激光加工3D异形工件快速坐标定位方法技术

本发明专利技术提供了一种激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，包括：S100以仿形工装支撑异形工件，以便激光对异形工件进行加工；S200在仿形工装上以右手定则取三个特征点，以三个特征点分别作为原点、X轴坐标点和Y轴坐标点构建三维的全局坐标系；S300以加工头尖嘴标定并记录三个特征点的坐标值，将三个特征点的坐标值导入坐标计算辅助工具进行计算，得到仿形工装的全局坐标；S400将异形工件与仿形工装两者的数模作为一个整体导入激光加工编程软件中，根据仿形工装的全局坐标系完成异形工件的坐标定位。本发明专利技术通过在与工件匹配的仿形工装上置定三个位置明显的特征点构建全局坐标系，代替采用异形工件上的点构建坐标系，可以提高整体工件的坐标定位精度。工件的坐标定位精度。工件的坐标定位精度。

【技术实现步骤摘要】
激光加工3D异形工件快速坐标定位方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，特别涉及一种激光加工3D异形工件快速坐标定位方法。

技术介绍

[0002]在激光加工异形工件前，首先得确定工件相对于激光加工设备的位置。目前，对于激光加工异形工件的坐标定位，一般是先在工件表面标记符合右手定则的三特征点，然后利用激光加工头末端尖嘴在工件表面标定三个特征点并记录其全局坐标值，利用三点坐标值根据右手定则建立三维坐标系统，从而完成工件的坐标定位。
[0003]目前普遍采用的在工件上取三特征点来定位的方法，前提是需要工件表面上的三个特征点位置明显，从而能快速并准确的标定并记录其全局坐标值。然而一般工件是冲压出来的，其表面上的轮廓往往带有倒角，此时特征点既不容易确定，且难以准确的取得其坐标值，如此便会造成整体坐标位置的偏差。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，包括以下步骤：
[0005]S100以仿形工装支撑异形工件，以便激光对异形工件进行加工；
[0006]S200在仿形工装上以右手定则取三个特征点：第一特征点，第二特征点和第三特征点，其中以第一特征点作为原点，以第二特征点作为X轴坐标点、以第三特征点作为Y轴坐标点构建三维的全局坐标系；
[0007]S300以加工头尖嘴标定并记录三个特征点的坐标值，将三个特征点的坐标值导入坐标计算辅助工具进行计算，得到仿形工装的全局坐标；
[0008]S400将异形工件与仿形工装两者的数模作为一个整体导入激光加工编程软件中，根据仿形工装的全局坐标系完成异形工件的坐标定位。
[0009]可选的，制作仿形工装时，在仿形工装的顶部制作多个台阶，取符合右手定则的三个台阶中间点作为特征点。
[0010]可选的，在S400步骤中，根据仿形工装的全局坐标完成异形工件的坐标定位的过程如下：
[0011]确定异形工件的三维基准面，以三维基准面的交点为原点，以相邻基准面的交线为坐标轴建立异形工件的独立坐标系；
[0012]把异形工件的各加工点相对三维基准面的尺寸转换为在独立坐标系中的坐标值；
[0013]通过独立坐标系与全局坐标系的转换关系，把异形工件的各加工点在独立坐标系中的坐标值转换为全局坐标系中的坐标值，实现异形工件的全局坐标定位。
[0014]可选的，在S100步骤中，采用夹具对仿形工装和异形工件进行相互固定，防止发生相对滑动。
[0015]可选的，所述夹具包括转杆、导杆和两个夹块，所述转杆两端设有方向相反的螺杆，所述转杆可转动式安装在仿形工装上，所述导杆与转杆平行且与仿形工装连接，所述夹块设有卡口、导孔以及与螺杆配合的第一内螺纹通孔，两个夹块以卡口相对并分别通过第一内螺纹通孔安装在转杆两端的螺杆上，所述导杆插入导孔内。
[0016]可选的，所述仿形工装顶部设有第一传感器，所述夹具设有电机和控制器，所述电机与转杆传动连接，所述卡口内底面设有第二传感器，所述控制器分别与电机、第一传感器和第二传感器电连接；所述电机能够正向或者反向旋转。
[0017]可选的，所述夹具还包括压块和压杆，所述卡口内底面设有导槽，所述卡口的上侧壁设有第二内螺纹通孔，所述压块顶部设有卡槽，所述压块能够沿导槽滑动，所述压杆端头设有头帽，所述头帽安装在卡槽内，所述压杆带有与第二内螺纹通孔配合的外螺纹；所述转杆的端头设有转盘，所述电机的输出轴的远端以轴键滑动连接有双面吸盘，所述双面吸盘与电机之间的输出轴以轴承连接第一齿轮，所述第一齿轮通过传动机构与压杆传动，所述转盘位于双面吸盘远离第一齿轮的侧面；
[0018]所述压块的下表面设有第三传感器，所述控制器分别与双面吸盘和第三传感器连接，所述第二传感器用于控制双面吸盘断开与转盘的吸合传动并切换为双面吸盘与第一齿轮的吸合传动，所述第三传感器用于控制双面吸盘断开与第一齿轮的吸合传动。
[0019]可选的，所述传动机构包括第二齿轮、传动杆、第一锥齿轮和第二锥齿轮；
[0020]所述传动杆的一端沿轴向设有第一凹槽，所述第二齿轮的中心设有带第一凸块的通孔，所述第二齿轮滑动式套在传动杆上且第一凸块顶在第一凹槽内，所述第二齿轮与第一齿轮啮合，所述传动杆的另一端与第一锥齿轮固定连接；
[0021]所述压杆远离头帽端向设有第二凹槽，所述第二锥齿轮的中心设有带第二凸块的通孔，所述第二锥齿轮滑动式套在压杆上且第二凸块顶在第二凹槽内，所述压杆与传动杆垂直，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；
[0022]所述夹块嵌有相互垂直的第一托板和第二托板，第一托板的内表面与夹块之间设有弹簧，所述第一托板设有第一通孔，所述第一托板通过第一通孔套在传动杆的第一锥齿轮内侧，所述第一托板的外表面与第一锥齿轮的相对面之间设有滚珠；所述第二托板设有第二通孔，所述第二托板通过第二通孔套在压杆的第二锥齿轮内侧，所述第二托板的外表面与第二锥齿轮的相对面之间设有滚珠；
[0023]所述第二齿轮两侧设有环形槽，所述第二齿轮由夹槽与仿形工装1连接，所述夹槽的两个相对内侧面设有滚珠顶着环形槽。
[0024]可选的，在以仿形工装支撑异形工件时，让独立坐标系与全局坐标系方位保持一致，两个坐标系仅原点不重合；所述独立坐标系与全局坐标系的转换关系简化为以下算式：
[0025]f
i
＝f
i
′
+f
o
[0026]上式中，f
i
表示异形工件的i点在全局坐标系的坐标值；f
i
′
表示异形工件的i点在独立坐标系的坐标值；f
o
表示异形工件的独立坐标系原点在全局坐标系的坐标值。
[0027]可选的，所述控制器根据异形工件的材料属性及全局坐标定位加工点的加工深度，采用以下公式计算加工需要的激光强度：
[0028][0029]上式中，Q
j
表示异形工件全局坐标定位加工点j加工时需要的激光强度；q0表示异形工件材料加工的基本能耗，预先设定；e表示自然常数；d
j
表示异形工件加工点j的加工深度；K1表示异形工件材料的激光折射率；K2表示异形工件材料的消光系数；
[0030]所述控制器将计算结果传输给激光发射设备，根据计算结果控制异形工件加工点j加工时激光发射设备发射出的激光强度。
[0031]本专利技术通过在与工件匹配的仿形工装上置定三个位置明显的特征点，从而快速并准确的实现工件的定位。三特征点选取在仿形工装上而不是在异形工件上，而仿形工装上特征点是制作仿形工装的时候刻意制造台阶而产生的，因此台阶切割制造的要达到一定的精度。相较于异形工件，仿形工装上特征点位置明显，方便标定并记录坐标值，如此既可节省在工件表面去寻找并标记特征点的时间，还可以提高取点坐标位置的精度，进而提高整体工件的坐标定位精度。
[0032]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S100以仿形工装支撑异形工件，以便激光对异形工件进行加工；S200在仿形工装上以右手定则取三个特征点：第一特征点，第二特征点和第三特征点，其中以第一特征点作为原点，以第二特征点作为X轴坐标点、以第三特征点作为Y轴坐标点构建三维的全局坐标系；S300以加工头尖嘴标定并记录三个特征点的坐标值，将三个特征点的坐标值导入坐标计算辅助工具进行计算，得到仿形工装的全局坐标；S400将异形工件与仿形工装两者的数模作为一个整体导入激光加工编程软件中，根据仿形工装的全局坐标系完成异形工件的坐标定位。2.根据权利要求1所述的激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，制作仿形工装时，在仿形工装的顶部制作多个台阶，取符合右手定则的三个台阶中间点作为特征点。3.根据权利要求1所述的激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，在S400步骤中，根据仿形工装的全局坐标完成异形工件的坐标定位的过程如下：确定异形工件的三维基准面，以三维基准面的交点为原点，以相邻基准面的交线为坐标轴建立异形工件的独立坐标系；把异形工件的各加工点相对三维基准面的尺寸转换为在独立坐标系中的坐标值；通过独立坐标系与全局坐标系的转换关系，把异形工件的各加工点在独立坐标系中的坐标值转换为全局坐标系中的坐标值，实现异形工件的全局坐标定位。4.根据权利要求1所述的激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，在S100步骤中，采用夹具对仿形工装和异形工件进行相互固定，防止发生相对滑动。5.根据权利要求4所述的激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，所述夹具包括转杆、导杆和两个夹块，所述转杆两端设有方向相反的螺杆，所述转杆可转动式安装在仿形工装上，所述导杆与转杆平行且与仿形工装1连接，所述夹块设有卡口、导孔以及与螺杆配合的第一内螺纹通孔，两个夹块以卡口相对并分别通过第一内螺纹通孔安装在转杆两端的螺杆上，所述导杆插入导孔内。6.根据权利要求5所述的激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，所述仿形工装顶部设有第一传感器，所述夹具设有电机和控制器，所述电机与转杆传动连接，所述卡口内底面设有第二传感器，所述控制器分别与电机、第一传感器和第二传感器电连接；所述电机能够正向或者反向旋转。7.根据权利要求6所述的激光加工3D异形工件快速坐标定位方法，其特征在于，所述夹具还包括压块和压杆，所述卡口内底面设有导槽，所述卡口的上侧壁设有第二内螺纹通孔，所述压块顶部设有卡槽，所述压块能够沿导槽滑动，所述压杆端头设有头帽，所述头帽安装在卡槽内，所述压杆带有与第二内螺纹通孔配合的外螺纹；所述转杆的端头设有转盘，所述电机的输出轴的远端以轴键滑动连接有双面吸盘，所述双面吸盘与电机之间的输出轴以轴承连接第一齿轮，所述第一齿轮通过传动机构与压杆传动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐庸辉，陈勇，李英杰，杨亚涛，袁健，潘洪文，陶凯，
申请(专利权)人：柳州宏德激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：