激光加工裝置的激光安全防護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光加工保證方法，特別是一種激光加工裝置的激光安全保證方法，主要用于激光焊接、激光切割、激光打標、激光打孔、激光熱處理、激光成型、激光3D打印等領(lǐng)域中激光加工裝置的激光安全保證。
【背景技術(shù)】
[0002]激光加工通常是利用高功率密度的激光束照射工件，使材料熔化氣化而進行穿孔，切割和焊接等的特種加工，利用激光熱效應(yīng)的激光加工可以稱為激光熱加工。通過激光與被照射材料相互作用，引起材料特性發(fā)生變化而實現(xiàn)加工結(jié)果的加工，也稱為激光加工，利用光特性改變材料性質(zhì)變化的激光加工可以稱為激光冷加工。激光加工按照具體加工動作可以分為激光焊接、激光切割、激光打標、激光打孔、激光熱處理、激光成型、激光3D打印等，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于材料、汽車、電子、電器、航空、冶金、機械制造、輕工業(yè)等領(lǐng)域。在激光加工過程中，激光加工裝置的安全使用也引起了廣泛的關(guān)注，激光加工裝置中激光安全保證方法也是激光加工裝置的重要組成部分。
[0003]在先技術(shù)中，存在激光加工裝置的激光安全防護方法，參見意大利PRMA、武漢金運、武漢楚天、武漢團結(jié)、華工科技、深圳大族等公司的激光加工裝置使用說明和安全使用規(guī)范，以及中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《激光加工機械安全要求》國家標準，標準號:GB/T18490-2001，這些在先激光加工裝置激光安全防護方法具有相當?shù)膬?yōu)點，但是，仍然存在一些本質(zhì)不足:1)安全防護方法針對于裝置使用過程和使用流程中的各個環(huán)節(jié)進行人員行為規(guī)范，如果使用人員未按照規(guī)范進行造作或者使用過程中存在誤操作，流程繁瑣，并且仍然存在受到安全方面威脅和作用的可能;2)在激光加工裝置本身使用的方法為提示警告標示，根據(jù)激光設(shè)備使用激光的特性進行安全等級評估，在設(shè)備上設(shè)置安全警告標示，同樣需要人員對標示有認識，并且具有一定知識背景，需要過程中的人機交互，對裝置靠近人員有要求，導(dǎo)致安全防護存在漏洞;3)缺乏激光加工裝置自身激光安全防護措施，安全保證等級低，并且激光加工裝置沒有實現(xiàn)安全識別和分析的功能、智能化程度低、靈活性差、激光安全防護方法響應(yīng)速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)的不足，提供一種激光加工裝置的激光安全防護方法，具有方法簡單、便于構(gòu)建、不受人員本身因素限制、客觀可靠、無安全隱患、智能化程度高、主動防護、響應(yīng)速度快、模塊化程度高、靈活性強、功能易于擴充、應(yīng)用范圍廣等特點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種激光加工裝置的激光安全防護方法，步驟為:I)構(gòu)建弱光照射模塊和光電檢測分析模塊;2)在激光加工頭激光出射機械邊緣剛性加裝弱光照射模塊和光電檢測分析模塊弱光照射模塊出射光照射激光加工頭激光加工及周邊區(qū)域;3)光電檢測分析模塊檢測被照區(qū)域的物質(zhì)信息和光學(xué)界面運動位置信息，判斷區(qū)域內(nèi)是否存在具有生命體征的信號，并通過硬件來停止激光輸出和激光加工活動，實現(xiàn)激光加工裝置的激光安全防護。
[0006]所述步驟I)的具體方法為:采用檢測光源和照射光學(xué)部件組成弱光照射模塊3，照射光學(xué)部件設(shè)置在檢測光源出射光路上，實現(xiàn)光束整形;采用檢測光學(xué)組件、分光元件、二維光電探測器、濾光元件、成分光電探測器組成光電檢測分析模塊，檢測光學(xué)組件設(shè)置在光電檢測分析模塊光場入射光路上，檢測光學(xué)組件透射光路上設(shè)置分光元件，分光元件將光路分成第一路光束和第二路光路，第一路光束設(shè)置二維光電探測器，第二路光路上依次設(shè)置濾光元件、成分光電探測器。
[0007]所述步驟2)的具體方法為:將弱光照射模塊和光電檢測分析模塊分別安裝在激光激光加工頭激光出射機械邊緣不同位置，激光激光加工頭的激光出射頂端為激光出射口，使弱光照射模塊的出射光束覆蓋到激光加工頭激光加工工作區(qū)域及周邊區(qū)域，并使弱光照射模塊出射光束覆蓋區(qū)域內(nèi)的光場入射光電檢測分析模塊。
[0008]所述步驟3)的具體方法為:使弱光照射模塊中的檢測光源出射光束，經(jīng)過照射光學(xué)部件整形后，照射到激光加工頭激光加工工作區(qū)域及周邊區(qū)域，當操作人員或其身體部分皮膚接近激光加工頭激光加工工作區(qū)域過程中，檢測光源出射光束照射在皮膚上發(fā)生光散射效應(yīng);散射光場經(jīng)過檢測光學(xué)組件入射光電檢測分析模塊；用二維光電探測器采集散斑分布圖，通過分析散斑圖演化過程得到皮膚位置和移動信息，通過濾光元件將能夠體現(xiàn)生命特征的物質(zhì)光譜線透過，由成分光電探測器實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化，得到生命體征物質(zhì)信息信號，光電檢測分析模塊檢測到被照區(qū)域的物質(zhì)信息和光學(xué)界面運動位置信息，在皮膚尚未接近激光加工焦點前，硬件上停止激光輸出和激光加工活動，實現(xiàn)激光加工裝置的激光安全防護。
[0009]所述的步驟I)中的檢測光源為半導(dǎo)體激光器、固體激光器或二極管激光器中的任一種。
[0010]所述的步驟I)中的二維光電探測器為電荷耦合器件或互補金屬氧化物半導(dǎo)體電傳感器。
[0011]所述的步驟I)中的成分光電探測器為光電二極管、雪崩管或光電倍增管中的任一種。
[00?2]所述的步驟3)中的生命特征為血紅蛋白特征、血溶氧特征或血糖特征中的任一種。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1)在先技術(shù)安全防護方法針對于裝置使用過程和使用流程中的各個環(huán)節(jié)進行人員行為規(guī)范，如果使用人員未按照規(guī)范進行造作或者使用過程中存在誤操作，流程繁瑣，并且仍然存在受到安全方面威脅和作用的可能。本發(fā)明基于光電檢測原理，將光學(xué)熒光物質(zhì)分析技術(shù)和光電位置檢測技術(shù)相結(jié)合，在激光激光加工頭激光出射機械邊緣剛性加裝弱光照射模塊和光電檢測分析模塊，通過判斷區(qū)域內(nèi)是否存在具有生命體征的信號，硬件上停止激光輸出和激光加工活動，實現(xiàn)激光加工裝置的激光安全防護，具有方法簡單、便于構(gòu)建、不受人員本身因素限制、客觀可靠等特點；
2)在先技術(shù)激光加工裝置本身使用的方法為提示警告標示，根據(jù)激光設(shè)備使用激光的特性進行安全等級評估，在設(shè)備上設(shè)置安全警告標示，同樣需要人員對標示有認識，并且具有一定知識背景，需要過程中的人機交互，對裝置靠近人員有要求，導(dǎo)致安全防護存在漏洞。本發(fā)明針對激光加工裝置中激光安全核心部件激光加工頭進行模塊化增裝，弱光照射模塊出射光照射激光加工頭激光加工及周邊區(qū)域，光電檢測分析模塊檢測被照區(qū)域的物質(zhì)信息和光學(xué)界面運動位置信息，具有無安全隱患特點；
3)在先技術(shù)本質(zhì)上缺乏激光加工裝置自身激光安全防護措施，安全保證等級低，并且激光加工裝置沒有實現(xiàn)安全識別和分析的功能，智能化程度低，激光安全防護方法相應(yīng)速度慢。本發(fā)明采用直接檢測人員或者具有生命特征的物體只要處在激光加工區(qū)域附近，就進行硬件物理關(guān)閉激光輸出，具有主動防護、響應(yīng)速度快、模塊化程度高、靈活性強、功能易于擴充、應(yīng)用范圍廣等特點。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的激光加工裝置的激光安全防護方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]本發(fā)明的激光加工裝置的激光安全防護方法，如圖1所示，是基于光電檢測原理，將光學(xué)熒光物質(zhì)分析技術(shù)和光電位置檢測技術(shù)相結(jié)合，在激光激光加工頭激光出射機械邊緣剛性加裝弱光照射模塊和光電檢測分析模塊，實現(xiàn)激光加工裝置的激光安全防護。
[0017]本實施例的具體實現(xiàn)步驟為:
步驟(I)構(gòu)建弱光照射模塊3和光電檢測分析模塊4，弱光照射模塊3由檢測光源301和照射光學(xué)部件302，照射光學(xué)部件302設(shè)置在檢測光源301出射光路上，實現(xiàn)光束整形;光電檢測分析模塊4由檢測光學(xué)組件401、分光元件402、二維光電探測器403、濾光元件404、成分光電探測器405構(gòu)成，檢測光學(xué)組件401設(shè)置在光電檢測分析模塊4光場入射光路上，檢測光學(xué)組件401透射光路上設(shè)置有分光元件4