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专利号: 2023117792897
申请人: 哈尔滨灵运景初技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-07-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属加工制造系统,包括传送机构(1)、设置在传送机构(1)侧面的固定架(2)、激光器(3)和设置在激光器(3)底部的激光切割头(4),其特征在于:所述固定架(2)的一侧设置有中央处理器(5),所述固定架(2)的顶部分别设置有调整机构(6)和冷风机(7),所述调整机构(6)包括第一气缸(601)、第一伸缩杆(602)、承重板(603)、第二气缸(604)、第二伸缩杆(605)和支撑滑轨(606),所述冷风机(7)的一侧设置有伸入固定架(2)内部的冷风管(8);

还包括

功率采集模块(9),设置在激光器(3)的一侧,用于实时获取激光器(3)输出光束的实际功率,并通过中央处理器(5)生成相对功率标准差;

温度采集模块(10),设置在激光器(3)的另一侧,用于实时获取激光器(3)内部激光介质的实际温度,并通过中央处理器(5)生成温度变化系数;

光斑面积采集模块(11),设置在固定架(2)的内顶壁,用于实时获取激光器(3)输出光束的实际光斑面积,并通过中央处理器(5)生成能量密度偏差系数;

通过中央处理器(5)对生成的相对功率标准差、温度变化系数和能量密度偏差系数进行综合分析,生成评估系数,通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对,判断激光器(3)是否处于最佳工作状态,并根据比对结果控制第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种金属加工制造系统,其特征在于:所述第一气缸(601)的输出轴与第一伸缩杆(602)的一端固定连接,所述第一伸缩杆(602)的另一端与承重板(603)的一侧固定连接,所述承重板(603)的底部与支撑滑轨(606)的顶部滑动连接,所述支撑滑轨(606)的底部与固定架(2)的顶部固定连接,所述承重板(603)的顶部与第二气缸(604)的底部固定连接,所述第二气缸(604)的输出轴与第二伸缩杆(605)的一端固定连接,所述第二伸缩杆(605)的另一端与激光器(3)的顶部固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种金属加工制造系统,其特征在于:所述中央处理器(5)的输出端与激光器(3)的输入端、第一气缸(601)的输入端、第二气缸(604)的输入端以及冷风机(7)的输入端均电性连接,所述功率采集模块(9)的输入端和输出端、温度采集模块(10)的输入端和输出端以及光斑面积采集模块(11)的输入端和输出端分别与中央处理器(5)的输出端和输入端电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种金属加工制造系统,其特征在于,所述相对功率标准差的获取逻辑为:S1、通过功率采集模块(9)获取T时间内不同时刻激光器(3)输出光束的实际功率,将T实

时间内不同时刻激光器(3)输出光束的实际功率标定为P x,x表示T时间内不同时刻激光器(3)输出光束实际功率的编号,x=1、2、3、4、……、t,t为正整数;

S2、将T时间内激光器(3)输出光束实际功率的平均值标定为P ,则:

S3、将T时间内激光器(3)输出光束实际功率的标准差标定为σ,则:

S4、计算相对功率标准差,计算的表达式为:

式中,RSD为相对功率标准差。

5.根据权利要求4所述的一种金属加工制造系统,其特征在于,所述温度变化系数的获取逻辑为:

S1、通过温度采集模块(10)获取T时间内不同时刻激光器(3)内部激光介质的实际温度和通过功率采集模块(9)获取T时间内对应时刻激光器(3)输出光束的实际功率,将T时间内实不同时刻激光器(3)内部激光介质的实际温度标定为W y,并将获取对应时刻的激光机(3)温

输出光束实际功率标定为P y,y表示T时间内不同时刻激光器(3)内部激光介质实际温度和对应时刻激光器(3)输出光束实际功率的编号,y=1、2、3、4、……、m,m为正整数;

S2、计算温度变化系数,计算的表达式为:

式中,TC为温度变化系数。

6.根据权利要求5所述的一种金属加工制造系统,其特征在于,所述能量密度偏差系数的获取逻辑为:S1、通过光斑面积采集模块(11)获取T时间内不同时刻激光器(3)输出光束的实际光斑面积和通过功率采集模块(9)获取T时间内对应时刻激光器(3)输出光束的实际功率,将T时实间内不同时刻激光器(3)输出光束的实际光斑面积标定为S z,并将获取对应时刻的激光机光

(3)输出光束实际功率标定为P z,z表示T时间内不同时刻激光器(3)输出光束实际光斑面积和对应时刻激光器(3)输出光束实际功率的编号,z=1、2、3、4、……、n,n为正整数;

S2、将T时间内不同时刻激光器(3)输出光束的能量密度标定为EDz,则:

S3、通过中央处理器(5)获取T时间内激光器(3)输出光束的预设能量密度,并将激光器(3)输出光束的预设能量密度标定为ED0;

S4、计算能量密度偏差系数,计算的表达式为:

式中,EDC为能量密度偏差系数。

7.根据权利要求6所述的一种金属加工制造系统,其特征在于,所述评估系数的表达公式为:

通过中央处理器(5)进行公式化分析,依据公式:

式中,Gpg为评估系数,r1、r2以及r3分别为相对功率标准差、温度变化系数和能量密度偏差系数的预设比例系数,且r1、r2以及r3均大于0。

8.根据权利要求7所述的一种金属加工制造系统,其特征在于,将预先设定的评估系数参考阈值设定为Gyz,其中Gyz>0,通过中央处理器(5)将计算出的评估系数Gpg和预先设定的评估系数参考阈值Gyz进行比对,判断激光器(3)是否处于最佳工作状态,并根据比对结果控制第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)的工作状态,具体判断如下:当Gpg≤Gyz时,激光器(3)处于最佳工作状态,生成正常信号,中央处理器(5)接收正常信号后,生成保持信号,并将保持信号传输至第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7),第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)接收正常信号后,进行保持工作;

当Gpg>Gyz时,激光器(3)不处于最佳工作状态,生成隐患信号,中央处理器(5)接收隐患信号后,生成调整信号,并将调整信号传输至第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7),第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)接收调整信号后,进行调整工作。

9.一种基于权利要求书1‑8中任一项所述一种金属加工制造系统的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、首先开启装置,中央处理器(5)生成工作信号和采集信号,并将工作信号分别传输至激光器(3)、第一气缸(601)和第二气缸(604),激光器(3)接收工作信号后,通过激光切割头(4)输出光束,第一气缸(601)和第二气缸(604)接收工作信号后,分别通过第一伸缩杆(602)和第二伸缩杆(605)控制激光器(3)和激光切割头(4)进行移动,进而实现对金属的切割工作;

步骤二、中央处理器(5)将采集信号分别传输至功率采集模块(9)、温度采集模块(10)和光斑面积采集模块(11),功率采集模块(9)接收采集信号后,对激光器(3)输出光束的实际功率进行实时获取,并将获取的激光器(3)输出光束实际功率传输至中央处理器(5);温度采集模块(9)接收采集信号后,对激光器(3)内部激光介质的实际温度进行实时获取,并将获取的激光器(3)内部激光介质实际温度传输至中央处理器(5);光斑面积采集模块(11)接收采集信号后,对激光器(3)输出光束的实际光斑面积进行实时获取,并将获取的激光器(3)输出光束实际光斑面积传输至中央处理器(5);中央处理器(5)对接收的激光器(3)输出光束实际功率、激光器(3)内部激光介质实际温度以及激光器(3)输出光束实际光斑面积进行分析处理,分别生成相对功率标准差、温度变化系数和能量密度偏差系数,中央处理器(5)对生成的相对功率标准差、温度变化系数和能量密度偏差系数进行综合分析,生成评估系数,通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对,判断激光器(3)是否处于最佳工作状态,并根据比对结果控制第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)的工作状态;

步骤三、若评估系数小于或等于评估系数阈值,激光器(3)处于最佳工作状态,生成正常信号,中央处理器(5)接收正常信号后,生成保持信号,并将保持信号传输至第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7),第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)接收正常信号后,进行保持工作;若评估系数大于评估系数阈值,激光器(3)不处于最佳工作状态,生成隐患信号,中央处理器(5)接收隐患信号后,生成调整信号,并将调整信号传输至第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7),第一气缸(601)、第二气缸(604)和冷风机(7)接收调整信号后,进行调整工作。