一種激光振鏡的反射鏡片的故障監(jiān)測方法與流程
1.本技術(shù)涉及激光振鏡領(lǐng)域，尤其是一種激光振鏡的反射鏡片的故障監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
2.激光振鏡在工作過程中，激光束入射到兩個(gè)反射鏡片上，通過控制反射鏡片的反射角度可以實(shí)現(xiàn)激光束的偏轉(zhuǎn)，使得激光束的聚焦點(diǎn)按所需要求運(yùn)動(dòng)，是工業(yè)加工領(lǐng)域的重要器件。
3.但是在長時(shí)間的激光加工應(yīng)用過程中，反射鏡片持續(xù)工作在高功率的激光束的照射狀態(tài)下，反射鏡片的鍍膜損壞、反射鏡片的反射面積聚灰塵、激光束功率過高等原因都可能導(dǎo)致反射鏡片出現(xiàn)發(fā)熱燒毀等故障問題，而一旦反射鏡片出現(xiàn)故障，就會(huì)損壞激光振鏡內(nèi)部其他光學(xué)器件或者損壞激光器，影響整個(gè)激光加工應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.本技術(shù)人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種激光振鏡的反射鏡片的故障監(jiān)測方法，本技術(shù)的技術(shù)方案如下：
5.一種激光振鏡的反射鏡片的故障監(jiān)測方法，該故障監(jiān)測方法包括：
6.通過安裝在激光振鏡內(nèi)部的非接觸式溫度傳感器采集激光振鏡的工作溫度參數(shù)，采集到的工作溫度參數(shù)包括激光振鏡的x軸反射鏡片區(qū)域的第一鏡片區(qū)域溫度以及y軸反射鏡片區(qū)域的第二鏡片區(qū)域溫度；
7.當(dāng)基于采集到的工作溫度參數(shù)檢測到存在至少一個(gè)反射鏡片處于故障狀態(tài)時(shí)，控制激光振鏡停止工作并輸出故障反饋信號(hào)，故障反饋信號(hào)用于指示反射鏡片的故障狀態(tài)。
8.其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，基于采集到的工作溫度參數(shù)檢測是否有反射鏡片處于故障狀態(tài)的方法包括：
9.當(dāng)檢測到第一鏡片區(qū)域溫度達(dá)到故障溫度閾值時(shí)，確定x軸反射鏡片過溫異常而處于故障狀態(tài)；當(dāng)檢測到第二鏡片區(qū)域溫度達(dá)到故障溫度閾值時(shí)，確定y軸反射鏡片過溫異常而處于故障狀態(tài)；
10.則輸出的故障反饋信號(hào)用于指示對應(yīng)的反射鏡片過溫異常而處于故障狀態(tài)。
11.其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，兩個(gè)反射鏡片分別安裝在激光振鏡內(nèi)部的鏡架上，基于采集到的工作溫度參數(shù)檢測是否有反射鏡片處于故障狀態(tài)的方法包括：
12.當(dāng)檢測到第一鏡片區(qū)域溫度和第二鏡片區(qū)域溫度之間的溫差達(dá)到溫差閾值時(shí)，且第一鏡片區(qū)域溫度和第二鏡片區(qū)域溫度中存在至少一個(gè)鏡片區(qū)域溫度達(dá)到參考溫度閾值而未達(dá)到預(yù)警溫度閾值時(shí)，確定存在至少一個(gè)反射鏡片在對應(yīng)的鏡架上的安裝狀態(tài)異常而處于故障狀態(tài)；
13.則輸出的故障反饋信號(hào)用于指示存在反射鏡片在對應(yīng)的鏡架上的安裝狀態(tài)異常而處于故障狀態(tài)。
14.其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，采集到的激光振鏡的工作溫度參數(shù)還包括激光振鏡的空
腔區(qū)域的內(nèi)部腔體溫度，空腔區(qū)域包括激光振鏡內(nèi)部除兩個(gè)反射鏡片區(qū)域之外的區(qū)域；方法還包括：
15.當(dāng)檢測到第一鏡片區(qū)域溫度達(dá)到預(yù)警溫度閾值而未達(dá)到故障溫度閾值，且第二鏡片區(qū)域溫度達(dá)到預(yù)警溫度閾值而未達(dá)到故障溫度閾值，且內(nèi)部腔體溫度達(dá)到腔體溫度閾值時(shí)，控制激光振鏡停止工作并輸出預(yù)警信號(hào)。
16.其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，采集激光振鏡的工作溫度參數(shù)的方法包括：
17.利用激光振鏡內(nèi)部朝向x軸反射鏡片的反射面背部安裝的第一溫度傳感器采集第一鏡片區(qū)域溫度；
18.利用激光振鏡內(nèi)部朝向y軸反射鏡片的反射面背部安裝的第二溫度傳感器采集第二鏡片區(qū)域溫度；
19.利用激光振鏡內(nèi)部朝向空腔區(qū)域安裝的第三溫度傳感器采集內(nèi)部腔體溫度；
20.其中，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器均為非接觸式溫度傳感器。
21.其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，三個(gè)溫度傳感器均通過激光振鏡的串行總線接口接入激光振鏡的振鏡控制系統(tǒng)的串行總線，且振鏡控制系統(tǒng)通過串行總線讀取三個(gè)溫度傳感器采集到的工作溫度參數(shù)，振鏡控制系統(tǒng)用于執(zhí)行故障監(jiān)測方法。
22.其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，非接觸式溫度傳感器為紅外溫度傳感器。
23.本技術(shù)的有益技術(shù)效果是：
24.本技術(shù)公開了一種激光振鏡的反射鏡片的故障監(jiān)測方法，該故障監(jiān)測方法采用非接觸式測溫方式采集兩個(gè)反射鏡片區(qū)域的溫度，并通過邏輯判斷即可在檢測到反射鏡片出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)控制激光振鏡停機(jī)并提示，從而避免激光振鏡在反射鏡片過溫異常或安裝異常狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致的損壞，有利于提高激光振鏡的運(yùn)行可靠性。
25.該方法還可以結(jié)合激光振鏡內(nèi)部空腔區(qū)域的溫度，在反射鏡片還未出現(xiàn)過溫異常或安裝異常時(shí)及時(shí)控制激光振鏡停機(jī)并預(yù)警，從而便于提前對可能出現(xiàn)故障的反射鏡片進(jìn)行更換或維護(hù)，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警保護(hù)功能。
26.該方法針對激光振鏡中反射鏡片高速擺動(dòng)的工作特性，采用非接觸式測溫方式，結(jié)合振鏡控制系統(tǒng)串行總線接口配合相應(yīng)的控制邏輯設(shè)計(jì)，針對反射鏡片可能出現(xiàn)的各種故障情況都可以實(shí)現(xiàn)檢測，且可以適用于模擬振鏡和數(shù)字振鏡，兼容性和通用性較高。
27.該方法還可以實(shí)現(xiàn)密閉殼體內(nèi)無法人眼或視覺檢測的激光振鏡中反射鏡片非接觸式溫度檢測及保護(hù)方法，特別適用于鏡片擺動(dòng)范圍較小的高功率高頻激光擺動(dòng)振鏡。
附圖說明
28.圖1是本技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的故障監(jiān)測方法的流程示意圖。
29.圖2是本技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中的控制邏輯示意圖。
30.圖3是本技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中針對的激光振鏡的內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)示意圖。
31.圖4是本技術(shù)一個(gè)實(shí)施例中三個(gè)溫度傳感器掛載在振鏡控制系統(tǒng)的串行總線上的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
32.下面結(jié)合附圖對本技術(shù)的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明。
33.本技術(shù)公開了一種激光振鏡的反射鏡片的故障監(jiān)測方法，請參考圖1所示的流程示意圖以及圖2所示的控制邏輯示意圖，該故障監(jiān)測方法包括如下步驟：
34.步驟120，通過安裝在激光振鏡內(nèi)部的非接觸式溫度傳感器采集激光振鏡的工作溫度參數(shù)。
35.在一個(gè)實(shí)施例中，采集到的工作溫度參數(shù)至少包括激光振鏡的x軸反射鏡片區(qū)域的第一鏡片區(qū)域溫度t1以及y軸反射鏡片區(qū)域的第二鏡片區(qū)域溫度t2。對于激光振鏡的應(yīng)用場景，由于兩個(gè)反射鏡片在正常工作過程中處于高速擺動(dòng)狀態(tài)，常規(guī)的在反射鏡片上粘貼熱電偶等方式很難適用于該場景，因此本技術(shù)使用非接觸式溫度傳感器、利用非接觸式的方式檢測反射鏡片區(qū)域的鏡片區(qū)域溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，非接觸式溫度傳感器為紅外溫度傳感器。
36.本技術(shù)的故障監(jiān)測方法的一種應(yīng)用場景圖如圖3所示，常規(guī)的激光振鏡內(nèi)部包括x軸反射鏡片1和y軸反射鏡片2，兩個(gè)反射鏡片分別安裝在激光振鏡內(nèi)部的鏡架3、4上。本技術(shù)針對的激光振鏡在此基礎(chǔ)上，還在激光振鏡內(nèi)部安裝有非接觸式溫度傳感器，包括：在激光振鏡內(nèi)部朝向x軸反射鏡片1的反射面背部安裝的第一溫度傳感器5，以及在激光振鏡內(nèi)部朝向y軸反射鏡片2的反射面背部安裝的第二溫度傳感器6。第一溫度傳感器5和第二溫度傳感器6均為非接觸式溫度傳感器，可以采用各種方法固定在激光振鏡內(nèi)部。則通過第一溫度傳感器5可以非接觸式采集第一鏡片區(qū)域溫度t1，通過第二溫度傳感器6可以非接觸式采集第二鏡片區(qū)域溫度t2。
37.當(dāng)反射鏡片正確安裝在對應(yīng)的鏡架上時(shí)，溫度傳感器采集的是反射鏡片的反射面背部的溫度作為相應(yīng)的鏡片區(qū)域溫度。由于反射鏡片的反射率通常在99.5％以上，正常工作情況下絕大部分的激光束的能量均被反射鏡片反射掉，用于反射鏡片自身發(fā)熱的能量較少，因此溫度傳感器所采集到的鏡片區(qū)域溫度是每預(yù)定時(shí)長內(nèi)反射鏡片累計(jì)發(fā)熱產(chǎn)生達(dá)到的溫度。
38.在另一個(gè)實(shí)施例中，本技術(shù)針對的激光振鏡在此基礎(chǔ)上，如圖3所示，還包括在激光振鏡內(nèi)部朝向空腔區(qū)域安裝的第三溫度傳感器7，空腔區(qū)域包括激光振鏡內(nèi)部除兩個(gè)反射鏡片區(qū)域之外的區(qū)域，比如圖3以第三溫度傳感器7朝向兩個(gè)反射鏡片之間的區(qū)域的情況為例。第三溫度傳感器7也是非接觸式溫度傳感器，也可以采用各種方法固定在激光振鏡內(nèi)部。則該步驟在采集激光振鏡的工作溫度參數(shù)時(shí)，還包括利用第三溫度傳感器7采集到的激光振鏡的空腔區(qū)域的內(nèi)部腔體溫度t3。這里的激光振鏡包括模擬振鏡和數(shù)字振鏡，適用性和兼容性較高。
39.基于圖3所示的在激光振鏡內(nèi)部增加三個(gè)溫度傳感器的結(jié)構(gòu)，如圖4所示，這三個(gè)溫度傳感器均通過激光振鏡的串行總線接口接入激光振鏡的振鏡控制系統(tǒng)的串行總線，且振鏡控制系統(tǒng)通過串行總線讀取三個(gè)溫度傳感器采集到的工作溫度參數(shù)。這里的串行總線根據(jù)振鏡控制系統(tǒng)實(shí)際使用的串行總線可以比如是i2c總線等等。本技術(shù)的故障監(jiān)測方法即為振鏡控制系統(tǒng)執(zhí)行的方法，振鏡控制系統(tǒng)的串行總線掛載上述多個(gè)溫度傳感器，從而可以方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
40.步驟140，當(dāng)基于采集到的工作溫度參數(shù)檢測到存在至少一個(gè)反射鏡片處于故障
狀態(tài)時(shí)，控制激光振鏡停止工作并輸出故障反饋信號(hào)，故障反饋信號(hào)用于指示反射鏡片的故障狀態(tài)。為了降低噪聲影響，在采集到工作溫度參數(shù)后，一般還會(huì)首先進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波以降低噪聲影響。
41.在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)檢測到第一鏡片區(qū)域溫度t1達(dá)到故障溫度閾值tmax1時(shí)，確定x軸反射鏡片過溫異常而處于故障狀態(tài)；當(dāng)檢測到第二鏡片區(qū)域溫度t2達(dá)到故障溫度閾值tmax1時(shí)，確定y軸反射鏡片過溫異常而處于故障狀態(tài)。則輸出的故障反饋信號(hào)用于指示對應(yīng)的反射鏡片過溫異常而處于故障狀態(tài)。反射鏡片的過溫異常可能是多種情況引起的，包括當(dāng)反射鏡片的鍍膜損傷而導(dǎo)致對激光束的反射率降低時(shí)會(huì)導(dǎo)致溫度異常升高而產(chǎn)生過溫異常，以及當(dāng)反射鏡片的反射面積灰時(shí)會(huì)導(dǎo)致溫度異常升高而產(chǎn)生過溫異常，以及當(dāng)照射到反射鏡片表面的激光束的功率過高時(shí)也會(huì)導(dǎo)致溫度異常升高而產(chǎn)生過溫異常，當(dāng)反射鏡片因?yàn)樯鲜龆喾N常見的情況而過溫異常時(shí)，利用本技術(shù)的方法可以及時(shí)監(jiān)測到并及時(shí)觸發(fā)停機(jī)保護(hù)，以避免反射鏡片過溫異常而對整個(gè)激光振鏡的影響。
42.在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)檢測到第一鏡片區(qū)域溫度t1和第二鏡片區(qū)域溫度t2之間的溫差達(dá)到溫差閾值
△
tmax時(shí)，也即|t1-t2|≥
△
tmax，且第一鏡片區(qū)域溫度t1和第二鏡片區(qū)域溫度t2中存在至少一個(gè)鏡片區(qū)域溫度達(dá)到參考溫度閾值tmax4而未達(dá)到預(yù)警溫度閾值tmax2時(shí)，確定存在至少一個(gè)反射鏡片在對應(yīng)的鏡架上的安裝狀態(tài)異常而處于故障狀態(tài)，tmax4＜tmax2＜tmax1。則輸出的故障反饋信號(hào)用于指示存在反射鏡片在對應(yīng)的鏡架上的安裝狀態(tài)異常而處于故障狀態(tài)。當(dāng)兩個(gè)反射鏡片均準(zhǔn)確安裝在對應(yīng)的鏡架上時(shí)，采集到的兩個(gè)鏡片區(qū)域溫度在溫度閾值
△
tmax限定的誤差范圍內(nèi)相等，這里的溫度閾值
△
tmax可以自定義設(shè)置，由于彌補(bǔ)溫度傳感器的自身固有誤差以及安裝誤差。當(dāng)兩個(gè)鏡片區(qū)域溫度之間的溫差達(dá)到溫差閾值
△
tmax時(shí)，且t1和t2中有至少一個(gè)達(dá)到參考溫度閾值tmax4時(shí)，可以確定有反射鏡片未準(zhǔn)確安裝在對應(yīng)的鏡架上。反射鏡片在對應(yīng)的鏡架上的安裝狀態(tài)異常的情況包括：反射鏡片從鏡架上脫落和/或，反射鏡片出現(xiàn)碎裂。
43.在另一個(gè)實(shí)施例中，除了可以在反射鏡片出現(xiàn)過溫異常或安裝狀態(tài)異常的情況時(shí)停機(jī)并故障反饋信號(hào)之外，還可以在反射鏡片出現(xiàn)上述問題之前提前停機(jī)保護(hù)并預(yù)警。則該實(shí)施例還需要結(jié)合內(nèi)部腔體溫度t3，當(dāng)檢測到第一鏡片區(qū)域溫度t1達(dá)到預(yù)警溫度閾值tmax2而未達(dá)到故障溫度閾值tmax1，且第二鏡片區(qū)域溫度t2達(dá)到預(yù)警溫度閾值tmax2而未達(dá)到故障溫度閾值tmax1，且內(nèi)部腔體溫度t3達(dá)到腔體溫度閾值tmax3時(shí)，控制激光振鏡停止工作并輸出預(yù)警信號(hào)，該預(yù)警信號(hào)用于指示當(dāng)激光振鏡繼續(xù)工作時(shí)，反射鏡片可能出現(xiàn)上述過溫異常或安裝異常的情況。該實(shí)施例可以在反射鏡片實(shí)際出現(xiàn)故障之前就實(shí)現(xiàn)預(yù)警，從而可以在發(fā)生故障之前就及時(shí)更換或維護(hù)。
44.請參考圖2所示的控制邏輯示意圖，利用兩個(gè)比較器comp1和comp2對第一鏡片區(qū)域溫度t1和第二鏡片區(qū)域溫度t2分別與故障溫度閾值tmax1比較，再經(jīng)過或門后，當(dāng)有至少一個(gè)鏡片區(qū)域溫度達(dá)到tmax1即為使得q1輸出高電平，實(shí)現(xiàn)對過溫異常的檢測。利用兩個(gè)比較器comp6和comp7對t1和t2分別與參考溫度閾值tmax4比較，比較的結(jié)果經(jīng)過或門后輸入與門，利用comp8對t1和t2進(jìn)行比較的結(jié)果也輸入同一個(gè)與門，則當(dāng)t1和t2之間的溫差達(dá)到溫差閾值
△
tmax時(shí)且存在至少一個(gè)鏡片區(qū)域溫度達(dá)到tmax4時(shí)，會(huì)使得q2輸出高電平，實(shí)現(xiàn)對反射鏡片的安裝狀態(tài)的檢測。比較器comp5對內(nèi)部腔體溫度t3和腔體溫度閾值tmax3進(jìn)行比較，比較器comp3和comp4對t1和t2分別與預(yù)警溫度閾值tmax2比較，comp3、comp4和comp5
的輸出均接入同一個(gè)與門，則當(dāng)q3輸出高電平時(shí)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)警檢測。
45.以上所述的僅是本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，本技術(shù)不限于以上實(shí)施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本技術(shù)的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
