专利名称：激光器操作的监视和控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光器操作的监视和控制。
特别地，本发明涉及用于监视和控制激光器参数以及除了由激光器厂商提供的应用程序之外的应用程序的操作的系统。
背景技术：
常常要求激光系统集成器(integrator)监视和控制激光器参数以及第三方应用程序(即，除了由激光器厂商提供的应用程序之外的应用程序)的操作。
集成器的激光控制要求根据应用程序的大小和类型可以有巨大的改变。最基本地，其可能被要求周期性地监视较少的激光器参数。更复杂地，其可能涉及监视和控制激光器所需的自动机(robotic又称机器人)系统的集成。应用程序复杂度可以随着带有监督控制器的多激光器多自动机系统而进一步增加，该系统可以在共享或单独平台的任意组合上运行，并可以分布在诸如局域网或广域网甚至互联网的网络上。
这种系统中的多个激光器和/或自动机也可以在诸如不同的计算机操作系统、应用程序等的共享或单独平台的任意组合上运行。
能够被应用于工业激光应用的监视和控制的现有已知技术是OPC(用于过程控制的对象链接和嵌入[OLE](Object Linking andEmbedding[OLE]for Process Control))。
然而，这种方法不灵活并且通常还要求为每个服务器运行支付单独的许可费，这极大地增加了成本。
这种方法还可以使得数据仅能够以一种途径被存取，并且可能难以随意地定制或容易地添加或去除特征。
发明内容
本发明旨在提供一种用于连接第三方客户端软件以监视和控制激光装置的改进的灵活的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种激光器监视和/或控制装置，包括COM(组件对象模型)接口或DCOM接口。
本发明进一步提供了一种激光器监视和/或控制装置，包括一个或多个激光器、激光器GUI(图形用户界面)、以及数据服务器。
根据本发明，进一步提供了一种激光器监视和控制装置，包括至少一个激光器操作模块、ActiveX组件、和激光器，其中，ActiveX组件起到数据服务器的作用。
优选地，还提供另一个或第三方应用程序(优选地能够使用COM)并且ActiveX组件作为用于应用程序的数据服务器运行。
激光器可通过串行激光器接口连接至该组件。
该装置可以在通过接口(诸如串行激光器接口)连接至激光器的计算机或共享计算机平台上包括全部的数据服务器(ActiveX组件)、激光器GUI、和至少一个第三方应用程序。
激光器应用模块、ActiveX组件、以及第三方应用程序可以安装在连接至激光器的单个计算机上或可以设置在独立的计算机或平台上。
该装置可以进一步包括外部控制器(例如，自动机、PLC、或定制控制器)，其通过例如串行连接、并行连接、或TCP/IP连接连接至计算机，并通过接口(诸如数字接口)连接至激光器。
该装置可以包括在一个计算机或平台上的数据服务器或激光器GUI，和/或包括在第二计算机或平台上的一个或多个另外的应用程序、能够使用COM的应用程序、或其他第三方应用程序。计算机可以通过诸如TCP/IP(互联网协议)连接的任何适当方法被链接。
该装置可以包括分布在多个计算机上的多个第三方应用程序和激光器GUI。一个或多个应用程序可以被安装在每个计算机上。
可以使用多个激光器和/或外部控制器，每个激光器通过适当的接口连接至计算机。
在本发明的实施例中，使用ActiveX组件作为可以附加客户端应用程序的数据服务器。使用工业标准COM技术，可以提供方法、属性、和事件以允许附加的客户端应用程序监视和控制激光器。使用COM技术使得诸如Microsoft Word、Microsoft Excel、MicrosoftAccess的标准软件包或许多其它类型的软件包或诸如SCADA和SPC的标准控制软件包可以被集成。
该应用可以使许多不同的监视和控制应用程序运行或实施多个不同的监视和控制数据结构。例如，其可以包括对诸如激光器打开或需要的功率的单个参数的监视。可选地，监视可以在参数块(例如水冷却器数据报告，其包括对激光器而言必不可少的水冷却器的所有参数)上完成。
还可选地，可以进行全数据结构的监视和控制。如果激光器参数由客户端读取，则监视和控制可包括所有激光器参数的状态，或者如果激光器参数由客户端写入，则监视和控制设定所有激光器参数的需要状态。
标准激光器图形用户界面(GUI)可以作为客户端连接至服务器。GUI可以可选地在适当的显示装置上显示给用户，或当使用Microsoft Windows或其它类型的操作系统时作为系统盘组件在后台运行。这样，所有的控制或监视参数可以作为单个显示在单个GUI上被看到，或者如果需要的话可以在多个显示器上被看到。
GUI、第三方客户应用程序、和ActiveX组件可以在标准COM配置中的相同计算机平台上运行，或者经由分布式COM(DCOM)在网络计算机的任意组合上运行。
多个第三方客户或多个激光器可以连接到相同的服务器组件上。
本发明进一步提供了一种激光器监视和/或控制系统，其中使用ActiveX组件作为链接客户端。
传统上，当需要在视觉上监视激光器处理时，相机被安装用于观看处理，或更经常地，用于在工件被处理时观看该工件。在监视器上观看来自相机的图像(视频或静止)。因此，激光器操作员在一个监视器(通常是TV型监视器)上观看图像并使用在单独的PC或其他显示监视器上的单独的激光器图形用户界面(GUI)来操作激光器。
根据本发明，进一步提供了一种激光器监视和/或控制装置，包括激光器、激光器控制和/或监视装置、用于监视和/或控制激光器操作的图形用户界面(GUI)、成像装置、以及用于在GUI上显示来自成像装置的图像的装置。
成像装置优选地是摄像机或照相机，被安装用于观看工件。相机优选地邻近激光器安装，以在与由激光器发射的激光束的方向平行的方向上观看工件。
根据另一方面，本发明提供了一种激光装置，包括上述任意一个或多个特征。
下面将参照附图通过实例的方式描述本发明的实施例，在附图中图1示出激光器控制系统的简单的COM应用；图2示出激光器控制系统的可选的COM应用；图3示出DCOM激光器控制应用；图4示出可选的DCOM激光器控制系统；图5示出包括成像系统的系统；图6示出包括成像系统并具有远程存取的系统；以及图7和图8示出屏幕显示。
具体实施例方式
参考图1，激光器1(通常包括内部或外部水冷却系统，为了清楚起见没有示出)经由串行接口2连接至计算机3。计算机包括作为软件构件的激光器GUI 4，激光器GUI可以是作为显示器(未示出)的界面的专用GUI，用于用户例如通过使用图形界面来控制激光器参数。激光器GUI可以链接(通常通过软件连接)至ActiveX组件5。第三方应用程序6也可以连接至ActiveX组件，并且这些可能是诸如MS Word、MS Excel等的标准软件包。
在该实例中，激光器GUI 4、ActiveX组件5、以及第三方客户应用程序6都在相同的计算机平台3上运行。
ActiveX组件实际上提供了到服务器的链接客户端，用于链接激光器GUI和/或第三方应用程序6。ActiveX组件提供了涉及激光器及其操作的全部或一些信息，并充当客户应用程序可以连接到的数据服务器。
激光器GUI 4可选地可以是可视的或在后台运行。
该实施例的典型应用可以如下首先，如果顾客想要周期性地记录一个或多个激光器参数，则激光器可以通过ActiveX组件5被控制，并且第三方应用程序可以是诸如Microsoft Excel、Microsoft Access的应用程序或能够使用于记录这些参数的软件应用程序运行的其他标准或定制COM。可选地，顾客可以具有他们自己的软件应用程序，其可以用作第三方应用程序6以监视和控制激光器。该应用程序还可以执行顾客指定的其他功能。
图2示出更复杂的COM应用，其中，除激光器GUI 4和ActiveX组件5之外，计算机23还包括两个第三方应用程序26a和26b。计算机再次经由串行激光器接口2连接至激光器1。此外，激光器经由数字激光器接口20(通常为可以是专用接口或标准接口的双向接口)连接至自动机、PLC、或定制控制器21。自动机、PLC、或定制控制器也通过单独的连接22连接至计算机23，并且连接22可以是例如串行连接、并行连接、或例如使用TCP/IP协议的互联网连接。其可选地可以是其它类型的连接，诸如串行链路的本机连接或诸如互联网连接的更远程型连接。
在图2的实例中，激光器GUI 4、ActiveX组件5、以及两个第三方客户应用程序26a和26b均在相同的计算机平台上运行。
应当注意，尽管在附图中将组件作为计算机示出，这可能意味着简单地将共享共用计算机平台的组件和可以分布在多个联网的计算机上的组件进行比较。
在图2的实施例中，所有的激光器组件均可用于第三方客户应用程序26a和26b以监视和控制激光器，因为这些第三方客户应用程序均连接至ActiveX组件5。自动机、PLC、或定制控制器代表外部控制器，其可以利用并行激光器接口用于高速激光器控制功能，并且如上所述，这可以是经由任意所需类型的连接的主机接口。
激光器GUI可选地可以是可视的或在后台运行。
图2的实施例的典型应用如下诸如自动机、PLC、或定制控制器的外部控制器可以具有自己的接口程序，例如在主机上运行的第三方应用程序1(26a)。该应用程序可以经由ActiveX组件或经由数字激光器接口20可选地监视和控制激光器。在该方案中，通过ActiveX或经由数字激光器接口可以实现激光器控制的任意组合。例如，在一种方案中，第三方控制器可以被用于经由数字激光器接口20打开或关闭激光器的快门(未示出)，以允许激光器操作，并且然后可以经由ActiveX组件5执行参数设置和激光器监视。
第二第三方应用程序26b然后可以简单地用于周期性地记录一个或多个激光器参数，并可以是能够使诸如MS Excel、MS Access等的软件应用程序运行的任意标准或定制COM，或可以是顾客希望使用以监视和控制激光器的顾客指定应用程序。该应用程序也可以执行顾客指定的其他功能。
图3示出DCOM(分布式COM)应用。在该实例中，第一激光器GUI 34和ActiveX组件35在第一计算机33上运行。第三方应用程序36在第二计算机37上运行。第一计算机33以与其它实施例相同的方式连接至激光器3，激光器也可以可选地经由数字激光器接口连接至外部控制器(未示出)。第二计算机37可以经由例如TCP/IP协议连接38连接至第一计算机33。
在该实施例中，所有激光器参数均可用于第三方客户应用程序以监视和控制激光器。其典型应用可以是第三方应用程序是设备监控系统时，例如位于远离激光器的位置的SCADA(SupervisoryControl and Data Acquisition，监视控制和数据获取)系统。由于通过TCP/IP进行该连接，因此其可以位于完全分离的位置并且通过互联网连接。
第三方应用程序也可以是如图2的实施例所述实施的自动机、PLC、定制控制器、或其他外部控制器。
图4示出了更加复杂的DCOM应用。在该实施例中，通过实例的方式示出五个独立的计算机41至45。独立的第三方应用程序驻留在每个计算机41和42上。ActiveX组件存在于计算机43上并且两个独立的激光器GUI存在于相应的计算机44和45上。应当注意，也可以设置其他数量的第三方应用程序和激光器GUI，或者仅为两者之一或两者。在计算机44和45上的每个激光器GUI分别经由串行激光器接口46和47连接至相应的激光器48和49。如果需要，激光器GUI还可以经由数字激光器接口连接至外部控制器。每个计算机可以以适当的方式彼此连接，但是优选地通过TCP/IP连接50来连接，其可以如图所示连接至其他激光器或其他应用程序。
所有的激光器参数均可用于每个第三方客户应用程序以监视和控制激光器。单个的ActiveX组件能够为与多个激光器相关的数据服务。
如同其他实施例一样，激光器GUI 44和45可选地可以为可视的或在后台运行。
第三方软件可以是能够使软件应用程序运行的任意COM、数据记录、自动机/PLC/定制控制器、或SCADA的任意组合。如果需要，则其他第三方客户应用程序可以在任意计算机平台上运行，例如在与任意激光器GUI或ActiveX组件相同的计算机平台或不同的计算机平台上运行。
如果第三方应用程序是自动机、PLC、或定制控制器，则如果需要，则可以像图2的实施例一样应用接口。
诸如图4的实施例的典型应用是用于具有在远程计算机上运行的设备监视软件(SCADA)的多激光器。应当注意，如果必要的话，在该实例中的激光器可以在物理上位于彼此远离的位置。
在本发明的实施例中，ActiveX组件充当可以连接客户应用程序的数据服务器。
本发明可以应用到任意类型的激光器。这些可以是例如ND:YAG激光器或其他。激光器的构造是众所周知的，并包括由抽吸装置(pumping means)(诸如抽运灯(pumping lamp))抽吸的一个或多个激光器介质(例如，激光器棒)。水冷却系统通常是必需的。
经常希望能够观看由激光器对工件执行的处理操作。传统上，这已经通过设置成像装置(例如，摄像机或照相机)并在TV或其他监视屏幕上观看来自该装置的图像来实现。直到现在，这通常是与观看GUI的显示器分离的监视屏幕。
在本发明的另一方面(可以与先前描述的任何方面结合)中，安装摄像机或其他成像装置，以在处理正在进行的同时生成处理的图像，并且如果需要，则将这些图像直接发送至显示器上的GUI，其中，操作者使用GUI以控制和监视处理操作的参数。
图5示出该方面的一个实例。在该图中，(通过未直接示出的装置)控制激光源1a以向同样安装有相机51的输出壳体50发射激光。相机优选地为摄像机，通常是数字摄像机，或可以是数字照相机或例如基于CCD或CMOS成像阵列的其他成像装置。来自激光源和相机的光束52均指向工件53。相机连接至视频叠加卡54(video overlay card)，视频叠加卡形成操作员接口PC 55的一部分并且可以是PC的视频卡。当需要时，视频叠加卡以已知的方式被布置为显示视频信号作为操作员显示56的一部分。
视频叠加卡商业上可获得，但是以前从来没有应用于激光器用户接口。
如上所述，传统上，观看实况图像(live image)的功能仅通过使用外部显示器来实现，通常是外部CRT(阴极射线管)显示器或十字准线发生器。在本发明的实施例中，显示器和十字准线发生器与激光器GUI集成，从而极大地改进了存取和可控性。
图6示出可选实施例，其中，可以对视频和操作员显示(GUI)进行远程存取。在这种情况下，用类似的标号表示与图5类似的组件。视频叠加卡54连接至PC接口57用于通过网络传输或连接至调制解调器或类似装置(例如，ISDN适配器)或宽带适配器。从这里可获得远程数据存取59。远程数据存取可以通过互联网在到世界的任何地方的终端上获得，或通过LAN、WAN、或其他适当的网络获得。
使用本发明的这个特征使激光器处理监控功能能够嵌入激光器用户界面，以向用户呈现用于所有激光器监视和控制功能的单一界面。如上所述，其消除了对外部监视器和十字准线发生器的需要，同时具有成本效益。此外，其便于记录激光器处理的任何阶段的静止图像或视频图像。视频可以被本地存储并通过调制解调器或网络连接通过远程存取来取回。
实际上，可以将视频叠加卡，例如Haupgauge Win TV系列卡，安装到基本激光器操作系统在其中运行的PC上的备用插槽。相机51的输出被提供给该视频叠加卡54。操作员显示软件然后自动检测是否存在视频硬件，并向用户提供包括以下非限制性实例的功能a)记录和重放视频流或静止图像；b)定格显示的图像；c)打印静止图像；d)将数据、时间、和其他文本附加到静止图像；
e)调节视频显示的亮度和对比度；f)调节十字准线的位置以与射束校正(beam alignment)一致；g)调节十字准线的颜色以适应不同的背景；h)经由调制解调器或互联网传输保存的静止或视频图像。
图7示出操作员可以用其监视和控制激光器操作的显示界面(GUI)的一个非限制性实例。如上所述，该显示具有操作员可以用其来控制处理的一系列功能，并且该一系列功能可以设置在激光器自身的本地机器上或远程机器上。ActiveX组件和其他组件可以用于对此进行控制并通过互联网连接至不同的PC。该显示还包括相机图标60。在屏幕显示上选择这个图标使得图8中示出的过程视觉显示和控制屏幕被显示。如图8显示的部分61所示，这使得视频叠加卡的输出被显示为该显示的一部分。如图所示，该系统包括生成十字准线62、63的十字准线发生器。为了激光束校正或其他目的，这些十字准线可以用于准确地将相机或用户的注意力集中到图像的某部分。实际上，该图像是工件的图像，并且来自与用于对工件进行操作的激光束相同的方向。通过在图中水平方向上移动按钮64以及在垂直方向上移动按钮65可以调节十字准线的位置。
从该过程视觉屏幕，用户可以观看实况的相机图像、定格或显示、快照(照片模式)、和记录视频镜头(视频模式)。按钮66可以用于调节十字准线颜色。在该实例中，颜色从白到黑，但是如果合适可以使用一套颜色。可以在过程视觉页面中重放或重看所有图像。
如上所述，所有的图像文件还可以经由调制解调器或网络被取回。
权利要求
1.激光器监视和控制装置，包括激光器、数据服务器、和激光器图形用户界面(GUI)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述数据服务器包括COM(组件对象模型)接口或DCOM接口。
3.根据权利要求1或2所述的装置，包括激光器操作模块以及起到所述数据服务器的作用的ActiveX组件。
4.根据上述任一权利要求所述的装置，包括至少一个其他数据应用程序。
5.根据上述任一权利要求所述的装置，其中，所述数据服务器应用程序安装在单独的计算机上或分离的计算机或平台上。
6.根据上述任一权利要求所述的装置，进一步包括附加控制器，通过数字接口连接至所述激光器。
7.根据上述任一权利要求所述的装置，其中，所述数据服务器和所述激光器GUI设置在一个平台上，并且一个或多个其他应用程序、能够使COM运行的应用程序、或其他应用程序设置在第二计算机或平台上。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述计算机或平台通过局域网、广域网、或互联网连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，使用互联网协议或TCP/IP通信。
10.根据上述任一权利要求所述的装置，其中，所述图形用户界面在适当的显示装置上显示给用户或在后台运行。
11.根据上述任一权利要求所述的装置，进一步包括成像装置和用于在所述GUI上显示来自所述成像装置的图像的装置。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述成像装置被布置为提供工件的图像，其中，所述工件由从所述激光器发射的激光束来操作。
13.激光器监视和控制装置，包括激光器；激光器控制器或监视装置；图形用户界面(GUI)，用于监视和/或控制激光器操作；成像装置；以及用于在所述GUI上显示来自所述成像装置的图像的装置。
14.根据权利要求13所述的激光器，其中，根据需要，单独的显示器用所显示的图像来显示所述GUI。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其中，所述成像装置是摄像机或照相机，其被安装用于在所述工件由来自所述激光器的激光束操作时对所述工件进行观看。
全文摘要
本发明公开了一种激光器监视和控制装置，包括激光器、数据服务器、和激光器图形用户界面(GUI)。数据服务器可以使用ActiveX或其它COM处理。本发明还公开了使用相同GUI的整体相机的使用。
文档编号G05B19/00GK1806244SQ200480016739
公开日2006年7月19日 申请日期2004年6月14日 优先权日2003年6月16日
发明者西蒙·乔治·凯格尔 申请人:Gsi集团有限公司