电路板的温控方法、激光切割头及激光切割系统与流程

1.本发明属于激光切割技术领域，特别是涉及一种电路板的温控方法、激光切割头及激光切割系统。


背景技术：

2.随着激光技术的不断发展，激光切割机的应用也越来越广泛。激光切割机是将从激光器射出的激光，经管路系统聚焦成高功率密度的切割激光束，切割激光束经激光切割头照射在工件表面，使工件表面达到熔点或沸点，以达到激光切割工件的作用。激光切割头中设置有电路板，且激光切割头在运行的过程中会产生高温，或者因环境等原因处于低温状态，为了保证电路板的正常运行，此时需要对电路板进行升温或降温处理。
3.现有技术中，激光切割头内的电路板通常是使用风冷的形式进行降温的，但是，风冷降温的方式存在着降温效率低、降温精度低等问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例解决了激光切割系统存在的激光电路板通过风冷降温的方式所存的降温效率低、降温精度低等问题，提供了一种电路板的温控方法、激光切割头及激光切割系统。
5.鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种激光切割头，包括喷嘴、陶瓷环、电路板、半导体调温片以及设有安装槽和第一通风孔的电容传感器；所述第一通风孔的一端连通风冷系统，所述第一通风孔的另一端连通所述陶瓷环，所述陶瓷环远离所述第一通风孔的一端连通所述喷嘴，所述半导体调温片安装在所述安装槽的内侧壁上靠近第一通风孔的一侧，所述电路板贴合连接在所述半导体调温片远离所述第一通风孔的一侧，且所述电路板与所述风冷系统以及所述半导体调温片均电连接。
6.可选地，所述激光切割头还包括锁紧环，所述陶瓷环通过所述锁紧环连接所述电容传感器。
7.可选地，所述激光切割头还包括用于密封所述安装槽的密封垫，所述密封垫密封安装在所述安装槽的开口处。
8.可选地，所述电容传感器上还设有连通孔，所述激光切割头还包括信号接头和安装在所述连通孔中的信号线，所述信号接头通过所述信号线连接所述陶瓷环。
9.本发明实施例中，所述半导体调温片安装在所述安装槽的内侧壁上靠近第一通风孔的一侧，所述电路板贴合连接在所述半导体调温片远离所述第一通风孔的一侧；风冷系统可以通过往所述第一通风孔中输送冷却气，起到冷却电路板的技术效果；所述电路板可以控制所述半导体调温片中的电流方向，从而可以控制所述半导体调温片制热或制冷，且可以通过控制所述半导体调温片的电流的大小，达到控制半导体调温片的制冷速率或制热速率等，起到了精准控制所述电路板的温度的技术效果。并且，该激光切割头的体积小、结构简单、制造成本低。
10.本发明另一实施例还提供了一种电路板的温控方法，所述电路板的温控方法运用于上述的激光切割头，所述电路板的温控方法包括：
11.在激光切割头的工作过程中，实时检测所述电路板的第一温度；
12.当检测到所述第一温度大于或等于预设高温阈值时，控制风冷系统从所述第一通风孔中吹入冷风以对所述电路板进行风冷处理，并在风冷处理第一预设时长后检测所述电路板的第二温度；
13.在确认所述第二温度小于所述第一温度且大于预设安全温度范围的最大值之后，若所述第一温度和所述第二温度之间的差值小于预设降温差值，则控制所述风冷系统从所述第一通风孔中吹入的冷风，同时控制所述半导体调温片降温以对电路板进行双重制冷处理；所述预设安全温度范围的最大值小于预设高温阈值；
14.实时检测双重制冷处理后所述电路板的第三温度，并在所述第三温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述风冷系统停止吹入冷风，并停止对所述半导体调温片降温。
15.可选地，在确认所述第二温度小于所述第一温度且大于预设安全温度范围的最大值之后，还包括：
16.若所述第一温度和所述第二温度之间的差值大于或等于预设降温差值，则控制所述风冷系统对所述电路板进行继续风冷处理，并实时检测风冷处理后所述电路板的第四温度；
17.在所述第四温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述风冷系统停止吹入冷风。
18.可选地，所述在风冷处理第一预设时长后检测所述电路板的第二温度之后，还包括：
19.在确认所述第二温度大于或等于所述第一温度时，检测连接所述电路板的温度采集电路是否故障，同时检测所述风冷系统的气压是否在预设气压范围内；
20.当检测到所述温度采集电路存在故障，或/和所述风冷系统的气压不在预设气压范围内时，控制所述激光切割头停止工作，并执行警报操作；
21.当检测到所述温度采集电路没有故障，且所述风冷系统的气压在预设气压范围内时，控制所述半导体调温片和所述风冷系统对电路板进行双重制冷处理。
22.可选地，所述实时检测所述电路板的第一温度之后，还包括：
23.当检测到所述第一温度小于或等于预设低温阈值时，控制所述半导体调温片对所述电路板进行加热处理，并在加热处理第二预设时长后检测所述电路板的第五温度；所述预设低温阈值小于所述预设安全温度范围的最小值；
24.在确认所述第五温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述半导体调温片停止对所述电路板进行加热。
25.可选地，所述在加热处理第二预设时长后检测所述电路板的第五温度之后，还包括：
26.在确认所述第五温度小于或等于所述第一温度时，检测连接电路板的温度采集电路是否故障；
27.当检测到所述温度采集电路存在故障时，控制所述激光切割头停止工作，并执行警报操作；
28.当检测到所述温度采集电路不存在故障时，继续控制所述半导体调温片对所述电路板进行加热处理，直至确认所述第五温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述半导体调温片停止对所述电路板进行加热。
29.本发明实施例中，当检测到所述第一温度大于或等于预设高温阈值时，控制风冷系统从所述第一通风孔中吹入冷风以对所述电路板进行风冷处理，并在风冷处理第一预设时长后检测所述电路板的第二温度；在确认所述第二温度小于所述第一温度且大于预设安全温度范围的最大值之后，若所述第一温度和所述第二温度之间的差值小于预设升温差值，则控制所述风冷系统从所述第一通风孔中吹入的冷风，同时控制所述半导体调温片降温以对电路板进行双重制冷处理；实时检测双重制冷处理后所述电路板的第三温度，并在所述第三温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述风冷系统停止吹入冷风，并停止对所述半导体调温片降温。该电路板的制冷处理是以风冷系统的风冷处理为主，以半导体调温片的降温处理为辅；当风冷系统对电路板的风冷处理不能使电路板的温度降低至预设安全温度范围时，所述半导体调温片和所述风冷系统对电路板进行双重制冷处理，从而加大电路板的冷却速度，保证了电路板的冷却效果。此外，半导体调温片具有体积小、无污染、热惯性小、制冷制热快等优点，可以通过所述电路板来控制半导体调温片的电流的大小，进而精准地控制半导体调温片的制冷量或制热量，提高了电路板的温控精度。
30.本发明又一实施例还提供了一种激光切割系统，包括风冷系统、控制模块以及激光切割头；所述控制模块连接所述电路板、所述半导体调温片以及所述风冷系统；所述控制模块用于执行上述的电路板的温控方法。
附图说明
31.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
32.图1为本发明一实施例提供的激光切割头的剖视图；
33.图2为激光切割系统的示意图；
34.图3为电路板的温控方法的流程图。
35.说明书中的附图标记如下：
36.1、喷嘴；11、第三通风孔；2、陶瓷环；21、第二通风孔；3、电容传感器；31、安装槽；32、第一通风孔；33、连通孔；4、电路板；5、半导体调温片；6、锁紧环；7、密封垫；8、信号接头；9、信号线；10、风冷系统。
具体实施方式
37.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。
39.如图1和图2所示，本发明一实施例提供了一种激光切割头，包括喷嘴1、陶瓷环2、
电路板4、半导体调温片5以及设有安装槽31和第一通风孔的电容传感器3；所述第一通风孔32的一端连通风冷系统10，所述第一通风孔32的另一端连通所述陶瓷环2，所述陶瓷环2远离所述第一通风孔32的一端连通所述喷嘴，所述半导体调温片5安装在所述安装槽31的内侧壁上靠近第一通风孔32的一侧，所述电路板4贴合连接在所述半导体调温片5远离所述第一通风孔32的一侧，且所述电路板4与所述风冷系统10以及所述半导体调温片5均电连接。可以理解地，所述陶瓷环2上设有第二通风孔21，所述喷嘴1上设有第三通风孔11，所述第二通风孔21的一端连通所述第一通风孔32，所述第二通风孔21的另一端连通所述第三通风孔11。风冷系统10通入的冷却风可以通过所述第一通风孔32和所述第二通风孔21从第三通风孔11流出，从而可以同时起到冷却所述电容传感器3、所述陶瓷环2以及所述喷嘴的作用。另外，所述激光切割头射出的激光可以依次通过所述第一通风孔32和所述第二通风孔21从第三通风孔11射出，从而完成激光切割的工作。
40.具体地，所述第一通风孔32位于所述电容传感器3的中心位置，且所述第一通风孔32与所述安装槽31不连通；所述第二通风孔21位于所述陶瓷环2的中心位置，所述第三通风孔11位于所述喷嘴1的中心位置，且所述半导体调温片5贴附在所述安装槽31的内侧壁上，所述电路板4贴附在所述半导体调温片5上。
41.进一步地，所述电路板4与所述风冷系统10以及所述半导体调温片5均电连接，从而所述电路板4可以控制所述所述风冷系统10和所述半导体调温片5的工作状态。
42.本发明实施例中，所述半导体调温片5安装在所述安装槽31的内侧壁上靠近第一通风孔32的一侧，所述电路板4贴合连接在所述半导体调温片5远离所述第一通风孔32的一侧；风冷系统10可以通过往所述第一通风孔32中输送冷却气，起到冷却电路板4的技术效果；所述电路板4可以控制所述半导体调温片5中的电流方向，从而可以控制所述半导体调温片5制热或制冷，且可以通过控制所述半导体调温片5的电流的大小，达到控制半导体调温片5的制冷速率或制热速率等，起到了精准控制所述电路板4的温度的技术效果。并且，该激光切割头的体积小、结构简单、制造成本低。
43.在一实施例中，如图1所示，所述激光切割头还包括锁紧环6，所述陶瓷环2通过所述锁紧环6连接所述电容传感器3。可以理解地，所述锁紧环6与所述电容传感器3螺纹连接，并将所述陶瓷环2压紧在所述电容传感器3上。本实施例中，所述锁紧环6的设计，便于该激光切割头的拆装。
44.在一实施例中，如图1所示，所述激光切割头还包括用于密封所述安装槽31的密封垫7，所述密封垫7密封安装在所述安装槽31的开口处。可以理解地，所述安装槽31设置在所述电容传感器3远离所述喷嘴的一端，且所述安装槽31为开口式结构；将所述半导体调温片5和所述电路板4安装在所述安装槽31中后，在通过所述密封垫7将所述安装槽31密封。本实施例中，所述安装槽31的加工简单，降低了该激光切割头的制造成本。
45.在一实施例中，如图1所示，所述电容传感器3上还设有连通孔33，所述激光切割头还包括信号接头8和安装在所述连通孔33中的信号线9，所述信号接头8通过所述信号线9连接所述陶瓷环2。可以理解地，所述信号接头8设置在所述连通孔33的接口处，且所述信号接头8连接外部控制系统，从而可以根据所述电容传感器3和所述陶瓷环2检测到与待切割件之间的电容值，来判断所述切割头与待切割件之间的距离，进而可以自动控制所述切割头移动的技术效果。具体地，所述陶瓷环2的探针与所述电容传感器3的弹簧顶针保持良好的
点接触，所述信号线9远离所述信号接头8的一端连接所述弹簧顶针。本实施例中，该激光切割头的结构简单，制造成本低。
46.如图3所示，本发明另一实施例还提供了一种电路板的温控方法，所述电路板的温控方法运用于上述的激光切割头，所述电路板的温控方法包括：
47.s100、在激光切割头的工作过程中(也即，在所述电路板4工作的过程中)，实时检测所述电路板4的第一温度；可以理解地，可以通过所述电路板4上的热敏电阻实时检测电路板4在工作过程中的温度。
48.s200、当检测到所述第一温度大于或等于预设高温阈值时，控制风冷系统10从所述第一通风孔32中吹入冷风以对所述电路板4进行风冷处理，并在风冷处理第一预设时长后检测所述电路板4的第二温度；可以理解地，电路板4在工作的过程中，电路板4上的电路元器件将会发热，使得电路板4的温度升高(当所述电路板4应用在激光切割头上时，激光切割头发出的激光也会使所述电路板4产生热量)，为了避免所述电路板4在高温时发生失效的风险，需要对电路板4进行降温处理。
49.进一步地，当检测到电路板4的第一温度大于预设高温阈值时，所述电路板4可以控制所述风冷系统10的阀门打开，从而所述风冷系统10可以对所述电路板4进行风冷处理；而所述预设高温阈值和所述第一预设时间均可以根据实际需求来设定。
50.s300、在确认所述第二温度小于所述第一温度且大于预设安全温度范围的最大值之后，若所述第一温度和所述第二温度之间的差值小于预设升温差值，则控制所述风冷系统10从所述第一通风孔32中吹入的冷风，同时控制所述半导体调温片5降温以对电路板4进行双重制冷处理；所述预设安全温度范围的最大值小于预设高温阈值；可以理解地，所述第二温度小于所述第一温度时，表明所述风冷系统10对电路板4风冷处理后，所述电路板4的温度下降了；如果所述第一温度和所述第二温度之间的差值小于预设升温差值时，则表明风冷系统10对电路板4的风冷处理后，电路板4的温度虽然有下降，但是电路板的温度下降的速度比较慢(也即，风冷系统10对电路板4的风冷效果不佳)；此时，需要控制所述半导体调温片5和所述风冷系统10对所述电路板4进行双重制冷处理，从而加快电路板4的降温速度，进而保证电路板4的降温效果。进一步地，所述预设升温差值可以根据实际需求来设定。
51.s400、实时检测双重制冷处理后所述电路板4的第三温度，并在所述第三温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述风冷系统10停止吹入冷风，并停止对所述半导体调温片5降温。可以理解地，所述电路板4在双重制冷处理后其温度下降至所述预设安全温度范围时，所述电路板4即可控制所述风冷系统10停止吹风，以及控制所述半导体调温片5停止升温；此时，表明电路板4可以在第三温度下正常工作。
52.本发明中，当检测到所述第一温度大于或等于预设高温阈值时，控制风冷系统10从所述第一通风孔32中吹入冷风以对所述电路板4进行风冷处理，并在风冷处理第一预设时长后检测所述电路板4的第二温度；在确认所述第二温度小于所述第一温度且大于预设安全温度范围的最大值之后，若所述第一温度和所述第二温度之间的差值小于预设升温差值，则控制所述风冷系统10从所述第一通风孔32中吹入的冷风，同时控制所述半导体调温片5降温以对电路板4进行双重制冷处理；实时检测双重制冷处理后所述电路板4的第三温度，并在所述第三温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述风冷系统10停止吹入冷风，并停止对所述半导体调温片5降温。该电路板4的制冷处理是以风冷系统10的风冷处理为
主，以半导体调温片5的降温处理为辅；当风冷系统10对电路板4的风冷处理不能使电路板4的温度降低至预设安全温度范围时，所述半导体调温片5和所述风冷系统10对电路板4进行双重制冷处理，从而加大电路板4的冷却速度，保证了电路板4的冷却效果。此外，半导体调温片5具有体积小、无污染、热惯性小、制冷制热快等优点，可以通过所述电路板4来控制半导体调温片5的电流的大小，进而精准地控制半导体调温片5的制冷量或制热量，提高了电路板4的温控精度。
53.在一实施例中，在确认所述第二温度小于所述第一温度且大于预设安全温度范围的最大值之后(也即步骤s300之后)，还包括：
54.若所述第一温度和所述第二温度之间的差值大于或等于预设升温差值，则控制所述风冷系统10对所述电路板4进行继续风冷处理，并实时检测风冷处理后所述电路板4的第四温度；可以理解地，所述第一温度和所述第二温度之间的差值大于或等于预设升温差值，则表明风冷系统10单独对电路板4进行风冷处理后，电路板4在第一预设时长内的降温速率较快，也即，表明风冷系统10对所述电路板4的降温效果明显，所述电路板4的温度可以在风冷系统10单独风冷处理下降低至所述预设安全温度范围，从而无需开启所述半导体调温片5。
55.在所述第四温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述风冷系统10停止吹入冷风。可以理解地，在所述电路板4的温度降低至所述预设安全温度范围内时，所述电路板4即可控制所述风冷系统10停止吹入冷风。
56.本实施例中，在所述风冷系统10单独对电路板4进行风冷处理后，所述电路板4的温度可以下降至所述预设安全温度范围内时，只需控制所述风冷系统10单独对电路板4进行降温，从而节约了资源，降低了电路板的冷却成本。
57.在一实施例中，所述在风冷处理第一预设时长后检测所述电路板4的第二温度之后(也即步骤s200之后)，还包括：
58.在确认所述第二温度大于或等于所述第一温度时，检测连接所述电路板4的温度采集电路是否故障，同时检测所述风冷系统10的气压是否在预设气压范围内；可以理解地，所述第二温度大于或等于所述第一温度，表明所述风冷系统10对所述电路板4进行风冷处理后，所述电路板4的温度反而会上升(也即，表明该风冷系统10对电路板4的冷却速率可能达不到电路板4自身的发热速率)。进一步地，可以通过温度采集电路上是否有电压或电流，来检测温度采集电路是否存在故障，可以通过气压传感器检测风冷系统10的气压是否正常。
59.当检测到所述温度采集电路存在故障，或/和所述风冷系统10的气压不在预设气压范围内时，控制所述激光切割头停止工作(也即控制所述电路板4停止工作)，并执行警报操作；可以理解地，检测到温度采集电路存在故障时，说明温度采集电路不能采集电路板4的正确的温度信息，从而需要控制激光切割头停止工作；所述电路板4还可以控制报警装置进行报警操作，从而提示相关人员对温度采集电路进行检修。
60.进一步地，检测到所述风冷系统的气压不在预设气压范围内时，表明所述风冷系统发生损坏，所述风冷系统的风冷处理不能对电路板4起到降温的作用，此时，控制所述激光切割头停止工作；所述电路板4同时控制报警系统进行报警操作，提示检修人员对风冷系统10进行检修。
61.本实施例中，该电路板4的温控还可以避免所述温度采集电路存在故障，或/和所述风冷系统10的气压不正常时，避免了所述半导体调温片5对电路板4的降温效果达不到要求时，而导致电路板4因降温不及时而发生损坏的温度；以及避免了半导体调温片5单独对电路板4进行降温处理所导致的资源浪费的问题。
62.在一实施例中，所述实时检测所述电路板4的第一温度之后(也即步骤s100之后)，还包括：
63.当检测到所述第一温度小于或等于预设低温阈值时，控制所述半导体调温片5对所述电路板4进行加热处理，并在加热处理第二预设时长后检测所述电路板4的第五温度；所述预设低温阈值小于所述预设安全温度范围的最小值；可以理解地，所述第二预设时长和所述预设低温阈值均可以根据实际需求来设定，且所述第二预设时长可以与所述第一预设时长相等，也可以与所述第一预设时长不相等。具体地，电路板4可以因为环境等原因导致其温度过低，为了保证电路板4在低温环境中正常运行，此时需要对电路板4进行加热处理。需要说明地，可以通过所述电路板4控制所述半导体调温片5中的电流方向，即可控制所述半导体调温片5制热或制冷。
64.在确认所述第五温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述半导体调温片5停止对所述电路板4进行加热。可以理解地，当半导体调温片5对所述电路板4制热处理第二预设时长后，所述电路板4的温度升高至所述预设安装温度范围时，所述电路板4即可控制所述半导体调温片5停止制热。本实施例中，所述半导体调温片5还可以对电路板4进行加热处理，避免电路板4在低温环境下工作，从而进一步延长了电路板4的使用寿命。
65.在一实施例中，所述在加热处理第二预设时长后检测所述电路板4的第五温度之后，还包括
66.在确认所述第五温度小于或等于所述第一温度时，检测连接电路板4的温度采集电路是否故障；可以理解地，所述第五温度小于或等于第一温度，则表明半导体调温片5对电路板4加热处理后，电路板4的温度的温度继续下降，或者电路板4的温度不变。
67.当检测到所述温度采集电路存在故障时，控制所述激光切割头停止工作，并执行警报操作；可以理解地，当检测到所述温度采集电路存在故障时，所述电路板4控制所述激光切割头停止工作(也即，控制所述电路板4停止运行)，此时所述电路板4可以控制报警系统进行报警操作，以此提示相关的检修人员对所述温度采集电路进行检修。本实施例中，可以避免温度采集电路损坏时，所述激光切割头继续工作所所造成的风险。
68.当检测到所述温度采集电路不存在故障时，继续控制所述半导体调温片5对所述电路板4进行加热处理，直至确认所述第五温度属于所述预设安全温度范围时，控制所述半导体调温片5停止对所述电路板4进行加热。当检测到所述电路板4的不存在故障，而所述第五温度小于或等于所述第一温度的原因，可能是因为环境的原因导致电路板4的温度继续下降或所述电路板4的温度没有上升，此时控制所述半导体调温片5继续对电路板4进行加热处理，进而进一步提高了电路板4的升温效果。
69.如图2所示，本发明又一实施例还提供了一种激光切割系统，包括风冷系统10、控制模块以及激光切割头；所述控制模块连接所述电路板4、所述半导体调温片5以及所述风冷系统10；所述控制模块用于执行上述的电路板的温控方法。可以理解地，所述控制模块可以为所述电路板4上的一个模块，也可以是外部控制系统中的一个模块。
70.以上仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。