本发明专利技术涉及激光切割技术领域，更具体地，涉及一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置及方法，其中自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，包括用于将光斑聚焦的聚焦镜组、用于拍照的视觉机构、用于调节聚焦镜组位置的同轴校准机构、控制系统，同轴校准机构装设于聚焦镜组侧部且可与其抵接，视觉机构装设于聚焦镜组下方，聚焦镜组、视觉机构、同轴校准机构均与控制系统电连接；聚焦镜组设有调节机构，同轴校准机构包括驱动组件。本发明专利技术可以实现光斑中心与喷嘴中心自动对准，避免其他因素导致光斑中心与喷嘴中心对齐偏差；还可以避免少数误操作引起的激光伤害情况发生，比如激光穿孔时，胶带下方人手停留等；为实现自动化作业作出重大贡献。大贡献。大贡献。
【技术实现步骤摘要】
一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置及方法
[0001]本专利技术涉及激光切割
，更具体地，涉及一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置及方法。
技术介绍
[0002]激光切割是由激光束聚焦后形成极小光斑，照射在被切割材料上，局部形成高温，材料液化或汽化，在高速气流(空气、氧气、氮气等)的作用下吹走直至形成割缝的动作。气流与激光参数是影响切割参数的重要指标。常用切割头上都有喷嘴对切割气做出引导汇聚，使得切割气形成细小强劲的气流，气流对液化/气化金属吹出周边均匀的缝隙，以实现光滑的切割断面。气流是由喷嘴射出的，为保证得到优秀的切割断面，则需要气流的中心与喷嘴的中心一致，气流正对液化/气化中心点，此时需要激光焦点也与喷嘴同心。在目前行业应用中，大部分通过手动调节聚焦镜片的水平位置，从而使聚焦镜片聚焦后的光斑中心与喷嘴中心重合。在光斑中心与喷嘴中心重合确认上，通常采用2种方法：1、眼睛观察光斑中心与喷嘴中心重合度，需要比较熟练的操作应用经验；2、在喷嘴底部贴上透明胶带，激光打孔，通过胶带上喷嘴的圆轮廓中心与激光穿孔是否重合来判断。这两种方式均受操作人员的个人熟练程度影响极大，而且效率较低，无法实现自动化生产。
[0003]中国专利公开了一种聚焦镜可调激光切割头，包括光纤组件、准直镜组件、聚焦镜组件和喷嘴组件，聚焦镜组件包括聚焦镜腔体、聚焦镜架和聚焦镜，聚焦镜腔体设有位置调节槽，聚焦镜架设于位置调节槽内，聚焦镜安装于聚焦镜架上且位于准直镜的下方以及位于喷嘴组件的上方，聚焦镜腔体上还装设有用于调节聚焦镜架在聚焦镜腔体的位置调节槽内相对于聚焦镜腔体作前后和左右移动的位置调节机构。通过位置调节机构调节聚焦镜架前后左右的位置来实现调节聚焦镜前后左右的位置，从而可以使得聚焦镜上的光斑调整至焦点中心的位置以与喷嘴组件对准，焦点中心不偏移，调节方便，保证光束入射角度准确。该技术方案虽然是通过机器对聚焦镜组件所在位置进行调节，无需人工移动，但同样是需要上述方法进行人工判定光斑中心与喷嘴中心是否重合，依然脱离不了熟练的工人操作。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，可以实现光斑中心与喷嘴中心自动对准，避免个人、环境的影响因素导致光斑中心与喷嘴中心对齐偏差；还可以避免少数误操作引起的激光伤害情况发生，比如激光穿孔时，胶带下方人手停留等；为实现自动化作业作出重大贡献。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]提供一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，包括用于将光斑聚焦的聚焦镜组、用于拍照的视觉机构、用于调节聚焦镜组位置的同轴校准机构、控制系统，所述同轴校准机构装设于所述聚焦镜组侧部且可与其抵接，所述视觉机构装设于聚焦镜组下方，聚焦镜组、视觉机构、同轴校准机构均与所述控制系统电连接；聚焦镜组设有调节机构，同轴校
准机构包括驱动组件，所述驱动组件可作用于所述调节机构并对聚焦镜组的位置进行调节，光斑透过聚焦镜组及喷嘴后可聚焦在视觉机构上，视觉机构可拍摄喷嘴内圆轮廓与光斑中心的图像，并可识别喷嘴内圆轮廓与焦点坐标。
[0007]本专利技术的聚焦镜组与喷嘴均装设于切割头的腔体内，且聚焦镜组位于喷嘴上方，聚焦镜组将光斑聚焦，聚焦后的光斑从喷嘴射出；视觉机构用于拍照，将光斑中心与喷嘴内圆轮廓的图像拍摄下来，并识别喷嘴内圆轮廓与焦点坐标然后将数据传输至控制系统，控制系统判定焦点与喷嘴中心是否重合，若不重合则控制同轴校准机构对聚焦镜组的位置进行调整，具体地，利用同轴校准机构端部的驱动组件驱动聚焦镜组的调节机构，以改变聚焦镜组的位置，从而使光斑中心的位置进行偏移；直至调节到光斑中心与喷嘴中心重合为止。本专利技术的自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置可实现对聚焦镜组位置的自动调节，并可通过视觉机构进行自动化捕捉喷嘴内圆轮廓与焦点坐标，采用控制系统自动判定光斑中心与喷嘴中心是否重合，在两者不重合时还可以自动进行调整；实现了整个过程的自动化作业，避免了个人和环境的因素对光斑中心与喷嘴中心对齐调节的影响；同时也避免了误操作引起的激光对工人的伤害，既提升了对齐的精确度，也还大大提升了工作效率。
[0008]优选地，所述聚焦镜组包括聚焦镜筒、聚焦镜片，所述聚焦镜筒套设于所述聚焦镜片外且与其同轴设置，所述调节机构与聚焦镜筒连接；所述同轴校准机构还包括壳体，所述驱动组件与所述壳体滑动连接，驱动组件与所述控制系统电连接。
[0009]优选地，所述调节机构包括镜把、调节弹簧、调节螺钉，所述调节弹簧为两个，两个调节弹簧均位于聚焦镜筒与所述镜把之间，所述调节弹簧一端与聚焦镜筒连接，另一端与镜把连接，所述调节螺钉也为两个，两个调节螺钉位于两个调节弹簧之间，且均穿过镜把设置，调节螺钉可与聚焦镜筒抵接，所述驱动组件为两个，在每个驱动组件端部均设有可作用于调节螺钉的扳手。
[0010]优选地，所述同轴校准机构还包括滑台气缸、移动板，所述驱动组件装设于所述移动板，所述滑台气缸装设于所述壳体，移动板固定在滑台气缸端部，滑台气缸与所述控制系统电连接。
[0011]优选地，所述同轴校准机构还包括对准组件，所述对准组件装设于所述驱动组件底部，对准组件包括第一滑块、第一导轨、端板、弹性组件、连接支架，所述端板装设于第一导轨端部，所述第一导轨装设于所述移动板，所述弹性组件一端与端板连接，另一端与所述连接支架连接，连接支架还与所述第一滑块连接，第一滑块与所述第一导轨滑动连接。
[0012]优选地，所述扳手为外六角扳手，所述调节螺钉为内六角螺钉。
[0013]优选地，所述视觉机构包括安装板和依次设置的相机、镜头、光源、棱镜，所述相机、所述镜头、所述光源、所述棱镜均装设于所述安装板底部，在安装板上对应棱镜所在位置开设有透光通道，相机与所述控制系统电连接；喷嘴的内圆轮廓与焦点可经过透光通道从棱镜进入镜头反射到相机内。
[0014]本专利技术还提供一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的方法，其特征在于，采用上述的自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置进行自动调节，具体步骤如下：
[0015]S1：利用视觉机构拍摄喷嘴的内圆轮廓与光斑经聚焦镜组聚焦后的焦点图片，并识别喷嘴内圆轮廓与焦点坐标后将结果传输至控制系统；
[0016]S2：控制系统进行喷嘴内圆轮廓与焦点坐标的偏离方向分析及偏离距离分析；
[0017]S3：若偏离距离分析结果大于阈值，则进如步骤S4，若误差值小于阈值则进入步骤S6；
[0018]S4：协同偏离方向分析结果及偏离距离分析结果，采用同轴校准机构对聚焦镜组的位置进行调节；
[0019]S5：返回步骤S1；
[0020]S6：结束操作。
[0021]本专利技术将自动拍照位置识别与偏差分析结合，再利用分析结果反作用于自动调节，可实现更快速且更精准地对聚焦镜组的位置调节，自动化程度高，准确率高，效率高。
[0022]进一步地，所述步骤S4中利用同轴校准机构将聚焦镜组向偏离方向的相反方向进行调节本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，其特征在于，包括用于将光斑聚焦的聚焦镜组(1)、用于拍照的视觉机构(2)、用于调节聚焦镜组(1)位置的同轴校准机构(3)、控制系统，所述同轴校准机构(3)装设于所述聚焦镜组(1)侧部且可与其抵接，所述视觉机构(2)装设于聚焦镜组(1)下方，聚焦镜组(1)、视觉机构(2)、同轴校准机构(3)均与所述控制系统电连接；聚焦镜组(1)设有调节机构(11)，同轴校准机构(3)包括可作用于所述调节机构(11)并对聚焦镜组(1)的位置进行调节的驱动组件(31)，光斑透过聚焦镜组(1)及喷嘴(4)后可聚焦在视觉机构(2)上，视觉机构(2)可拍摄喷嘴(4)内圆轮廓与光斑中心的图像，并可识别喷嘴(4)内圆轮廓与焦点坐标。2.根据权利要求1所述的自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，其特征在于，所述聚焦镜组(1)包括聚焦镜筒(12)、聚焦镜片(13)，所述聚焦镜筒(12)套设于所述聚焦镜片(13)外且与其同轴设置，所述调节机构(11)与聚焦镜筒(12)连接；所述同轴校准机构(3)还包括壳体(32)，所述驱动组件(31)与所述壳体(32)滑动连接，驱动组件(31)与所述控制系统电连接。3.根据权利要求2所述的自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，其特征在于，所述调节机构(11)包括镜把(111)、调节弹簧(112)、调节螺钉(113)，所述调节弹簧(112)为两个，两个调节弹簧(112)均位于聚焦镜筒(12)与所述镜把(111)之间，所述调节弹簧(112)一端与聚焦镜筒(12)连接，另一端与镜把(111)连接，所述调节螺钉(113)也为两个，两个调节螺钉(113)位于两个调节弹簧(112)之间，且均穿过镜把(111)设置，调节螺钉(113)可与聚焦镜筒(12)抵接；所述驱动组件(31)为两个，在每个驱动组件(31)端部均设有可作用于调节螺钉(113)的扳手(311)。4.根据权利要求3所述的自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，其特征在于，所述同轴校准机构(3)还包括滑台气缸(33)、移动板(34)，所述驱动组件(31)装设于所述移动板(34)，所述滑台气缸(33)装设于所述壳体(32)，移动板(34)固定在滑台气缸(33)端部，滑台气缸(33)与所述控制系统电连接。5.根据权利要求3或4所述的自动调节切割头激光与喷嘴同轴的装置，其特征在于，所述扳手(311)为外六角扳手(311)，所述调节螺钉(113)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，常勇，
申请(专利权)人：苏州市宏石激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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