激光工具中心点标定装置、激光淬火设备及激光淬火方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光工具中心点标定装置、激光淬火设备及激光淬火方法，属于机器人激光淬火加工领域。上述标定装置包括安装板、指示板和指示针，安装板与激光头固定连接；指示板与安装板垂直连接，并能够沿激光头的光路相对于激光头做远离或靠近的运动。指示针通过转轴与安装板可转动连接，转轴平行于指示板，并能够沿指示板滑动。使用时，调整指示板与激光头之间的距离；使得该距离等于激光头上标注的焦距，此时，激光投射在指示板上的光斑为矩形状。通过测量矩形光斑的长度和宽度能够确定矩形光斑的中心点，并通过调整指示针尖端的位置能够使得尖端与矩形光斑的中心点接触。从而能够通过物理结构确定激光工具中心点的位置。

Laser Tool Center Point Calibration Device, Laser Quenching Equipment and Laser Quenching Method

The invention provides a laser tool center point calibration device, a laser quenching equipment and a laser quenching method, belonging to the field of robot laser quenching. The calibration device includes a mounting plate, an indicator board and an indicator needle, which are fixed and connected with the laser head; the indicator board is vertically connected with the mounting plate and can move far or near the laser head along the optical path of the laser head relative to the laser head. The indicator pin can be rotatably connected with the mounting plate through the rotating shaft. The rotating shaft is parallel to the indicator plate and can slide along the indicator plate. When in use, the distance between the indicator board and the laser head is adjusted so that the distance is equal to the focal length marked on the laser head. At this time, the laser spot projected on the indicator board is rectangular. By measuring the length and width of the rectangular spot, the center point of the rectangular spot can be determined. By adjusting the position of the tip of the indicator needle, the center point of the rectangular spot can be contacted. Thus, the position of the center point of laser tool can be determined by physical structure.

【技术实现步骤摘要】
激光工具中心点标定装置、激光淬火设备及激光淬火方法
本专利技术涉及机器人激光淬火加工领域，具体而言，涉及一种激光工具中心点标定装置、激光淬火设备及激光淬火方法。
技术介绍
模具激光淬火热处理是一种新型表面热处理技术，能够显著提高表面硬度，由于淬火时其热输入比较少，模具受热变小，因而在汽车制造领域有广泛的应用。激光淬火热处理所使用的激光头发射出宽带激光束，在淬火过程中，激光头由工业机器人带动，保持激光束始终垂直于淬火表面，同时保持激光焦点沿淬火表面运动，以便获得最佳的淬火效果。因此激光淬火对激光束焦点与淬火表面之间的距离、激光束与淬火表面之间的垂直度要求较高。在淬火之前需要对激光束工具中心点(ToolCenterPoint，TCP)通过机器人多姿态示教进行设定。激光淬火运动编程传统是通过示教编程，对TCP所需要到达的每个点的位置和姿态逐点测量进行示教，效率低下，难以满足工业生产的需要，而离线编程是在计算机中通过软件对点进行自动指定，形成运动路径，编程效率高，效果好，是未来的发展应用趋势，但离线编程要求有高精度的工具中心点和工件坐标系。由于淬火宽带激光束焦点为矩形，理想的工具中心点应位于此矩形焦点的中心，但此处没有物理结构作指示，在设定工具中心点的时候难以获得较为精确的工具中心点位置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种激光工具中心点标定装置，其能够帮助获得比较精确的工具中心点位置。本专利技术的另一目的在于提供一种激光淬火设备，其采用了上述激光工具中心点标定装置。本专利技术的另一目的在于提供一种激光淬火方法，其采用了上述激光淬火设备，能够比较准确地确定激光工具中心点和工件坐标系。本专利技术是这样实现的：一种激光工具中心点标定装置，包括：安装板；指示板，所述指示板与所述安装板垂直连接，并能够沿参考方向相对于所述安装板滑动，所述参考方向垂直于所述指示板的板面；指示针，所述指示针通过转轴与所述安装板可转动连接，所述转轴平行于所述指示板设置，所述转轴能够沿所述安装板沿所述参考方向移动。进一步；所述指示板上设置有第一刻度层和第二刻度层，所述第一刻度层和所述第二刻度层分别沿相互垂直的两个方向延伸。进一步；所述指示板通过连接板与所述安装板连接，所述连接板与所述指示板垂直连接，所述连接板与所述安装板滑动连接。进一步；所述指示板上还设置有测距仪，用于检测激光头与所述指示板之间的距离。进一步；所述指示针能够沿所述转轴滑动。进一步；还包括寻位尺，所述寻位尺与所述安装板滑动连接，所述寻位尺沿所述参考方向延伸并能够沿所述参考方向滑动。进一步；所述安装板上设置有滑道，所述寻位尺设置在所述滑道中，所述滑道和所述寻位尺上均设置有0刻度标志。进一步；所述寻位尺的下端为尖端。一种激光淬火设备，所述激光淬火设备包括激光头和所述的激光工具中心点标定装置；所述安装板与所述激光头连接，所述指示板位于所述激光头的光路上。一种工件激光淬火方法，其采用了所述的激光淬火设备，包括以下步骤：a.确定工具中心点；调整指示板与激光头之间的距离，使得该距离等于激光头本身的焦距，并使得激光头在指示板上形成矩形光斑；移动指示针使得其尖端与矩形光斑的中心点接触；然后固定指示针，并将指示板拆除；利用指示针的尖端来确定工具中心点；b.确定工件坐标系；将寻位尺的0刻度与滑道的0刻度对齐，然后以寻位尺的尖端为基准指定三个不共线点X1,X2和Y1,则由X1、X2两点即可确定工件坐标系X轴的方向，而工件坐标系原点位置即被定位于通过Y1点向X轴作垂线，垂线与X轴相交的位置处。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计得到的激光工具中心点标定装置，使用时，激光头将淬火用激光投射到指示板上，调整指示板与激光头之间的距离；使得该距离等于激光头上标注的焦距，此时，激光投射在指示板上的光斑为矩形状。通过测量矩形光斑的长度和宽度能够确定矩形光斑的中心点，并通过调整指示针尖端的位置能够使得尖端与矩形光斑的中心点接触。从而能够通过物理结构确定激光工具中心点的位置。此时，可以将指示板拆除。本专利技术通过上述设计得到的激光淬火设备，其采用了上述标定装置，因此能够准确地确定激光工具的中心点。本专利技术通过上述设计得到的激光淬火方法，其采用了上述激光淬火设备；能够准确确定激光工具的中心点和工件坐标系，为下一步加工做准备。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施方式提供的标定装置在第一视角下的结构示意图；图2是本专利技术实施方式提供的标定装置在第二视角下的结构示意图；图3是本专利技术实施方式提供的标定装置在第三视角下的结构示意图。图标：10-标定装置；11-安装板；12-指示板；13-连接板；14-测距仪；15-寻位尺；16-指示针；17-转轴；20-激光头。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光工具中心点标定装置，其特征在于，包括：安装板；指示板，所述指示板与所述安装板垂直连接，并能够沿参考方向相对于所述安装板滑动，所述参考方向垂直于所述指示板的板面；指示针，所述指示针通过转轴与所述安装板可转动连接，所述转轴平行于所述指示板设置，所述转轴能够沿所述安装板沿所述参考方向移动。

【技术特征摘要】
1.一种激光工具中心点标定装置，其特征在于，包括：安装板；指示板，所述指示板与所述安装板垂直连接，并能够沿参考方向相对于所述安装板滑动，所述参考方向垂直于所述指示板的板面；指示针，所述指示针通过转轴与所述安装板可转动连接，所述转轴平行于所述指示板设置，所述转轴能够沿所述安装板沿所述参考方向移动。2.根据权利要求1所述的激光工具中心点标定装置，其特征在于：所述指示板上设置有第一刻度层和第二刻度层，所述第一刻度层和所述第二刻度层分别沿相互垂直的两个方向延伸。3.根据权利要求1所述的激光工具中心点标定装置，其特征在于：所述指示板通过连接板与所述安装板连接，所述连接板与所述指示板垂直连接，所述连接板与所述安装板滑动连接。4.根据权利要求1所述的激光工具中心点标定装置，其特征在于：所述指示板上还设置有测距仪，用于检测激光头与所述指示板之间的距离。5.根据权利要求1所述的激光工具中心点标定装置，其特征在于：所述指示针能够沿所述转轴滑动。6.根据权利要求1所述的激光工具中心点标定装置，其特征在于：还包括寻位尺，所述寻位尺与所述安装板滑动连接，所述寻位尺沿所述参考方向延伸并能够沿所述参...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，刘建永，曾大新，张元好，顿亚鹏，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42