(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202210511676.1
(22)申请日 2022.05.10
(71)申请人 江苏瑞驰 机电科技有限公司
地址 210000 江苏省南京市江宁区东 山街
道科苑路128号 骆村社区兴民工业园
(72)发明人 梅林 梅笑雨
(74)专利代理 机构 南京苏科专利代理有限责任
公司 32102
专利代理师 徐振兴
(51)Int.Cl.
B23K 26/70(2014.01)
B23K 26/03(2006.01)
B23K 26/382(2014.01)
A24C 5/60(2006.01)
(54)发明名称
激光穿孔设备运行监测系统
(57)摘要
本发明公开了一种激光穿孔设备运行监测
系统, 该系统主要是通过采集烟支端部旋转时起
伏状态的图像和激光照射至烟支表面所产生火
焰的图像; 将获取的图像进行关键图像建模, 将
所获得的每一组处理后的数据与历史数据之间
的绝对差值比对、 每一组数据相互之间的相对差
值比对; 利用所建的显示模型覆盖显示器中现实
的火焰、 烟支端面等, 通过叠加显现的模型和显
示的图型实现增强的警示效果。
权利要求书4页 说明书8页 附图1页
CN 114734155 A
2022.07.12
CN 114734155 A
1.一种激光 穿孔设备运行监测系统, 其特 征在于:
图像采集设备, 用于采集烟支端部旋转 时起伏状态的图像和激光照 射至烟支表面所产
生火焰的图像;
输入单元, 用于输入当前运行中的激光穿孔设备激光脉冲的周期、 占空比或者打孔脉
冲的时长;
传输单元, 用于将输入单 元数据、 图像采集设备 所采集的图像传输 至数据处 理系统;
数据处理系统, 处理输入单元的数据以及图像采集设备获得的图像, 包括烟支端部旋
转起伏运行的数据、 激光在烟支表面所产生火焰的数据以及当前设备运行激光的脉冲周
期、 占空比或者打孔脉冲时长数据;
所述数据处理系统, 位于设备现场的远端, 包含建模单元, 将获取的图像进行关键图像
建模, 关键图像建模包括火焰外形、 烟支端面的图像显示模型以及反映激光器效能状况 的
柱状图, 以及发出相关的预警信息;
数据比对单元, 将所获得的每一组处理后的数据与历史数据之间的绝对差值比对、 每
一组数据相互之间的相对差值比对;
显示单元, 用于显示上述建立的模型, 根据比对的结果和偏差大小设定模型的轮廓或/
和模型体的颜色, 利用所建的显示模型覆盖显示器中现实的火焰、 烟支端面等, 通过叠加显
现的模型和显示的图型实现增强的警示效果。
2.根据权利要求1所述的激光穿孔设备运行监测系统, 其特征在于: 图像采集设备为包
括分别对激光在烟支表面所产生火焰的采集传感器、 以及烟支端部旋转起伏运行图像的采
集传感器, 或者/和 为依附于移动 终端或者可穿戴设备 的可移动摄像头或者固定在现场的
摄像头;
所述采集传感器或者固定在现场的摄 像头在同步时序脉冲协调下, 分别采集
火焰和烟支端部图像, 按照同步脉冲的时序进行对应的储 存;
所述依附于移动终端或者可穿戴设备的可移动摄像头, 必须选定合适角度, 同时拍摄
打孔火焰和烟支端部图像。
3.根据权利要求1所述的激光穿孔设备运行监测系统, 其特征在于: 图像采集设备为一
个或者多个。
4.根据权利要求1所述的激光 穿孔设备运行监测系统, 其特 征在于:
所述数据处理系统, 还包含数据归元处理单元, 通过归元处理单元将当前的激光脉冲
周期、 占空比或者打孔脉冲的时长情况下的火焰数据归元 处理变换成与历史火焰数据相同
激光脉冲周期、 占空比情况 下的数据。
5.一种激光穿孔设备运行状态分析方法, 其特征在于: 数据处理系统获取的图像信息
后进行如下操作:
S1归元: 通过归元处理单元将当前的激光脉冲周期、 占空比情况下的火焰数据归元变
换成与历史火焰数据相同激光脉冲周期、 占空比情况下的数据, 所述归元变换, 在数据处理
系统中建立激光能量功 率与激光脉冲周期和占空比对应表, 通过查表获得历史数据的激光
脉冲周期以及占空比所对应的激光输出功 率值P0, 与查表获得每一采集图像对应的激光脉
冲周期以及占空比的激光输出功率值Pi, 归元系数Si= (Pi ‑P0) /P0, 归元修正后的火焰数
据:权 利 要 求 书 1/4 页
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2X1=Si*X1,
Xi=Si*Xi;
S2建模: 包括将打孔火焰单一的一帧图像、 或者自连续的视频图像中至少截取其中一
帧图像, 归元后建立打孔火焰模型的建模: 对火焰图像进行识别, 对火焰的高度H1、 腰围直
径D1、 形体曲线F1、 亮度B 1、 激光脉冲占空比T1进行测量, 根据所获得的特征数据X(H1、 D1、
F1、 B1、 T1)建立火焰的模型 X1;
将火焰的模型X1以轮廓线或者整体的形式包括以下特征参数, 投射到显示界面中实际
的火焰、 实际的烟支端面处、 特征区域处以及特征器件以及显示参数 处, 以增强现实的穿孔
火焰、 烟支端面、 特 征区域和参数的显示效果;
S3数据比对:
火焰模型数据的比对: 将火焰模型X1与云端服务器或者数据服务器 中的历史数据X0进
行高度H0、 腰围直径D0、 形体曲线F0、 亮度B0、 激光脉冲占空比T0比对, 计算出绝对偏 差值△
X1= (X1‑X0) 具体为 (H1 ‑H0) 、 (D1‑D0) 、 (B1‑B0) 、 (F1‑F0) 、 (T1‑T0) 和相对偏差值 △X1%= (X1‑
X0) /X0具体为 (H1 ‑H0) /H0、 (D1 ‑D0) /D0、 (B1 ‑B0) /B0、 (F1 ‑F0) /F0、 (T1 ‑T0) /T0获得数据组
1;
或者将连续视频图像 中的每帧图像归元后的Xi, 分别与数据处理系统中的历史数据 X0
包括高度H0、 腰围直径D 0、 形体曲线F0、 亮度B0、 激光脉冲占空比T0等进行比对, 计算出绝对
偏差值△Xi= (Xi‑X0) 包括 (Hi ‑H0) 、 (Di‑D0) 、 (Bi‑B0) 、 (Fi‑F0) 、 、 (Ti ‑T0) 和相对偏差值 △
Xi%= (Xi‑X0) /X0包括 (Hi ‑H0) /H0、 (Di ‑D0) /D0、 (Bi ‑B0) /B0、 (Fi ‑F0) /F0、 (Ti ‑T0) /T0获得
数据组2;
或者将连续视频图像 中的每帧图像归元后的Xi, 分别与所建立的火焰模型X1进行特征
数据的必对, 计算出绝对偏差值 △Xi= (Hi‑H1) 、 (Di‑D1) 、 (Bi‑B1) 、 (Fi‑F1) 和相对偏差值 △
Xi%= (Xi‑X1) /X1, 获得 数据组3;
烟支端面模型数据的比对: 将连续视频图像中的每帧图像Yi, 分别与所建立的烟支模
型Y1进行特征数据的必对, 计算出烟支 位置相对Y1的波动或者摆动距离L, 取其最大值MAX ‑
Li, 获得数据组4;
所述的比对还包括同一脉冲时序时, 火焰模型数据Xi与历史数据 X0获得相对偏差值 △
Xi%= (Xi‑X0) /X0, 以及对应烟支端面模型 数据Yi, 获得 数据组5;
S4:显示框设定: 包括模型轮廓线或者模型体颜色的设定以及显示界面中设置信息显
示框设定:
烟支位置以及维保的预警显示框: 当激光脉冲占空比T的相对偏差小于5%时, 数据组1、
数据组2, 特别是数据组2中存在一个以上数据的相对偏差值 △Xi%超过5% ‑8%的, 即确 定烟
支位置设定不准确或者鼓轮以及烟支拨转轮需要维保, 对应的信息框进 行闪烁并进行数据
的显示; 或者, 数据组5的某 一数据的相对偏 差值△Xi%超过5%‑8%的同时烟支Yi的波动或者
摆动距离L大于0.3 ‑1.2mm, 即可确 定烟支拨转轮需要维保, 对应的信息框进行闪烁并进行
数据的显示;
激光器和光路效能的预警显示框: 当激光脉冲占空比的相对偏差大于5%时, 数据组1、
数据组2, 特别是数据组2中其他数据的相对偏差值 △Xi%小于5% ‑8%的, 即可以确 定激光器
能量和光路的效能有所 下降, 对应的信息 框进行闪烁并进行 数据的显示;权 利 要 求 书 2/4 页
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专利 激光穿孔设备运行监测系统
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