專利名稱：基于超聲定位的激光加工裝置及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光加工頭，具體涉及一種基于超聲定位的激光加工裝置及加工方法。
背景技術(shù)：
在利用激光器進(jìn)行工件加工時(shí)，一般通過氦氖激光來確定激光光斑的位置，特別是進(jìn)行較大工件的焊接或者切割時(shí)，例如大板的拼焊時(shí)，由于板面無法保證平整，會(huì)導(dǎo)致激光焊接過程中激光焊接參數(shù)離焦量的變化，這就需要操作者隔一段時(shí)間就要測(cè)量激光頭高度的位置，而防止離焦量發(fā)生較大改變，從而使得焊接性能變差，使得加工后的工件不符合要求，而目前多采用尺子度量工件距離透鏡的距離后而計(jì)算離焦量的大小，這樣做工作量較大，且多次測(cè)量之間也存在著較大的差異，造成焊接或者切割精度下降，大大影響了焊接或者切割質(zhì)量；目前急需一種能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)激光加工頭與工件表面之間距離的系統(tǒng)，這樣能大大減小工作量，并能提高生產(chǎn)效率以及加工精度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于超聲定位的激光加工裝置及加工方法，其可保證激光加工質(zhì)量，提高加工精度，并且能夠快速方便的確定加工時(shí)離焦量的變化情況。
本發(fā)明提供一種基于超聲定位的激光加工裝置，包括
一加工平臺(tái)；
一夾持裝置，其位于加工平臺(tái)的上方，該夾持裝置包括橫向夾持連接部和縱向夾持連接部，該橫向夾持連接部和縱向夾持連接部相互樞接；
—激光頭，其樞接在夾持裝置的橫向夾持連接部上，并位于加工平臺(tái)的上方；
一超聲測(cè)距裝置，其樞接在夾持裝置的縱向夾持連接部上。
本發(fā)明還提供一種基于超聲定位的激光加工方法，該加工方法是使用前述的激光加工裝置，該加工方法包括如下步驟
步驟I :將加工工件放置于加工平臺(tái)上，并且用機(jī)械的方法將加工工件清理規(guī)整；
步驟2 :將激光頭移動(dòng)至加工工件的上方位置，打開超聲測(cè)距裝置，通過超聲測(cè)距裝置的測(cè)量以及激光器的已知焦距計(jì)算得到激光加工的離焦量；然后調(diào)節(jié)激光頭的高度位置以獲得需要的激光加工的離焦量；固定此時(shí)激光頭的高度位置，并設(shè)置此時(shí)的超聲測(cè)距裝置測(cè)得的值為標(biāo)準(zhǔn)值；
步驟3 :設(shè)定焊接速度，并且根據(jù)超聲測(cè)距裝置與激光束的水平距離，計(jì)算得到所述控制裝置的相應(yīng)延遲時(shí)間；
步驟4 :開始利用激光器的激光頭來加工所述加工工件，加工過程中，由于所述超聲測(cè)距裝置能時(shí)時(shí)測(cè)量所述超聲測(cè)距裝置與加工工件表面的距離，當(dāng)加工工件表面不平整時(shí)，控制裝置通過所述超聲測(cè)距裝置的時(shí)時(shí)測(cè)量值與所述標(biāo)準(zhǔn)值的差值就能計(jì)算出所述激光頭的相應(yīng)的高度調(diào)整值，所述控制裝置在所述延遲時(shí)間后能相應(yīng)的給出調(diào)整激光頭的高度位置的信號(hào)，從而保持激光加工的離焦量保持恒定。
通過上述激光加工裝置及加工方法，能時(shí)時(shí)快速準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)激光頭的高度位置， 來確定所述激光束的離焦量保持不變，這樣就避免了反復(fù)采用尺子測(cè)量來確定激光束加工時(shí)離焦量的繁瑣性，通過此種激光頭高度快速定位方法能顯著提高了加工效率以及加工精度，比起以前較為繁雜的結(jié)構(gòu)方法而言能取得預(yù)料不到的技術(shù)效果。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及特點(diǎn)，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中
圖I本發(fā)明的基于超聲定位的激光加工頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖I所示，本發(fā)明提供一種基于超聲定位的激光加工裝置，包括
一加工平臺(tái)I ;
一夾持裝置2，其位于加工平臺(tái)I的上方，該夾持裝置2包括橫向夾持連接部21和縱向夾持連接部22，該橫向夾持連接部21和縱向夾持連接部22相互樞接，該夾持裝置2的橫向夾持連接部21上有一橫向滑槽211，便于夾持裝置2的縱向夾持連接部22滑移，該夾持裝置2的縱向夾持連接部22上有一縱向滑槽221，便于樞接在夾持裝置2縱向夾持連接部22的超聲測(cè)距裝置4滑移；
一激光頭3，其樞接在夾持裝置2的橫向夾持連接部21上，并位于加工平臺(tái)I的上方，在激光頭3的光路上有一透鏡組31,該透鏡組31將激光頭3發(fā)出的光聚焦；
一超聲測(cè)距裝置4，其樞接在夾持裝置2的縱向夾持連接部22上。優(yōu)選的，所述目視觀察管的內(nèi)部為等直徑孔；優(yōu)選的，所述目視觀察管的內(nèi)孔的直徑為I. 8-3mm。
請(qǐng)參閱圖2，配合參閱圖1，本發(fā)明提供一種基于超聲定位的激光加工方法，該加工方法是使用上述的加工裝置，該激光加工方法包括如下步驟
步驟I :將加工工件放置于加工平臺(tái)I上，并且用機(jī)械的方法將加工工件清理規(guī)整，也就是，將待焊接的兩塊加工工件的對(duì)接接縫處兩側(cè)的突起清理規(guī)整，所述的用機(jī)械方法除去對(duì)接接縫兩側(cè)的突起是將加工工件表面上高度在2mm以上的突起清除；
步驟2 :將激光頭3移動(dòng)至加工工件對(duì)接接縫的上方位置，打開超聲測(cè)距裝置4，通過超聲測(cè)距裝置4的測(cè)量以及激光器的已知焦距計(jì)算得到激光加工的離焦量；然后調(diào)節(jié)激光頭3的高度位置以獲得需要的激光加工的離焦量；固定此時(shí)激光頭3的高度位置，并設(shè)置此時(shí)的超聲測(cè)距裝置4測(cè)得的值為標(biāo)準(zhǔn)值；
步驟3 :設(shè)定焊接速度，并且根據(jù)超聲測(cè)距裝置4與激光束的水平距離，計(jì)算得到所述控制裝置的相應(yīng)延遲時(shí)間；
步驟4 :開始利用激光器來加工所述加工工件，加工過程中，由于所述超聲測(cè)距裝置4能時(shí)時(shí)測(cè)量所述超聲測(cè)距裝置4與加工工件表面的距離，當(dāng)加工工件表面不平整時(shí)，控制裝置通過所述超聲測(cè)距裝置4的時(shí)時(shí)測(cè)量值與所述標(biāo)準(zhǔn)值的差值就能計(jì)算出所述激光頭3的相應(yīng)的高度調(diào)整值，所述控制裝置在所述延遲時(shí)間后能相應(yīng)的給出調(diào)整激光頭的高度位置的信號(hào)，從而保持激光加工的離焦量保持恒定。
優(yōu)選的，在步驟I中，采用度量的定焦方法為量取透鏡位置到加工工件表面位置的距離，通過量取的透鏡位置到加工工件表面位置的距離以及激光器的已知焦距計(jì)算得到激光加工的離焦量；然后就可以通過調(diào)節(jié)激光頭的高度位置以獲得需要的激光加工的離焦量。
以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案范圍之內(nèi)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于超聲定位的激光加工裝置，包括 一加工平臺(tái)； 一夾持裝置，其位于加工平臺(tái)的上方，該夾持裝置包括橫向夾持連接部和縱向夾持連接部，該橫向夾持連接部和縱向夾持連接部相互樞接； 一激光頭，其樞接在夾持裝置的橫向夾持連接部上，并位于加工平臺(tái)的上方； 一超聲測(cè)距裝置，其樞接在夾持裝置的縱向夾持連接部上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超聲定位的激光加工裝置，其中在激光頭的光路上有一透鏡組，該透鏡組將激光頭發(fā)出的光聚焦。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超聲定位的激光加工裝置，其中該夾持裝置的橫向夾持連接部上有一橫向滑槽，便于夾持裝置的縱向夾持連接部滑移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超聲定位的激光加工裝置，其中該夾持裝置的縱向夾持連接部上有一縱向滑槽，便于樞接在夾持裝置縱向夾持連接部的超聲測(cè)距裝置滑移。
5.一種基于超聲定位的激光加工方法，該加工方法是使用權(quán)利要求I所述的激光加工裝置，該加工方法包括如下步驟 步驟I :將加工工件放置于加工平臺(tái)上，并且用機(jī)械的方法將加工工件清理規(guī)整； 步驟2 :將激光頭移動(dòng)至加工工件的上方位置，打開超聲測(cè)距裝置，通過超聲測(cè)距裝置的測(cè)量以及激光器的已知焦距計(jì)算得到激光加工的離焦量；然后調(diào)節(jié)激光頭的高度位置以獲得需要的激光加工的離焦量；固定此時(shí)激光頭的高度位置，并設(shè)置此時(shí)的超聲測(cè)距裝置測(cè)得的值為標(biāo)準(zhǔn)值； 步驟3 :設(shè)定焊接速度，并且根據(jù)超聲測(cè)距裝置與激光束的水平距離，計(jì)算得到所述控制裝置的相應(yīng)延遲時(shí)間； 步驟4 :開始利用激光器的激光頭來加工所述加工工件，加工過程中，由于所述超聲測(cè)距裝置能時(shí)時(shí)測(cè)量所述超聲測(cè)距裝置與加工工件表面的距離，當(dāng)加工工件表面不平整時(shí)，控制裝置通過所述超聲測(cè)距裝置的時(shí)時(shí)測(cè)量值與所述標(biāo)準(zhǔn)值的差值就能計(jì)算出所述激光頭的相應(yīng)的高度調(diào)整值，所述控制裝置在所述延遲時(shí)間后能相應(yīng)的給出調(diào)整激光頭的高度位置的信號(hào)，從而保持激光加工的離焦量保持恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于超聲定位的激光加工方法，其中在激光頭的光路上有一透鏡組，該透鏡組將激光頭發(fā)出的光聚焦。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于超聲定位的激光加工方法,其中該夾持裝置的橫向夾持連接部上有一橫向滑槽，便于夾持裝置的縱向夾持連接部滑移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于超聲定位的激光加工方法，其中該夾持裝置的縱向夾持連接部上有一縱向滑槽，便于樞接在夾持裝置縱向夾持連接部的超聲測(cè)距裝置滑移。
全文摘要
一種基于超聲定位的激光加工裝置及加工方法，該基于超聲定位的激光加工裝置，包括一加工平臺(tái)；一夾持裝置，其位于加工平臺(tái)的上方，該夾持裝置包括橫向夾持連接部和縱向夾持連接部，該橫向夾持連接部和縱向夾持連接部相互樞接；一激光頭，其樞接在夾持裝置的橫向夾持連接部上，并位于加工平臺(tái)的上方；一超聲測(cè)距裝置，其樞接在夾持裝置的縱向夾持連接部上。本發(fā)明可保證激光加工質(zhì)量，提高加工精度，并且能夠快速方便的確定加工時(shí)離焦量的變化情況。
文檔編號(hào)B23K26/04GK102974937SQ201210450849
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者趙偉芳, 林學(xué)春, 于海娟, 李晉閩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所