一种具有预防人身伤害的激光切割系统及方法与流程

本发明属于激光切割，尤其涉及一种具有预防人身伤害的激光切割系统及方法。

背景技术：

1、激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

2、激光切割机在工业制造领域被广泛使用，而且工作幅面越来越大，需要使用交换平台配合激光切割机使用。将板材放置到交换平台上，激光切割头设置在交换平台上部对交换平台上的板材进行切割。为了提高切割效率，满足切割工艺的需要，交换平台会随同激光切割头移动。有的激光切割机也可以是交换平台移动而激光切割头静止。

3、然而，交换平台在运行过程中，会有操作人员或其他人员进入交换平台的运行区域，这给人员带来安全隐患。而目前也有对激光切割机的防护方式，比如现有文件公开的激光切割机安全预防装置，具体公开了包括外壳体和安全预防模块，所述的外壳体内设有激光切割机构，且所述的外壳体前侧还可开启的设有切割机前门。前门启闭感应机构能将信号传递给微控制器，微控制器能通过plc控制系统控制激光切割机构的运行速率，使激光切割机构的运行速度下降到安全的检修速度，从而能够在不停机状态下进行检修，提高切割效率，当人员进入运行区域作业时，撞击预警机构能在激光切割机构接近作业区人员时到一定距离时，将预警信号传递至微控制器，微控制器通过plc控制系统控制激光切割机构暂停运行，避免出现安全事故造成人员损伤。

4、可以看出该文件仅仅是对激光切割机的安全防护，而未对于激光切割机配合使用的交换平台在运行过程中的安全防护。现有文件中还仅仅通过距离的感应来获取是否启动安全控制进程，而未评估人员与交换平台之间的运行状态以及相互之间的相对位置，进而会造成误控制造成正常生产秩序的停止，影响正常生产进程。

技术实现思路

1、本发明提供一种具有预防人身伤害的激光切割系统，系统可以起到对激光切割人员的保护，避免切割过程对操作人员的伤害。

2、系统包括：扫描交换平台和中央服务器；扫描交换平台的上部设置有激光切割头；

3、靠近扫描交换平台的位置设置有报警装置、人体检测装置和位置速度检测装置；

4、人体检测装置用于检测扫描交换平台预设区域内的人体信息；

5、位置速度检测装置用于检测人体检测装置检测到的人体信息与扫描交换平台的距离信息；

6、中央服务器通过与扫描交换平台通信连接，获取扫描交换平台的工作状态信息；

7、中央服务器分别与报警装置、人体检测装置和位置速度检测装置通信连接，基于人体检测装置获取扫描交换平台预设区域内的人体信息，并通过位置速度检测装置获取距离信息，结合扫描交换平台的工作状态信息以及基于风险评估算法得出风险值，如风险值大于风险阈值，则通过报警装置进行报警提示。

8、优选地，中央服务器定义扫描交换平台预设区域包括：人员操作区域和交换平台工作区域。

9、优选地，中央服务器还定义以扫描交换平台中心为圆心，设置第一预设距离为半径的区域为交换平台工作区域，设置第二预设距离为半径的区域为人员操作区域。

10、优选地，中央服务器获取扫描交换平台的工作状态信息包括：扫描交换平台的加速度信息、速度信息以及运行方向信息。

11、优选地，中央服务器还基于位置速度检测装置获取进入扫描交换平台预设区域内人员的移动速度信息和移动方向信息。

12、优选地，还基于如下方式定义风险评估算法；

13、人员处于交换平台工作区域状态下，扫描交换平台朝向人员方向运行，且运行速度大于预设速度阈值时，风险值risk = 20×s；s运行速度权重参数；

14、扫描交换平台朝向人员方向运行，且运行加速度大于预设加速度阈值时，风险值risk = 15×j；j加速度权重参数；

15、扫描交换平台未朝向人员方向运行时，风险值risk = 10×r；r为权重调整参数；

16、扫描交换平台为静止状态时，风险值risk = 5×t；t为静止权重参数；

17、还定义当风险值risk<第一风险阈值时，对应的风险等级为一级，处于安全状态；

18、当第一风险阈值≤风险值risk≤第二风险阈值时，风险等级为二级，处于警告状态，触发报警装置进行警告；

19、当风险值risk≥第二风险阈值时，风险等级为三级，处于报警状态，触发报警装置进行报警，同时中央服务器向监控人员发出报警提示。

20、优选地，扫描交换平台连接有驱动扫描交换平台水平移动的驱动电机，驱动电机的控制端连接变频器；中央服务器通过与变频器通信连接，控制驱动电机运行，且在风险值大于预设风险阈值时，中央服务器控制变频器的sto模块运行。

21、本发明还提供一种具有预防人身伤害的激光切割方法，方法包括：

22、中央服务器基于人体检测装置检测扫描交换平台预设区域内的人体信息；

23、当检测到人体信息处于人员操作区域，且扫描交换平台处于静止状态时，显示当前为安全状态；

24、当检测到人体信息处于交换平台工作区域，且扫描交换平台处于工作状态时，通过位置速度检测装置获取距离信息，结合扫描交换平台的工作状态信息以及基于风险评估算法得出风险值；

25、如风险值大于风险阈值，则通过报警装置进行报警提示。

26、优选地，方法还包括：人员处于交换平台工作区域状态下，中央服务器基于位置速度检测装置获取人员移动方向以及与扫描交换平台的距离信息；

27、中央服务器还获取扫描交换平台的加速度信息、速度信息以及运行方向信息；

28、当获取到扫描交换平台朝向人员方向运行，且运行速度大于预设速度阈值，或运行加速度大于预设加速度阈值时，基于风险评估算法得出风险值，当风险值≥第二风险阈值时，风险等级为三级，发出报警信息，并控制变频器的sto模块运行。

29、优选地，方法还包括：风险评估算法基于距离信息评估风险值；

30、人员处于交换平台工作区域状态下，扫描交换平台未朝向人员方向运行时，实时监测人体信息与扫描交换平台的距离信息；

31、当距离信息小于第一预设距离阈值时，风险值的风险等级为三级，触发报警装置进行报警，同时中央服务器向监控人员发出报警提示；

32、当距离信息大于第一预设距离阈值时，风险值的风险等级为二级，处于警告状态，触发报警装置进行警告。

33、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

34、本发明提供的具有预防人身伤害的激光切割系统中，基于人体检测装置获取扫描交换平台预设区域内的人体信息，并通过位置速度检测装置获取距离信息，结合扫描交换平台的工作状态信息以及基于风险评估算法得出风险值来判断激光切割系统运行过程中是否对相关人员造成伤害。如果风险值≥第二风险阈值时，风险等级为三级，发出报警信息，并控制变频器的sto模块运行，停止交换平台的运行，保证人员的安全。如果风险值处于风险等级为一级，处于安全状态，可以使系统继续运行，不会影响正常生产进行，保证生产的连续性。

35、本发明可以当检测到扫描交换平台在工作过程中，周围一定区域内，有人在工作或者周边有人员接近时，或者是扫描交换平台和设备有干涉等情况，会根据距离远近来区分警告等级，并且立即将相关信息发送至中央服务器，给操作人员或监控人员进行报警，进而可以保证激光切割过程中人员的安全性。