激光切割機(jī)及其封閉檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光切割領(lǐng)域，具體涉及一種可用于數(shù)控加工的激光切割機(jī)，還涉及一種該激光切割機(jī)的封閉檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造行業(yè)，模具的應(yīng)用非常廣泛，不同形狀的工件需要制造不同的模具，尤其在汽車行業(yè)，汽車鈑金模具的邊界、方孔、圓孔的多樣性，需要經(jīng)過(guò)多次拉伸整形，才能加工出符合要求的模具，而且在加工過(guò)程中，細(xì)微的缺陷就造成模具不符合要求，一般制作七、八套模具才能做出一套符合要求的，模具的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高，尤其是三維零件的制作，不能適應(yīng)市場(chǎng)多樣化發(fā)展的需求。利用激光切割可以有效解決上述問(wèn)題。目前，一些規(guī)模較大的汽車生產(chǎn)廠家，率先引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的五軸激光切割機(jī)，大大改善了工藝效果，提供了生產(chǎn)效率，但是該種五軸激光切割機(jī)的價(jià)格昂貴，每臺(tái)成本在兩百萬(wàn)以上，對(duì)廣大中小型生產(chǎn)廠家是一個(gè)難以普及的門檻。
[0003]現(xiàn)在，研宄利用工業(yè)機(jī)器人帶動(dòng)激光切割頭來(lái)代替五軸激光切割器。由于工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作的靈活性，經(jīng)常在工業(yè)機(jī)器人的末端安裝加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)鉆孔、切割、雕刻等各種加工。但是使用工業(yè)機(jī)器人帶動(dòng)各加工工具工作，需要離線編程，需要事先標(biāo)定好各加工工具的位置。諸如鉆頭、刀片等加工工具的位置關(guān)系是通過(guò)測(cè)量機(jī)械軸而實(shí)現(xiàn)的，而機(jī)械軸的標(biāo)定是很容易實(shí)現(xiàn)的，利用校表之類的機(jī)械測(cè)量工具即可測(cè)到。但是激光切割頭安裝于工業(yè)機(jī)器人的末端時(shí)，因?yàn)榧す夤廨S線相對(duì)于機(jī)械軸線來(lái)說(shuō)，是不能用校表之類的機(jī)械測(cè)量工具測(cè)到的，現(xiàn)有的激光切割頭外筒的幾何軸線與其發(fā)出的切割激光的光軸軸線并不一定同軸，這給光軸軸線位置的標(biāo)定帶來(lái)了困難，而若如果不標(biāo)定光軸，相當(dāng)于離線編程控制的激光軸線不明確，離線編程加工的實(shí)際效果會(huì)不好，加工精度低。
[0004]同時(shí)，現(xiàn)在鈑金零件加工過(guò)程中，通常需要在切割完成之后進(jìn)行封閉檢測(cè)。由于在切割之后進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)有廢品的產(chǎn)生。同時(shí)在測(cè)量時(shí)，加工過(guò)程的坐標(biāo)系和檢測(cè)時(shí)候把工件從加工胎具上取下來(lái)另外建立坐標(biāo)系，本身不同的坐標(biāo)系也會(huì)帶來(lái)誤差，造成檢測(cè)精度的不準(zhǔn)，需要進(jìn)行多次修正，效率低、成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種成本低、加工精度高、效率高的激光切割機(jī)，及該激光切割機(jī)的封閉檢測(cè)方法。
[0006]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種激光切割機(jī)，包括工業(yè)機(jī)器人、激光切割組件，所述激光切割組件通過(guò)激光切割組件安裝座安裝于工業(yè)機(jī)器人的末端，所述激光切割組件包括直線滑臺(tái)和激光切割頭，激光切割頭安裝于直線滑臺(tái)，所述直線滑臺(tái)通過(guò)回轉(zhuǎn)支承安裝于激光切割組件安裝座，激光切割頭的機(jī)械軸線與回轉(zhuǎn)支承的中心線同軸，所述回轉(zhuǎn)支承上還設(shè)有標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器。
[0008]該激光切割機(jī)利用回轉(zhuǎn)支承把不可測(cè)量的激光軸線轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的機(jī)械軸線，利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了激光切割設(shè)備的光軸軸線位置標(biāo)定，以使其用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等數(shù)控設(shè)備上，離線編程所需的光軸位置精確，提高了加工精度，成本低。
[0009]同時(shí)，該激光切割機(jī)的回轉(zhuǎn)支承上還設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器，在上述光軸軸線位置已知的基礎(chǔ)上，利用標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器可有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的封閉檢測(cè)，可將檢測(cè)方法嵌入到試切過(guò)程中，這時(shí)候沒(méi)有真正對(duì)工件切割，也就沒(méi)有廢品的產(chǎn)生，減少了廢品。同時(shí)，檢測(cè)過(guò)程中，將工件放置到加工胎具上后，在整個(gè)檢測(cè)和加工過(guò)程中無(wú)須取下，保證了坐標(biāo)系的統(tǒng)一，相比較傳統(tǒng)的加工、測(cè)量、修正，再加工，再測(cè)量，再修正多次的工藝更加有效率和成本的優(yōu)勢(shì)。
[0010]如上所述的激光切割機(jī)，所述標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器為雙目視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，所述雙目視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)包括雙目攝像機(jī)。
[0011]如上所述的激光切割機(jī)，所述回轉(zhuǎn)支承為十字交叉滾子軸承。
[0012]如上所述的激光切割機(jī)，所述直線滑臺(tái)通過(guò)直線滑臺(tái)安裝座安裝于回轉(zhuǎn)支承。
[0013]如上所述的激光切割機(jī)，所述直線滑臺(tái)包括滑塊、馬達(dá)，所述激光切割頭安裝于滑塊，所述馬達(dá)帶動(dòng)滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0014]一種上述所述的激光切割機(jī)的封閉檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0015](I)光軸標(biāo)定步驟，回轉(zhuǎn)支承帶動(dòng)直線滑臺(tái)和激光切割頭回轉(zhuǎn)，調(diào)整激光切割頭使激光束在標(biāo)定板上的光斑收斂于一點(diǎn)，此時(shí)激光切割組件的光軸與回轉(zhuǎn)支承的中心線同軸，確定工業(yè)機(jī)器人參考坐標(biāo)系下的光軸軸線位置，從而確定光軸軸線與標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器的相對(duì)位置關(guān)系；
[0016](2)工件標(biāo)定步驟，取一已知理想模型的工件，將該工件放置于工業(yè)機(jī)器人的工作臺(tái)上，在該工件的各個(gè)位置上設(shè)置若干個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，利用非接觸測(cè)量方面掃描測(cè)量該工件，得出該工件在任意坐標(biāo)系下的測(cè)量模型，將該測(cè)量模型與工業(yè)機(jī)器人中存儲(chǔ)的理想模型比較擬合，得出工件在工業(yè)機(jī)器人參考坐標(biāo)系下的測(cè)量模型；
[0017](3)封閉檢測(cè)步驟，離線編程任意一光軸的運(yùn)動(dòng)軌跡程序，工業(yè)機(jī)器人按照該程序帶動(dòng)激光切割組件動(dòng)作，該運(yùn)動(dòng)軌跡上取光軸軸線位置X，在X處，標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器拍照并圖像處理檢測(cè)得出該處的實(shí)際光軸軸線位置Y，比較X和Y，若不同，則調(diào)整激光切割組件的光軸軸線位置，繼續(xù)按照上述運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)作到下一光軸軸線位置，重復(fù)上述檢測(cè)步驟，直至標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器檢測(cè)出的實(shí)際光軸軸線位置與離線編程中的光軸軸線位置相同，完成封閉檢測(cè)。
[0018]本發(fā)明能夠產(chǎn)生的有益效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，把不可測(cè)量的激光軸線轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的機(jī)械軸線，利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了激光切割設(shè)備的光軸標(biāo)定，成本低，同時(shí)，利用本發(fā)明可有效實(shí)現(xiàn)光軸標(biāo)定，確定光軸的位置，將該位置用于數(shù)控設(shè)備的離線編程可大大提高加工精度；本發(fā)明可在試切過(guò)程中完成封閉檢測(cè)，效率高，有效減少?gòu)U品的數(shù)量，降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖1為激光切割機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖2為激光切割組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中:1、直線滑臺(tái)；2、激光切割頭；3、回轉(zhuǎn)支承；4、滑塊；5、馬達(dá)；6、直線滑臺(tái)安裝座；7、夾持機(jī)構(gòu)；8、標(biāo)志點(diǎn)定位視覺(jué)傳感器；9、工業(yè)機(jī)器人；10、激光切割組件；11、激光切割組件安裝座。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]結(jié)合圖1、2說(shuō)明本實(shí)施方式，一種激光切割機(jī)，包括工業(yè)機(jī)器人9