本发明专利技术公开了一种校准方法。该方法包括相对于工作空间（１６）的至少一个参考基准面（１４）定位激光器（１２）的焦点（２４），所述焦点（２４）位于所述激光器（１２）进行加工的位置。该方法还包括通过在焦点（２４）处进行激光加工将至少一个参考标记加工到工件（２０）上，以及测量位于工件（２０）上的参考点与所述至少一个参考标记之间的偏移量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种校准方法，并且更特别地涉及一种激光加工校准方法。
技术介绍
在加工操作中，技术人员通常相对于工具——例如，激光器、主轴操作工具或者喷 水嘴——定位工件。技术人员可相对于已知的参考基准面定位工件，从而可计算出用于定位工件上的特征一例如，？L、凹陷或切口一的偏移量。通常将在工件中加工的特征在计算机辅助设计(cad)系统——例如，Pro/ENGINEER⑧、Unigraphics⑧或CATIA⑧—中生成。当使用cad系统时，可在软件中相对于参考基准面计算出特征的位置。为了 确保在工件中的合适位置加工出特征，需要相对于参考基准面精确地定位工件。这经常利用猜测-检验方法(guess-and-check method)完成，在该方法中，技术人员可反复使用激 光标记工件，然后相应地移动一个或另一个，直到激光打到工件的期望部分。可重复进行校 准，直到工件被定位到合适的位置。 一旦相对于参考基准面合适地定位，cad系统就可继续 控制工件的加工。可周期性地重复进行用于流水线生产的校准，以确保一致性和满足公差 要求。 尽管这种反复的猜测-检验校准方法在定位工件时是足够的，但是这种方法对于 流水线生产或需要一致性和要求效率的地方是不理想的。当工件和加工工具很小时，例如 在激光加工应用中，每次反复时需要移除工件。需要移除工件，以使用显微镜或可放大工件 图像的其它图像装置将参考标记定位在工件上。 在授予Tashiian等人的美国专利No. 5， 168， 141 (' 141专利)中描述了校准激光 焊接系统的尝试。'141专利公开了一种激光焊接系统，该系统包括激光焊机、定位台和摄影 机。该定位台与台坐标系统相关联，该摄影机与用于摄影机视场/观察区域的摄影机坐标 系统相关联。金属板放置在定位台上并位于激光焊机下方，激光焊机发射激光束，以在金属 板的某一位置烧出孔，该位置位于台坐标系统上并与激光焊机预定焦点相对应。摄影机根 据摄影机坐标系统记录焦点的位置，并且将数据输入计算机。计算机根据算法指示定位台 反复调整金属板的位置，直到焦点在台坐标系统和摄影机坐标系统中具有相同的坐标，从 而校准摄影机与定位台。 尽管'141专利中的激光焊接方法提供了一种在摄影机视场与定位台之间反复校 准焦点位置的技术，但由于校准需要大量猜测-检验的反复，因此该方法对于激光加工应 用来说效率很低。 本专利技术的校准方法解决了一个或多个上述问题和/或现有技术中的其它缺陷。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术涉及一种校准方法。该方法包括相对于工作空间的至少一 个参考基准面定位激光器的焦点，所述焦点位于所述激光器进行加工的位置。该方法还包括通过在所述焦点处进行激光加工将至少一个参考标记加工到工件上以及测量工件上的 参考点与所述至少一个参考标记之间的偏移量。 根据另一方面，本专利技术涉及一种校准系统。该校准系统包括用于检测焦点的检测 装置以及用于相对于工作空间的至少一个参考基准面定位焦点的监视器，所述焦点位于进 行加工的位置。该校准系统还包括激光器，该激光器配置成用于在所述焦点处将至少一个 参考标记加工到工件上，所述工件具有参考点，用于测量到所述至少一个参考标记的偏移附图说明 图1是本专利技术的示例性激光校准系统的立体图； 图2是本专利技术的示例性激光校准系统的另一立体图； 图3是本专利技术的示例性激光校准方法的流程图； 图4是沿图2中的A-A方向的激光校准系统的示例性工件的视图； 图5是沿图2中的A-A方向的激光校准系统的示例性工件的另一视图；以及 图6是图2中的激光校准系统的工件的立体图。具体实施例方式图1示出示例性激光校准系统10。该激光校准系统10可包括激光器12、参考基 准面13、参考基准面14、参考基准面15、工作空间16和物体18。激光器12可以是构造成 在工件20(图2)中加工特征——例如，孔或切口——的任何类型的激光器。例如，激光器 12可以是红外化学激光器，例如化学氧碘激光器。工件20可以是任何需要激光加工的物 体，例如燃料喷嘴。 如图l和2所示，参考基准面13、14和15可以是构造成固定参考或标准尺的平 面，在该平面内可以生成用于定位工件20和工件20中的特征的尺寸。在一个示例中，参考 基准面13可以是包含x轴和y轴的总体上垂直的平面，参考基准面14可以是包含y轴和 z轴的总体上垂直的平面，参考基准面15可以是包含x轴和z轴的总体上水平的平面。参 考基准面13、14、15可以位于工作空间16中的任意位置，例如，在一个示例中，参考基准面 13、14、15可以位于计算机数控(CNC)激光器12的已知的零点或原点位置。可以使 用附加的或较少的参考基准面13、14、15作为工件20的参考。 工作空间16可以是工件20可在其中加工的三维空间。也就是说，工作空间16可 以由在加工过程中激光器12和/或工件20在其中移动的区域构成。物体18可以是具有 基本上平的表面22和23的板，该板可以放置在工作空间16中和在其中移动。例如，物体 18可以在工作空间16中可移动地定位，从而使表面23可以基本上与参考基准面14平行。 也就是说，物体18可以在工作空间16中移动，以利于识别激光器12的焦点24。焦点24 可以是这样一个点，在该点处由激光器12生成的激光束26可以进行加工。焦点24可以由 配置成聚焦激光束26的一个或多个透镜(未示出)产生，并且设置在激光器12与物体18 或工件20之间。特别地，激光器12的焦点24可以非常小，并且仅影响处于焦点24中的材 料，从而进行最优加工。 激光校准系统10可包括检测装置28，该检测装置28配置成沿着可观察焦点24的预定观察方向29观察工作空间16。检测装置28可检测焦点24。检测装置28可以是摄影 机，该摄影机配置成当激光12加工物体18或工件20时检测来自焦点24的热或光。检测 装置28可以与自动处理器——例如，计算机一一相连。计算机可将信号传递给监视器32， 监视器32可将信号转换成工作空间16的图像。监视器32可配置成显示被观察焦点24的 二维图像指示，从而允许焦点24被标记在监视器上。监视器32可以是图像生成领域中已 知的任何类型的监视器。在一个示例中，监视器32可以是与CNC激光器12相关联的监视 器。 如图2所示，在加工过程中，工件20可定位在工作空间16中。可以设想工件20 可以以任何期望的方式——例如，平行于参考基准面14——定向。 工业适用性 当进行任何激光加工时，都可以应用本专利技术的激光校准系统。特别地，所公开的系 统可用于高效和准确地定位将由激光器加工的工件。下面将说明激光校准系统10的操作。 激光校准系统10可用于根据图3中示出的方法步骤在工作空间16中定位将由激 光器12加工的工件20。在步骤50中，可将焦点24标记在监视器32上。可相对于工作空 间16的参考基准面13、 14、 15定位激光器12的焦点24。例如，技术人员可将物体18平行 于参考基准面14放置在工作空间16中。可沿x轴在移动方向21上移动物体18。当物体 18开始与激光器12的焦点24接触时，检测装置28可检测由于激光器12开始加工物体18 而产生的光或热，并且在监视器32上显示相应的图像，检测装置28可在观察方向2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种校准方法，包括： 相对于工作空间（１６）的至少一个参考基准面（１４）定位激光器（１２）的焦点（２４），所述焦点位于所述激光器进行加工的位置； 通过在所述焦点处进行激光加工，将至少一个参考标记（３６）加工到工件（２０）上；以及 测量工件上的参考点与所述至少一个参考标记之间的偏移量（４０）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-8-31 60/935,804;US 2008-8-28 12/230,432一种校准方法，包括相对于工作空间(16)的至少一个参考基准面(14)定位激光器(12)的焦点(24)，所述焦点位于所述激光器进行加工的位置；通过在所述焦点处进行激光加工，将至少一个参考标记(36)加工到工件(20)上；以及测量工件上的参考点与所述至少一个参考标记之间的偏移量(40)。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据所述偏移量调整激 光器。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据所述偏移量调整工件。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括将所述偏移量输入模型。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模型是计算机数控程序。6. —种校准系统，包括检测装置(28)，所述检测装置(28)用于检测焦点(24)，所述焦点位于进行加工的位置；监视器(32)，所述监...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡兆力，CC黄，JL科赫，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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