一种避免切割头碰撞的防护方法与流程

本发明涉及一种防护方法，更具体的说是涉及一种避免切割头碰撞的防护方法。

背景技术

激光切割行业中，由于切割面不平或者有其他障碍物，激光切割头的碰撞会经常发生，如果撞到了切割头的本体，在速度比较快的时候很有可能将切割头撞坏，引起巨大的经济损失。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以有效的避免激光切割头撞坏的避免切割头碰撞的防护方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种避免切割头碰撞的防护方法，包括如下步骤：

步骤一，在切割头的侧部设置传感器，并将传感器与驱动切割头的伺服电机通信连接；

步骤二，获取切割头最大移动速度，获取伺服电机最大响应延迟时间，根据以下公式计算出传感器的感知最小安全距离：

d＝s*t；

式中，d为传感器的感知最小安全距离，s为切割头最大移动速度，t为伺服电机最大响应延迟时间；

步骤三，启动传感器在切割头移动时检测切割头前方的障碍物，当传感器在感知最小安全距离内检测到障碍物时，传感器输出信号至伺服电机内，使得伺服电机停止驱动切割头。

作为本发明的进一步改进，所述步骤一中设置传感器的步骤如下：

步骤一一，将传感器的器身安装在切割头最低点的位置上，然后将传感器的检测头向上倾斜与水平面之间形成夹角，以探测斜向上方向上的障碍物；

步骤一二，根据以下公式进一步测算包含了夹角的最终感知最小安全距离：

d’＝d/cos(α)。

式中，d’为最终感知最小安全距离，d为感知最小安全距离，α为检测头与水平面之间夹角的角度。

作为本发明的进一步改进，所述步骤一中的传感器包括作为器身固定在切割头上的固定底座和可绕着固定底座旋转的设置在固定底座上的检测头以及设置在固定底座上驱动检测头随着切割头的运动而旋转的驱动装置，所述检测头与伺服电机通信连接，所述驱动装置与切割头联动，以在切割头移动时驱动检测头旋转至切割头的前方。

作为本发明的进一步改进，所述固定底座包括固定套环和同轴可旋转的套在固定套环上的旋转环，所述旋转环上端的环壁上固定连接有固定杆，该固定杆的一端与旋转环固定连接，另一端背向旋转环斜向上延伸，使得固定杆与水平面之间形成夹角，所述检测头固定在固定杆背向旋转环的一端，所述驱动装置包括驱动杆、旋转轴和驱动轮，所述驱动杆的上端固定在旋转环的下端面上，并与固定杆对称设置，所述旋转轴固定在驱动杆的下端，所述驱动轮单向可旋转的设置在旋转轴上，其旋转前进方向为朝向检测头的方向，当切割头进行切割工作时，驱动轮的轮面与切割面相抵。

作为本发明的进一步改进，所述旋转轴上同轴套接有棘轮，所述驱动轮的轮心开设有旋转孔，该驱动轮通过旋转孔可旋转的套在旋转轴上，所述驱动轮相对于棘轮的一端端面铰接有棘爪，所述棘爪与棘轮相接触，以实现驱动轮单向旋转。

作为本发明的进一步改进，所述驱动杆包括上套管和下套管，所述上套管的上端与旋转环的下端面固定连接，所述下套管的上端可滑移的穿设在上套管的下端，所述旋转轴固定在下套管的下端上，所述下套管的上端封闭设置，所述上套管内同轴穿设有弹簧，所述弹簧的一端与旋转环的下端面固定连接，另一端与下套管的上端面固定连接。

本发明的有益效果，通过步骤一的设置，便可有效的在切割头上设置传感器，然后通过步骤二的设置则是可以有效的确定传感器的检测距离，而通过步骤三的设置，便可实现利用传感器的感应作用来实现在切割头快要碰到障碍物的时候，驱动伺服电机停止运行，避免切割头与障碍物碰撞导致损坏，进而导致巨大的经济损失的问题。

附图说明

图1为本发明的防护方法中的传感器的整体结构图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1所示，本实施例的一种避免切割头碰撞的防护方法，包括如下步骤：

步骤一，在切割头的侧部设置传感器1，并将传感器与驱动切割头的伺服电机通信连接；

步骤二，获取切割头最大移动速度，获取伺服电机最大响应延迟时间，根据以下公式计算出传感器1的感知最小安全距离：

d＝s*t；

式中，d为传感器1的感知最小安全距离，s为切割头最大移动速度，t为伺服电机最大响应延迟时间；

步骤三，启动传感器1在切割头移动时检测切割头前方的障碍物，当传感器1在感知最小安全距离内检测到障碍物时，传感器1输出信号至伺服电机内，使得伺服电机停止驱动切割头，在使用本实施例的方法对于切割头运行的过程中进行防护的时候，首先通过步骤一将传感器1安装到切割头上，并且将传感器1与伺服电机通信连接，之后通过步骤二中的公式计算出传感器1检测障碍物的感知最小安全距离，如此便可避免传感器1检测距离过短导致的伺服电机无法及时响应停止导致的切割头还是会出现碰撞损坏的问题，以及避免传感器1检测距离过大导致的检测到外部无关的障碍物使得切割头停止影响切割效率的问题，之后通过步骤三的设置，便可有效的实现在传感器1检测到障碍物在安全距离内的时候，及时的驱动伺服电机停止运行避免切割头与障碍物进行碰撞了，而步骤二中通过切割头的最大移动速度以及伺服电机最大响应延迟时间相乘的方式计算出感知最小安全距离，如此所得出的距离不会出现在传感器1感应到以后伺服电机响应不及时的问题，例如切割头的最大速度可达200m/min，即s＝3.4mm/ms，根据伺服电机的最大响应延迟t＝8ms，则可以计算光电传感器至少要保证感知的最小安全距离为d＝s*t＝28mm。

作为改进的一种具体实施方式，所述步骤一中设置传感器1的步骤如下：

步骤一一，将传感器1的器身安装在切割头最低点的位置上，然后将传感器1的检测头向上倾斜与水平面之间形成夹角，以探测斜向上方向上的障碍物；

步骤一二，根据以下公式进一步测算包含了夹角的最终感知最小安全距离：

d’＝d/cos(α)。

式中，d’为最终感知最小安全距离，d为感知最小安全距离，α为检测头与水平面之间夹角的角度，为了更好的探测切割头周边的障碍物，需要将其放置位置尽量低，然后以与水平面保持一定角度的方向斜向上探测，如此便可避免出现障碍物高度不高但是能够与切割头相接触，使得传感器1无法有效的检测到这个障碍物，进而出现切割头与障碍物相碰撞损坏导致的巨大经济损失的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述步骤一中的传感器1包括作为器身固定在切割头上的固定底座11和可绕着固定底座11旋转的设置在固定底座11上的检测头12以及设置在固定底座11上驱动检测头12随着切割头的运动而旋转的驱动装置13，所述检测头12与伺服电机通信连接，所述驱动装置13与切割头联动，以在切割头移动时驱动检测头12旋转至切割头的前方，由于现有技术中的传感器1是具有一定的检测角度的，例如光电传感器的检测角度为270度，红外传感器以及超声波传感器的检测角度更小，因此本实施例中的传感器1为光电传感器，即检测头12为光电检测头，如此其便无法全方位的检测障碍物，因此本实施例中通过在切割头运行的过程中，利用驱动装置13与之相联动的方式来实现使得检测头12一直是处于切割头运行的前方的，因此检测头12便能够一直检测切割头前方的障碍物，避免切割头在移动的过程中与障碍物出现碰撞的问题，至于其他方位的障碍物切割头在移动的过程中不会接触，如此便不做考虑，当然本实施例中也可以采用设置两个检测头12的方式来实现360度全方位检测。

作为改进的一种具体实施方式，所述固定底座11包括固定套环111和同轴可旋转的套在固定套环111上的旋转环112，所述旋转环112上端的环壁上固定连接有固定杆1121，该固定杆1121的一端与旋转环112固定连接，另一端背向旋转环112斜向上延伸，使得固定杆1121与水平面之间形成夹角，所述检测头12固定在固定杆1121背向旋转环112的一端，所述驱动装置13包括驱动杆131、旋转轴132和驱动轮133，所述驱动杆131的上端固定在旋转环112的下端面上，并与固定杆1121对称设置，所述旋转轴132固定在驱动杆131的下端，所述驱动轮133单向可旋转的设置在旋转轴132上，其旋转前进方向为朝向检测头12的方向，当切割头进行切割工作时，驱动轮133的轮面与切割面相抵，在安装传感器1的过程中，则是将固定套环111通过螺旋或是其他方式套接固定在切割头上，与圆柱状的切割头同轴固定，而相应的旋转环112和驱动杆131以及旋转轴132和驱动轮133也会随着一起固定到切割头上，随着切割头运动，然而由于驱动轮133在切割头运动的过程中，是与切割面相抵的，因此在摩擦力的作用下，驱动轮133会旋转，而且由于驱动轮133是单向可旋转的设置在旋转轴132上的，并且旋转前进的方向是对着检测头12的，因此在切割头运动的过程中，驱动轮133与切割面之间摩擦力以及与旋转轴132之间单向阻碍的作用下，就会驱使驱动轮133旋转的前进方向与切割头之间的前进方向是相同，那么由于驱动杆131和检测头12是相对设置的，如图1中所示，检测头12和驱动杆131分别在旋转环112的两端，因此驱动轮133会使得检测头12保持一直处于切割头运动方向的前方，如此便可保证检测头12所检测到的障碍物都是处于切割头前方，因此便可有效的避免现有技术中因为切割头碰撞导致的切割头损坏的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述旋转轴132上同轴套接有棘轮1321，所述驱动轮133的轮心开设有旋转孔，该驱动轮133通过旋转孔可旋转的套在旋转轴132上，所述驱动轮133相对于棘轮1321的一端端面铰接有棘爪1331，所述棘爪1331与棘轮1321相接触，以实现驱动轮133单向旋转，通过棘轮1321和棘爪1331的设置，便可有效的通过棘爪1331单向抓取棘轮1321上的齿的方式，便可有效的实现驱动轮133的单向旋转，且整体结构简单，容易实现。

作为改进的一种具体实施方式，所述驱动杆131包括上套管1311和下套管1312，所述上套管1311的上端与旋转环112的下端面固定连接，所述下套管1312的上端可滑移的穿设在上套管1311的下端，所述旋转轴132固定在下套管1312的下端上，所述下套管1312的上端封闭设置，所述上套管1311内同轴穿设有弹簧2，所述弹簧2的一端与旋转环112的下端面固定连接，另一端与下套管1312的上端面固定连接，通过将驱动杆131设置成上套管1311和下套管1312以及弹簧2的方式，便可有效的实现提供一个弹性可伸缩的驱动杆131的效果，保持驱动轮133与切割面之间的抵触，使得在切割头移动的时候，驱动轮133能够有效的随之旋转，进而保持检测头12一直是处于切割头移动的前方，如此很好的实现了利用检测头12检测前方的障碍物，并且在检测到以后，及时的停止伺服电机，避免现有技术中因为切割头与障碍物碰撞导致的切割头损坏的问题，同时本实施例中可以采用将下套管1312下部分弯折的方式，使得旋转环112的重心与旋转轴132的重心偏离，以实现在切割头移动的过程中，驱动轮133能够很好的驱使旋转环112进行旋转了。

综上所述，本实施的防护方法，通过步骤一、步骤二和步骤三的设置，便可有效的实现在切割头设置传感器1，同时设定传感器1的感知最小安全距离，之后通过传感器1的检测作用来实现在切割头移动前方检测障碍物，然后在检测到障碍物的时候，驱动伺服电机停止运行，避免出现切割头与障碍物碰撞导致损坏的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。