CN102974937A - 基于超声定位的激光加工装置及加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于超声定位的激光加工装置及加工方法，该基于超声定位的激光加工装置，包括：一加工平台；一夹持装置，其位于加工平台的上方，该夹持装置包括横向夹持连接部和纵向夹持连接部，该横向夹持连接部和纵向夹持连接部相互枢接；一激光头，其枢接在夹持装置的横向夹持连接部上，并位于加工平台的上方；一超声测距装置，其枢接在夹持装置的纵向夹持连接部上。本发明可保证激光加工质量，提高加工精度，并且能够快速方便的确定加工时离焦量的变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工头，具体涉及一种基于超声定位的激光加工装置及加工方法。
背景技术
在利用激光器进行工件加工时，一般通过氦氖激光来确定激光光斑的位置，特别是进行较大工件的焊接或者切割时，例如大板的拼焊时，由于板面无法保证平整，会导致激光焊接过程中激光焊接参数离焦量的变化，这就需要操作者隔一段时间就要测量激光头高度的位置，而防止离焦量发生较大改变，从而使得焊接性能变差，使得加工后的工件不符合要求，而目前多采用尺子度量工件距离透镜的距离后而计算离焦量的大小，这样做工作量较大，且多次测量之间也存在着较大的差异，造成焊接或者切割精度下降，大大影响了焊接或者切割质量；目前急需一种能够自动调节激光加工头与工件表面之间距离的系统，这样能大大减小工作量，并能提高生产效率以及加工精度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于超声定位的激光加工装置及加工方法，其可保证激光加工质量，提高加工精度，并且能够快速方便的确定加工时离焦量的变化情况。
本发明提供一种基于超声定位的激光加工装置，包括：
一加工平台；
一夹持装置，其位于加工平台的上方，该夹持装置包括横向夹持连接部和纵向夹持连接部，该横向夹持连接部和纵向夹持连接部相互枢接；
一激光头，其枢接在夹持装置的横向夹持连接部上，并位于加工平台的上方；
一超声测距装置，其枢接在夹持装置的纵向夹持连接部上。
本发明还提供一种基于超声定位的激光加工方法，该加工方法是使用前述的激光加工装置，该加工方法包括如下步骤：
步骤1：将加工工件放置于加工平台上，并且用机械的方法将加工工件清理规整；
步骤2：将激光头移动至加工工件的上方位置，打开超声测距装置，通过超声测距装置的测量以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；然后调节激光头的高度位置以获得需要的激光加工的离焦量；固定此时激光头的高度位置，并设置此时的超声测距装置测得的值为标准值；
步骤3：设定焊接速度，并且根据超声测距装置与激光束的水平距离，计算得到所述控制装置的相应延迟时间；
步骤4：开始利用激光器的激光头来加工所述加工工件，加工过程中，由于所述超声测距装置能时时测量所述超声测距装置与加工工件表面的距离，当加工工件表面不平整时，控制装置通过所述超声测距装置的时时测量值与所述标准值的差值就能计算出所述激光头的相应的高度调整值，所述控制装置在所述延迟时间后能相应的给出调整激光头的高度位置的信号，从而保持激光加工的离焦量保持恒定。
通过上述激光加工装置及加工方法，能时时快速准确的调节激光头的高度位置，来确定所述激光束的离焦量保持不变，这样就避免了反复采用尺子测量来确定激光束加工时离焦量的繁琐性，通过此种激光头高度快速定位方法能显著提高了加工效率以及加工精度，比起以前较为繁杂的结构方法而言能取得预料不到的技术效果。
附图说明
为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描述，其中：
图1本发明的基于超声定位的激光加工头装置的结构示意图。
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种基于超声定位的激光加工装置，包括：
一加工平台1；
一夹持装置2，其位于加工平台1的上方，该夹持装置2包括横向夹持连接部21和纵向夹持连接部22，该横向夹持连接部21和纵向夹持连接部22相互枢接，该夹持装置2的横向夹持连接部21上有一横向滑槽211，便于夹持装置2的纵向夹持连接部22滑移，该夹持装置2的纵向夹持连接部22上有一纵向滑槽221，便于枢接在夹持装置2纵向夹持连接部22的超声测距装置4滑移；
一激光头3，其枢接在夹持装置2的横向夹持连接部21上，并位于加工平台1的上方，在激光头3的光路上有一透镜组31，该透镜组31将激光头3发出的光聚焦；
一超声测距装置4，其枢接在夹持装置2的纵向夹持连接部22上。优选的，所述目视观察管的内部为等直径孔；优选的，所述目视观察管的内孔的直径为1.8-3mm。
请参阅图2，配合参阅图1，本发明提供一种基于超声定位的激光加工方法，该加工方法是使用上述的加工装置，该激光加工方法包括如下步骤：
步骤1：将加工工件放置于加工平台1上，并且用机械的方法将加工工件清理规整，也就是，将待焊接的两块加工工件的对接接缝处两侧的突起清理规整，所述的用机械方法除去对接接缝两侧的突起是将加工工件表面上高度在2mm以上的突起清除；
步骤2：将激光头3移动至加工工件对接接缝的上方位置，打开超声测距装置4，通过超声测距装置4的测量以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；然后调节激光头3的高度位置以获得需要的激光加工的离焦量；固定此时激光头3的高度位置，并设置此时的超声测距装置4测得的值为标准值；
步骤3：设定焊接速度，并且根据超声测距装置4与激光束的水平距离，计算得到所述控制装置的相应延迟时间；
步骤4：开始利用激光器来加工所述加工工件，加工过程中，由于所述超声测距装置4能时时测量所述超声测距装置4与加工工件表面的距离，当加工工件表面不平整时，控制装置通过所述超声测距装置4的时时测量值与所述标准值的差值就能计算出所述激光头3的相应的高度调整值，所述控制装置在所述延迟时间后能相应的给出调整激光头的高度位置的信号，从而保持激光加工的离焦量保持恒定。
优选的，在步骤1中，采用度量的定焦方法为：量取透镜位置到加工工件表面位置的距离，通过量取的透镜位置到加工工件表面位置的距离以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；然后就可以通过调节激光头的高度位置以获得需要的激光加工的离焦量。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的的限制，凡是依据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围之内，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种基于超声定位的激光加工装置，包括：
一加工平台；
一夹持装置，其位于加工平台的上方，该夹持装置包括横向夹持连接部和纵向夹持连接部，该横向夹持连接部和纵向夹持连接部相互枢接；
一激光头，其枢接在夹持装置的横向夹持连接部上，并位于加工平台的上方；
一超声测距装置，其枢接在夹持装置的纵向夹持连接部上。
2.根据权利要求1所述的基于超声定位的激光加工装置，其中在激光头的光路上有一透镜组，该透镜组将激光头发出的光聚焦。
3.根据权利要求1所述的基于超声定位的激光加工装置，其中该夹持装置的横向夹持连接部上有一横向滑槽，便于夹持装置的纵向夹持连接部滑移。
4.根据权利要求3所述的基于超声定位的激光加工装置，其中该夹持装置的纵向夹持连接部上有一纵向滑槽，便于枢接在夹持装置纵向夹持连接部的超声测距装置滑移。
5.一种基于超声定位的激光加工方法，该加工方法是使用权利要求1所述的激光加工装置，该加工方法包括如下步骤：
步骤1：将加工工件放置于加工平台上，并且用机械的方法将加工工件清理规整；
步骤2：将激光头移动至加工工件的上方位置，打开超声测距装置，通过超声测距装置的测量以及激光器的已知焦距计算得到激光加工的离焦量；然后调节激光头的高度位置以获得需要的激光加工的离焦量；固定此时激光头的高度位置，并设置此时的超声测距装置测得的值为标准值；
步骤3：设定焊接速度，并且根据超声测距装置与激光束的水平距离，计算得到所述控制装置的相应延迟时间；
步骤4：开始利用激光器的激光头来加工所述加工工件，加工过程中，由于所述超声测距装置能时时测量所述超声测距装置与加工工件表面的距离，当加工工件表面不平整时，控制装置通过所述超声测距装置的时时测量值与所述标准值的差值就能计算出所述激光头的相应的高度调整值，所述控制装置在所述延迟时间后能相应的给出调整激光头的高度位置的信号，从而保持激光加工的离焦量保持恒定。
6.根据权利要求5所述的基于超声定位的激光加工方法，其中在激光头的光路上有一透镜组，该透镜组将激光头发出的光聚焦。
7.根据权利要求5所述的基于超声定位的激光加工方法，其中该夹持装置的横向夹持连接部上有一横向滑槽，便于夹持装置的纵向夹持连接部滑移。
8.根据权利要求7所述的基于超声定位的激光加工方法，其中该夹持装置的纵向夹持连接部上有一纵向滑槽，便于枢接在夹持装置纵向夹持连接部的超声测距装置滑移。
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