[发明专利]用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统

说明书

本发明提供了一种用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统，其中的控制方法包括，获取图像采集装置采集的至少两张目标图像，所述至少两张目标图像包括同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像；根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工时激光焦点的实际位置相对于所需位置的偏移情况；根据所述加工偏移信息，控制激光的工作参数，所述工作参数包括以下至少之一：所述激光切割头的喷嘴所输出的激光的强度、所述激光焦点的位置参数；可同时获得同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像，算法简单、精确度高，实现对激光焦点位置的实时监控与闭环调整。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，尤其涉及一种用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统。

背景技术

激光加工过程中，激光焦点相对于喷嘴和加工件的位置，会影响切割质量。尤其在氧气辅助碳钢切割过程中，不合适的焦点位置，会影响用于排渣的割缝宽度，或高能激光束与辅助气体的同轴度，导致断面粗糙、毛刺挂渣、四边不一致等现象。高功率激光切割过程中，随着加工时间增加，镜片、镜筒等部件吸收并积累的热量会持续增加，透镜自身的“热透镜效应”和镜筒受热不均造成的形变，都会引起焦点位置变化，影响切割质量。

现有技术中，采用以下方式监控加工区域的图像：

1)对于加工区域的图像采集采用脉冲间隔照明的方式，间隔地获取有、无照明的图像序列，经过软件配准后，进行分析，脉冲照明与采集、配准控制程序复杂，并且采样帧率降低，图像不同步；

2)采用二向色镜、空心反射镜等装置，将收集到的过程辐射按照波长分成多路，通过多个相机或传感器阵列实现同步采集，实现成本高，且不同相机之间数据匹配难度大。

发明内容

本发明提供一种用于监控和调整激光加工的控制方法、控制器、系统，以解决算法复杂以及精确度不高的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于监控和调整激光加工的控制方法，包括：

获取图像采集装置采集的至少两张目标图像，所述至少两张目标图像包括同一时刻的激光作用区域的含照明光图像与无照明光图像；

根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，所述加工偏移信息表征了激光加工时激光焦点的实际位置相对于所需位置的偏移情况；

根据所述加工偏移信息，控制激光的工作参数，所述工作参数包括以下至少之一：

所述激光切割头的喷嘴所输出的激光的强度、所述激光焦点的位置参数。

可选的，所述含照明光图像包括：

表征喷嘴轮廓的像素部分；

表征熔池的像素部分；

所述无照明光图像包括：

表征熔池的像素部分。

可选的，根据所述至少两张目标图像，确定加工偏移信息，包括：

根据所述至少两张目标图像，确定所述喷嘴的喷嘴轮廓信息以及所述熔池的熔池轮廓信息；所述喷嘴轮廓信息表征了喷嘴轮廓的像素点在图像坐标系中的位置，所述熔池轮廓信息表征了熔池轮廓的像素点在所述图像坐标系中的位置；

根据所述喷嘴轮廓信息和所述熔池轮廓信息，确定所述加工偏移信息。

可选的，根据所述至少两张目标图像，确定所述喷嘴的喷嘴轮廓信息以及所述熔池的熔池轮廓信息，包括：

根据所述含照明光图像中各像素点的灰度值，以及喷嘴轮廓对应的像素阈值，在所述含照明光图像中确定所述喷嘴轮廓信息；