CN101244523B - 激光加工检测方法及其专用仪器 - Google Patents
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Abstract
激光加工检测方法包括:a.非接触测距仪预先测得工件待加工表面平面度变化数据;b.根据待加工表面平面度变化数据,移动平台动态调整激光聚焦头和红外测温仪的位置,保证激光聚焦头和红外测温仪聚焦头与熔池保持恒定焦距;c.使摆动平台带动测温仪在熔池区做动态平面扫描,重新标定熔池中心,使测温仪聚焦和取样点跟随熔池中心的偏移。其专用仪器包括非接触测距仪、激光聚焦头、红外测温仪、中央处理器。具有对加工区域温度的准确监测以及加工区域激光光斑大小的控制,方法和设备简单,效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工检测的方法及其装置,尤其是在对复杂轮廓表面进行激光加工过程中调节测温仪与激光聚焦头焦距的方法及其装置。
背景技术
激光加工过程中,加工区域温度的准确检测与激光在加工区域的聚焦情况对激光加工非常重要。
准确测量激光加工过程中熔池的温度对于检测激光加工状态、反馈调整加工工艺参数至关重要,但加工过程中零件表面几何形貌的变化、熔覆层厚度的偏差、运动机构振动及其他环境因素都可能造成测温仪检测时的离焦和偏心,影响测温的准确性。
而激光加工时,光束在加工区域的聚焦状况则影响到加工区域的光斑大小、加工区域的光斑能量密度分布,对加工参数和加工质量的影响很大。
在激光表面处理或激光修复复杂轮廓零件时,由于零件表面存在高低不平的起伏变化,加工过程中应该根据加工区域高低变化的情况,调节激光聚焦头、红外测温仪位置,以保证激光聚焦头、红外测温仪与加工区域的距离不变,保证它们在加工区域的聚焦状态不发生变化。
现有技术方法在处理复杂轮廓零件的激光加工时,多采用预先对零件的表面轮廓进行三维测绘,然后根据测绘的三维几何数据,编制激光加工的数控加工轨迹,实现对零件表面高低不平的补偿。这种方法主要有两个问题:其一,三维轮廓测量以及根据三维轮廓编制数控程序的过程复杂,效率很低;其二,基于这种方法的加工精度受到三维测量精度以及所编数控程序精度的影响。由此带来加工区域温度检测不准和加工区域激光光斑大小控制不准的不足。
发明内容
本发明要克服现有激光加工检测技术的加工区域温度检测不准和加工区域激光光斑大小控制不准的不足,提出一种可根据零件表面轮廓变化情况,在加工过程中自动调整测温仪、激光聚焦头位置的装置。
本发明所述的激光加工检测方法包括如下步骤:
1.非接触测距仪预先测得工件待加工表面平面度变化数据;
2.根据待加工表面平面度变化数据,移动平台动态调整激光聚焦头和红外测温仪的位置,保证激光聚焦头和红外测温仪聚焦头与熔池保持恒定焦距;
3.使摆动平台带动测温仪在熔池区做动态平面扫描,重新标定熔池中心,使测温仪聚焦和取样点跟随熔池中心的偏移,保证温度测量的真实性。
本发明所述的激光加工检测方法的专用仪器,包括:
一个针对待加工面的非接触测距仪,
一个安装在可作远离或接近待加工面运动的第一工作台上的激光聚焦头,所述的激光聚焦头正对待加工面;
一个安装在可作前后运动、左右摆动的第二工作台上的红外测温仪,所述的红外测温仪设置在所述的激光聚焦头侧面,所述的红外测温仪聚焦头对准熔池;
用于接收非接触测距仪传送的距离参数、发出调节第一工作台和第二工作台的移动指令,并且接收红外测温仪传送的熔池位置参数、发出调节第二工作台的摆动指令的中央处理器。
加工时,该装置相对于零件做平面线扫描运动,实现对复杂轮廓表面的加工,具体为:非接触测距仪直线运动中预先测得工件待加工表面平面度变化情况,通过移动平台动态调整激光聚焦头和红外测温仪的位置,保证激光聚焦头和红外测温仪聚焦头与熔池保持恒定焦距。
同时,针对可能存在的熔池中心的偏移,使摆动平台带动测温仪在熔池区做动态平面扫描,重新标定熔池中心,以此保证测温仪聚焦和取样点的准确性,保证温度测量的真实性。
基于上述措施,实现复杂轮廓表面零件激光加工时,对加工区域温度的准确监测以及加工区域激光光斑大小的控制。
本发明的优点是:便于对复杂轮廓表面零件激光加工时,对加工区域温度的准确监测以及加工区域激光光斑大小的控制,方法和设备简单,效率高。
附图说明
图1是本发明的结构原理图
具体实施方式
参照附图:
本发明所述的激光加工检测方法包括如下步骤:
1.非接触测距仪预先测得工件待加工表面平面度变化数据;
2.根据待加工表面平面度变化数据,移动平台动态调整激光聚焦头和红外测温仪的位置,保证激光聚焦头和红外测温仪聚焦头与熔池保持恒定焦距;
3.使摆动平台带动测温仪在熔池区做动态平面扫描,重新标定熔池中心,
使测温仪聚焦和取样点跟随熔池中心的偏移,保证温度测量的真实性。
本发明所述的激光加工检测方法的专用仪器,包括:
一个针对待加工面8的非接触测距仪6;
一个安装在可作远离或接近待加工面运动的第一工作台5上的激光聚焦头4,所述的激光聚焦头4正对待加工面;
一个安装在可作前后运动、左右摆动的第二工作台上的红外测温仪1,所述的红外测温仪1设置在所述的激光聚焦头4侧面,所述的红外测温仪1聚焦头对准熔池,第二工作台包括摆动平台3和移动平台2;
用于接收非接触测距仪传送的距离参数、发出调节第一工作台和第二工作台的移动指令,并且接收红外测温仪传送的熔池位置参数、发出调节第二工作台的摆动指令的中央处理器7。
所述的第一工作台5包括导轨、第一伺服电机、第一传动滚珠丝杠副,其中第一伺服电机连接中央处理器7,并按照中央处理器7的指令运转,第一传动滚珠丝杠副连接第一伺服电机、并驱动激光聚焦头4在导轨上移动。
所述的移动平台2包括导轨、第二伺服电机、第二传动滚珠丝杠副,其中第二伺服电机连接中央处理器7,并按照中央处理器7的指令运转,第二传动滚珠丝杠副连接第二伺服电机、并驱动红外测温仪1在导轨上移动,调节红外测温仪1聚焦头与熔池的距离。
所述的摆动平台3包括摆动机构、第三伺服电机、传动齿轮组,其中第三伺服电机连接中央处理器7,并按照中央处理器7的指令运转,传动齿轮组连接第三伺服电机、并驱动摆动机构运转,使红外测温仪1摆动,使红外测温仪1聚焦头反复扫描熔池。
加工时,该装置相对于零件做平面线扫描运动,实现对复杂轮廓表面的加工,具体为:非接触测距仪直线运动中预先测得工件待加工表面平面度变化情况,通过移动平台动态调整激光聚焦头和红外测温仪的位置,保证激光聚焦头和红外测温仪聚焦头与熔池保持恒定焦距。
同时,针对可能存在的熔池中心的偏移,使摆动平台带动测温仪在熔池区做动态平面扫描,重新标定熔池中心,以此保证测温仪聚焦和取样点的准确性,保证温度测量的真实性。
基于上述措施,实现复杂轮廓表面零件激光加工时,对加工区域温度的准确监测以及加工区域激光光斑大小的控制。
Claims (3)
1.激光加工检测方法,包括如下步骤:
a非接触测距仪预先测得工件待加工表面平面度变化数据;
b根据待加工表面平面度变化数据,移动平台动态调整激光聚焦头和红外测温仪的位置,保证激光聚焦头和红外测温仪聚焦头与熔池保持恒定焦距;
c使摆动平台带动测温仪在熔池区做动态平面扫描,重新标定熔池中心,使测温仪聚焦和取样点跟随熔池中心的偏移,保证温度测量的真实性。
2.适用于权利要求1所述的激光加工检测方法的专用仪器,包括:
一个针对待加工面的非接触测距仪,
一个安装在可作远离或接近待加工面运动的第一工作台上的激光聚焦头,所述的激光聚焦头正对待加工面;
一个安装在可作前后运动、左右摆动的第二工作台上的红外测温仪,所述的红外测温仪设置在所述的激光聚焦头侧面,所述的红外测温仪聚焦头对准熔池;
第二工作台包括摆动平台和移动平台;
用于接收非接触测距仪传送的距离参数、发出调节第一工作台和第二工作台的移动指令,并且接收红外测温仪传送的熔池位置参数、发出调节第二工作台的摆动指令的中央处理器。
3.如权利要求2所述的激光加工检测方法的专用仪器,其特征在于:所述的第一工作台包括导轨、第一伺服电机、第一传动滚珠丝杠副,其中第一伺服电机连接中央处理器,并按照中央处理器的指令运转,第一传动滚珠丝杠副连接第一伺服电机、并驱动激光聚焦头在导轨上移动;
所述的移动平台包括导轨、第二伺服电机、第二传动滚珠丝杠副,其中第二伺服电机连接中央处理器,并按照中央处理器的指令运转,第二传动滚珠丝杠副连接第二伺服电机、并驱动红外测温仪在导轨上移动,调节红外测温仪聚焦头与熔池的距离;
所述的摆动平台包括摆动机构、第三伺服电机、传动齿轮组,其中第三伺服电机连接中央处理器,并按照中央处理器的指令运转,传动齿轮组连接第三伺服电机、并驱动摆动机构运转,使红外测温仪摆动,使红外测温仪聚焦头反复扫描熔池。
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