20，例如比较器、比较电路等，通过比较模块20将转换后的电压信号值与预设电压信号值进行比较，确认转换后的电压信号值是否超过预设电压信号值，并在超过后产生一次计数信号。
54.在一些实施例中，步骤s300包括：
55.根据产生的计数信号的数量，统计达标的激光脉冲的数量。
56.实际加工时，请结合图2，可在激光加工设备内设置一计数模块30，该计数模块30连接比较模块20，可以接收比较模块20发送的计数信号并进行计数，当比较模块20产生一次计数信号时，即增加一次达标的激光脉冲的数量。
57.具体的，计数模块30可采用fpga控制芯片结合数模转换电路实现，fpga控制芯片型号可选用latticexp2，或者选用其它型号但具有类似功能的fpga控制芯片。
58.计数时，fpga控制芯片通过数模转换电路连接比较器的负端，并输入预设电压信号值，作为比较器比较的基准；光电探头转换的电压信号通过比较器的正端输入，当该电压信号的高斯波形的峰值高于比较器负端设定电压时，比较器的输出端向fpga控制芯片输出一个高电平，fpga控制芯片接收到该高电平后，进行一次计数。
59.当然，计数模块30还可采用型号为tms320vc5509a，或其它型号但具有类似功能dsp芯片；以及采用型号为stm32f4，或者其它型号但具有类似功能mcu芯片；以及采用型号为tlv5608，或者其它型号但具有类似功能dac芯片等实现计数统计功能，本技术对此不做限定。
60.在一些实施例中，步骤s400可通过判断模块40实现，判断模块40可直接借助激光加工设备原有的工控机实现其功能，即读取达标的激光脉冲的数量，并判断达标的激光脉冲的数量是否在预设范围内。
61.具体的，计数模块30采用串口或其他方式与工控机通讯连接。激光加工时，激光加工软件首先估算本次激光加工流程正常激光脉冲个数的范围；加工完成后，激光加工软件读取计数模块30统计的数量，判断计数模块30的计数个数是否在正常范围内，以此来判断本次激光加工的质量是否合格。
62.在一些实施例中，执行步骤s500确认加工质量之后，还包括步骤：
63.s600、若确认加工质量不合格，则关闭脉冲激光器，并产生报警信号。
64.当计数模块30的统计数量不在合格范围内时，工控机将切断脉冲激光器，停止打标进程，并且产生报警信号。然后可通过报警灯接收报警信号报警，或者显示屏接收报警信号并显示在操作界面等方式通知现场操作人员，待现场操作人员处理故障或重新设置激光加工参数后，再重新开始激光加工。
65.并且，执行步骤s500之后，还包括步骤：
66.s700、若确认加工质量合格，则自动进入下一激光加工流程。
67.确认当前激光加工流程的加工质量合格后，即自动进入下一激光加工流程，并开始下一段加工质量监测步骤，从实现不间断地加工，提高加工效率并确保加工质量。
68.在一些实施例中，在执行步骤s700之后或者执行步骤s100之前，还包括步骤：
69.s50、将上一加工流程统计的达标的激光脉冲的数量清零。
70.具体的，工控机内的激光加工软件在每次激光加工前，先对计数模块30统计的数量进行清零，避免其存储的计数干扰到当前激光加工质量的监测，提高监测的准确性。
71.请参阅图2，本技术还提供了一种激光加工质量监测组件，应用于脉冲激光器，包括：
72.检测模块10，用于依次检测产品加工面上每一激光脉冲反射的光强；
73.比较模块20，用于依次将每一激光脉冲反射的光强与预设光强进行比较，判断对应激光脉冲反射的光强是否达标；
74.计数模块30，用于对达标的激光脉冲的数量进行计数；
75.判断模块40，用于判断达标的激光脉冲的数量是否在预设范围内；若是，则确认当前激光加工流程的加工质量为合格；若否，则确认当前激光加工流程的加工质量为不合格。
76.在一些实施例中，检测模块10可采用如光电探头、光电传感器等器件，通过检测模块10将激光脉冲反射的光信号转换为对应的电压信号，从而实现对每一激光脉冲反射光的光强的检测。
77.比较模块20可采用如比较器、比较电路等器件，通过比较模块20将转换后的电压信号值与预设电压信号值进行比较，确认转换后的电压信号值是否超过预设电压信号值，并在超过后产生一次计数信号。
78.计数模块30可采用fpga控制芯片结合数模转换电路实现，或者其它类似功能的控制芯片。计数时，fpga控制芯片通过数模转换电路连接比较器的负端，并输入预设电压信号值，作为比较器比较的基准；光电探头转换的电压信号通过比较器的正端输入，当该电压信号的高斯波形的峰值高于比较器负端设定电压时，比较器的输出端向fpga控制芯片输出一个高电平，fpga控制芯片接收到该高电平后，进行一次计数。
79.判断模块40可利用激光加工设备原有的工控机实现相关功能，工况机采用串口或其他方式与计数模块30通讯连接。激光加工时，激光加工软件首先估算本次激光加工流程正常激光脉冲个数的范围；加工完成后，激光加工软件读取计数模块30统计的数量，判断计数模块30的计数个数是否在正常范围内，以此来判断本次激光加工的质量是否合格。
80.在一些实施例中，判断模块40还用于确认加工质量不合格后，关闭脉冲激光器，并产生报警信号通知现场操作人员。待现场操作人员处理故障或重新设置激光加工参数后，再重新开始激光加工。
81.以及，判断模块40还用于确认当前激光加工流程的加工质量合格后，自动进入下一激光加工流程，从实现不间断地加工。同时，判断模块40还用于在每次激光加工前，先对计数模块30统计的数量进行清零，确保当前加工流程的计算准确。
82.本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令设置为执行上述实施例中的激光加工监测方法。
83.请参阅图3，本技术还提供了一种激光加工设备，包括：至少一个中央处理器a1(processor)，图3中以一个中央处理器a1为例；存储器a2(memory)；还可以包括显示屏a3、激光加工头a4、脉冲激光器a5、激光加工质量监测组件a6、总线和通信接口(communications interface)。
84.其中，中央处理器a1、存储器a2、显示屏a3、激光加工头a4、脉冲激光器a5、激光加工质量监测组件a6和通信接口可以通过总线完成相互间的通信；显示屏a3设置为显示初始设置模式中预设的用户操作界面，同时显示屏a3还可显示工艺控制窗口；通信接口可以传输信息；中央处理器a1可以调用存储器a2中的逻辑指令，通过控制脉冲激光器a5、激光加工头a4和激光加工质量监测组件a6以执行上述实施例中的方法。
85.中央处理器a1可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器a1还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
86.此外，上述的存储器a2中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的工件销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
87.存储器a2作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本技术实施例中的方法对应的程序指令或模块。中央处理器a1通过运行存储在存储器a2中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。
88.存储器a2可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器a2可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。
89.上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以是非暂态存储介质，包括u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁盘或光盘等等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
90.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本技术的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本技术所附的权利要求的保护范围。