CN102632336A - 一种交换式宏微激光高速切割机床 - Google Patents

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Abstract

一种交换式宏微激光高速切割机床，包括宏动台和微动台，其特征在于：所述的微动台安装于宏动台上，微动台上安装有微动台支架，微动台支架上安装有支架末端连杆，支架末端连杆上安装有结构光视觉传感系统和激光切割头，微动台支架通过微动y导轨和微动x导轨与安装于宏动Y导轨上的滑块相固联，结构光视觉传感系统主要由结构光激光器、摄像机和滤光片组成，其中结构光激光器安装在摄像机前方，打出的激光条纹投射到割缝表面，反射的光线经滤光片进入摄像机成像，在X向布置的宏动X导轨上安装有龙门，微动台安装在Y向布置的宏动Y导轨上。本发明具有结构简单、切割效率高等优点。

Description

一种交换式宏微激光高速切割机床
技术领域
一种交换式宏微激光高速切割机床属于激光加工技术领域。
背景技术
凭借出色的灵活性和加工质量，激光切割在金属板材切割领域具有非常广泛的应用前景。但随着激光技术的发展，用户对激光切割设备的要求已不仅仅是追求灵活性和加工质量，同时还要提供高速高精度的切割解决方案以满足越来越高的大批量生产的要求。为了满足这一需求，目前市场上推出的高速高精度激光切割机需要具有越来越高的激光功率和动态性能。为了达到20－30m/s2的加速度，往往需要装备高功率的电机来驱动高强度（这也意味着非常重）的运动量，同时机床也必须具备非常高的稳定性和振动条件，而这在实际工况下是难以实现的。这也导致激光切割机结构正变得越来越复杂、笨重、昂贵、难于安装和维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宏微结合式激光高效切割设计理念。在激光切割设计中引入宏微机构，即一台具有极高动态性能和极轻重量的微动光纤激光切割头和一台负责在大加工范围内移动的大型传统龙门架，两者之间通过数控实现完美的同步运动和最佳的加工效率优化。由于切割头部分的重量极轻，故能实现非常高的动态性能，同时龙门架采用特殊的动态平衡设计和专门优化的驱动控制算法，使其在高速运动的同时轨迹光滑且完全避免振动。在该切割机中结合交换式工作台的设计和根据需要配置多个激光切割头，本发明具有结构简单、切割效率高等优点。
采用的技术方案:
一种交换式宏微激光高速切割机床，包括宏动台和微动台，其特征在于：所述的微动台安装于宏动台上，微动台上安装有微动台支架，微动台支架上安装有支架末端连杆，支架末端连杆上安装有结构光视觉传感系统和激光切割头。微动台支架通过微动y导轨和微动x导轨与安装于宏动Y导轨上的滑块相固联，微动台可相对于滑块实现x和y向的精密微调运动，即微动。结构光视觉传感系统主要由结构光激光器、摄像机和滤光片组成，其中结构光激光器安装在摄像机前方，打出的激光条纹投射到割缝表面，反射的光线经滤光片进入摄像机成像。在X向布置的宏动X导轨上安装有龙门。微动台安装在Y向布置的宏动Y导轨上。
上述X导轨上可布置多个龙门，龙门上还可以同时布置多个激光切割头。
本发明采用的宏微切割运动平台具有冗余自由度，能够降低系统的有效惯量，实现高速高精度的板材切割。由于切割工位上下布置，不仅显著节省加工空间，同时可显著减少上下料片需要的时间。宏微运动台的所有运动轴均采用交流伺服电机驱动，由视觉反馈形成偏差，通过分别对宏动台和微动台输入不同的目标控制量，形成位置伺服，从而实现激光切割所要求的高精度位置控制。
附图说明
图l是本发明宏微切割运动平台的工作原理图。
图2是本发明宏微切割运动平台的结构示意图。
图3是本发明升降式交换工作台的结构示意图。
具体实施方式
一种交换式宏微激光高速切割机床，包括宏动台1和微动台2，微动台2上安装有微动台支架12，微动台支架12上安装有支架末端连杆6，支架末端连杆6上安装有结构光视觉传感系统和激光切割头3。微动台支架12通过微动y异轨19和微动x导轨20与安装于宏动Y导轨5上的滑块21相固联，即微动台2与滑块21构成二维滑台。这样，微动台2可实现相对于滑块21实现x和y向的精密微调运动，即微动。
由于微动台2固联安装于宏动Y导轨5上的滑块21上，故微动台2可在滑块21的带动下相对于龙门4沿宏动Y导轨5作Y向的相对运动。由于龙门4安装在X向布置的宏动X导轨13上，故龙门4可带动微动台2沿宏动X导轨13实现X方向的运动。这样，微动台2可实现X和Y向的大范围运动，即宏动。
激光切割头3和结构光视觉传感系统安装在微动台支架12上，在微动台2的带动下实现宏微运动。结构光视觉传感系统主要由结构光激光器9、摄像机10和滤光片7组成。其中结构光激光器9安装在摄像机10前方，打出的激光条纹11投射到割缝14表面，反射的光线经滤光片7进入摄像机10成像．通过摄像机的标定技术，可以利用割缝图像得出割缝的位置信息。利用结构光视觉传感系统构成微动单元的位置闭环控制。由宏动台1完成。激光切割的大范围移动，由微动台2实现激光切割的高精度位置调节。宏微运动台的所有运动轴均采用交流伺服电机驱动，由视觉反馈形成偏差，通过分别对宏动台和  微动台输入不同的目标控制量，形成位置伺服，从而实现激光切割所要求的高精度位置控制。
采用光纤激光束8，使系统结构进十步简化，将宏微运动台结构和交换式工作台布局(图3)集成起来，构成交换式宏微切割机床，可大大提高激光切割速度。图3所示为升降式交换工作台。料片18在升降装置17的作用下，才艮据切割工艺的需要，选择在上工位托架16或下工位托架15完成加工。由于切割工位上下布置，不仅显著节省力口工空间，同时可显著减少上下料片需要的时间。X导轨13上可布置多个龙门4，龙门4上还可以同时布置多个激光切割头3，从而大大提高切割速度。

Claims (2)

1.一种交换式宏微激光高速切割机床，包括宏动台和微动台，其特征在于：所述的微动台安装于宏动台上，微动台上安装有微动台支架，微动台支架上安装有支架末端连杆，支架末端连杆上安装有结构光视觉传感系统和激光切割头，微动台支架通过微动y导轨和微动x导轨与安装于宏动Y导轨上的滑块相固联，微动台可相对于滑块实现x和y向的精密微调运动，结构光视觉传感系统主要由结构光激光器、摄像机和滤光片组成，其中结构光激光器安装在摄像机前方，打出的激光条纹投射到割缝表面，反射的光线经滤光片进入摄像机成像．在X向布置的宏动X导轨上安装有龙门，微动台安装在Y向布置的宏动Y导轨上。
2.根据权利要求l所述的一种交换式宏微激光高速切割机床，其特征在于所述的X导轨上布置多个龙门，龙门上同时布置多个激光切割头。
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