CN103769733B - 一种板材等离子切割机床及板材等离子切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种板材等离子切割机床及板材等离子切割方法，本发明板材等离子切割机床的工作台上方滑动设置有相机，相机的镜头正对工作台，相机连接PLC控制器。本发明板材等离子切割方法，包括如下步骤：（1）将板材放置在工作台上；（2）用相机拍摄板材上两个定位孔，并计算板材的板材中心线相对于X向的偏移角度θ；（3）计算切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标；（4）切割板材。本发明通过相机拍摄板材上定位孔的位置，从而能以板材上的定位孔为定位点来确定切割的起始点和板材相对工作台的偏角，使得等离子切割机切割不受板材的长度和宽度的尺寸误差的影响，切割后的板材边缘相对定位孔尺寸准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种板材切割机床及切割方法。
背景技术
汽车纵梁是由钢板冲压成U型的型材，在冲压时为保证钢板两侧的翻边尺寸相同，一般要在钢板的中心线上设置多个定位孔，冲压时通过在定位孔中插入定位销将钢板固定在工作台上，钢板在冲压前，需要对钢板的的边缘进行切割处理，比如切角割圆弧等。
在对板材进行切割时，都是以板材的边缘作为定位边。这样就造成切割后新的板材边缘到定位孔的距离无法保证。在进行切割时，如果是以定位孔作为定位，需要人工加入定位销。然后，将切割机床移动到定位销上后，进行定位。定位孔一般为板材前端和板材后端各一个。碰到板材为11米的板材时，人工定位的时间非常长。在进行人工加入定位销的定位时，定位销经过长时间的应用，容易松动，定位会出现较大的偏差。
发明内容
本发明要解决的问题是：提供一种定位准确性高的板材等离子切割机床，还提供一种定位准确性高的板材等离子切割方法。
为解决上述问题，本发明板材等离子切割机床，包括工作台、上下料机构、等离子切割机、导轨和PLC控制器，等离子切割机连接PLC控制器，导轨设置在工作台的一侧，导轨的长度方向与工作台的长度方向相，等离子切割机设置在导轨上，所述的工作台上方滑动设置有相机，相机的镜头正对工作台，相机连接PLC控制器。
为了筒化机床结构，所述的相机固定在等离子切割机上。
为了便于获取等离子切割机的运动距离，所述的等离子切割机和导轨之间设置有测量等离子切割机运动距离的编码器。
为了便于上下料，所述的上下料机构为自动上下料机构。
本发明板材等离子切割方法，采用前述板材等离子切割机床，板材的长度方向的中心线上设置有多个定位孔，切割起始点相对于最近定位孔的相对坐标（a,b），包括如下步骤：
（1）将板材放置在工作台上，板材的长度方向大体在工作台的长度方向上，设置工作台的平面坐标系，工作台的长度方向表示X向，工作台的宽度方向表示Y向；
（2）用相机拍摄板材上的一个定位孔A，在X向上移动相机，移动距离为x，再用相机拍摄板材上的另一定位孔B，取定位孔A在所拍摄图像中的坐标值、定位孔B在所拍摄图像中的坐标值和x计算板材中心线相对于X向的偏移角度θ；
（3）计算切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标；
（4）等离子切割机依据θ、切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标值和设定的被切割形状切割板材。
为了易于选定定位孔，所述的定位孔A为最左侧定位孔，所述的定位孔B为最右侧定位孔。
为了能够快速获得θ值和切割起始点坐标，所述的步骤（2）中θ的计算方法：
△Y=YX2-YX1
Tan(θ)=△Y/(XX2+x-XX1)
θ=arctan（(YX2-YX1)/(XX2+x-XX1)）；
所述的步骤（3）中切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标为（XC，YC），XC=X1+b·Cos（θ）-a·Sin（θ）；YC=Y1+b·Sin（θ）+a·Cos（θ）；（X1，Y1）为切割起始点的最近定位孔的中心在工作台的平面坐标系中的坐标，a表示切割起始点相对于最近定位孔在板材宽度方向的相对差值,b表示切割起始点相对于最近定位孔在板材宽度长度方向的相对差值。
本发明的有益效果：本发明机床由于设置有相机，通过相机拍摄板材上定位孔的位置，从而能以板材上的定位孔为定位点来确定切割的起始点和板材相对工作台的偏角，使得等离子切割机切割不受板材的长度和宽度的尺寸误差的影响，切割后的板材边缘相对定位孔尺寸准确。本发明切割方法依据相机拍摄的定位孔获得数据和板材在工作台的上位置，能准确的计算出切割的起始点的坐标和板材相对工作台的偏角，从而使得等离子切割机能准确的切割板材，切割后的板材边缘相对定位孔尺寸准确。
附图说明
图1是本发明的切割机的结构示意图；
图2是本发明的板材在工作台的俯视图，图中的两双点划线框为相机的取景框，除x外，其它标注为相机坐系的坐标值；
图3是本发明的板材在工作台的俯视图，标注为工作台平面坐标系的坐标值和以板材的长宽为两轴的平面坐标值；
图中：1、地基，2、自动上下料机构，3、PLC控制器，4、等离子切割机，5、工作台，6、导轨，7、相机，8、板材。
具体实施方式
如图1所示的一种板材自动定位切割机床，包括工作台5、导轨6、上下料机构、等离子切割机4和PLC控制器3，等离子切割机4连接PLC控制器3，导轨6设置在工作台5的一侧，导轨6的长度方向与工作台5的长度方向相，等离子切割机4设置在导轨上6，工作台5的上方滑动设置有相机7，为了节省导轨，相机7可直接通过一根横梁固定在等离子切割机4，相机7的镜头正对工作台5，相机7连接PLC控制器3。工作台5设置在地基1上。
等离子切割机4和导轨6之间设置有等离子切割机4的运动距离的编码器。也可采用其它方法测量。上下料机构最好采用自动上下料机构2。
上述切割机床在切割板材时，采用下述方法：已知条件，如图2和图3所示，板材8的长度方向的中心线上设置有多个定位孔，切割起始点相对于最近定位孔的相对位置（a,b），a表示切割起始点相对于最近定位孔在板材宽度方向的相对差值,b表示切割起始点相对于最近定位孔在板材宽度长度方向的相对差值。
本切割方法包括如下步骤：
（1）将板材8放置在工作台5上，板材8的长度方向大体在工作台的长度方向上，设置工作台5的平面坐标系，工作台的长度方向表示X向，工作台的宽度方向表示Y向；
（2）用相机7拍摄板材8上的最左侧的定位孔A，在X向上移动相机7，移动距离为x，再用相机7拍摄板材上的最右侧的定位孔B，取定位孔A在所拍摄图像中的坐标值（XX1，YX1）、定位孔B在所拍摄图像中的坐标值（XX2，YX2）和x计算板材中心线相对于X向的偏移角度θ；
θ的计算方法：
△Y=YX2-YX1
Tan(θ)=△Y/(XX2+x-XX1)
θ=arctan（(YX2-YX1)/(XX2+x-XX1)）
这个θ角就是板材8相对工作台5的倾斜度。
（3）计算切割起始点C在工作台的平面坐标系上的坐标（XC，YC）；
坐标（XC，YC）计算方法1：
XC=X1+b·Cos（θ）-a·Sin（θ）
YC=Y1+b·Sin（θ）+a·Cos（θ）
（X1，Y1）为切割起始点的最近定位孔的中心在工作台的平面坐标系中的坐标。
为了便于计算相机的坐标值、工作台的平面坐标值以及a、b都采用同一长度单位，这样可以直接计算，不需要单位换算。
上述θ、（XC，YC）的计算为精确计算，也可以利用上述已知条件采用简便的近似计算。
（4）等离子切割机依据θ、切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标值和设定的被切割形状切割板材。
Claims (6)
1.一种采用板材等离子切割机床的板材等离子切割方法，所述板材等离子切割机床包括工作台、上下料机构、等离子切割机、导轨和PLC控制器，等离子切割机连接PLC控制器，导轨设置在工作台的一侧，导轨的长度方向与工作台的长度方向相同，等离子切割机设置在导轨上，其特征在于：所述的工作台上方滑动设置有相机，相机的镜头正对工作台，相机连接PLC控制器，板材的长度方向的中心线上设置有多个定位孔，切割起始点相对于最近定位孔的相对坐标（a,b），a表示切割起始点相对于最近定位孔在板材宽度方向的相对差值,b表示切割起始点相对于最近定位孔在板材长度方向的相对差值，所述的板材等离子切割方法包括如下步骤：
（1）将板材放置在工作台上，板材的长度方向大体在工作台的长度方向上，设置工作台的平面坐标系，工作台的长度方向表示X向，工作台的宽度方向表示Y向；
（2）用相机拍摄板材上的一个定位孔A，在X向上移动相机，移动距离为x，再用相机拍摄板材上的另一定位孔B，取定位孔A在所拍摄图像中的坐标值、定位孔B在所拍摄图像中的坐标值和x计算板材中心线相对于X向的偏移角度θ；
（3）计算切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标；
（4）等离子切割机依据θ、切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标值和设定的被切割形状切割板材。
2.根据权利要求１所述的板材等离子切割方法，其特征在于：所述的定位孔A为最左侧定位孔，所述的定位孔B为最右侧定位孔。
3.根据权利要求１所述的板材等离子切割方法，其特征在于：所述的步骤（2）中θ的计算方法：
△Y=YX2-YX1
Tanθ=△Y/(XX2+x-XX1)
θ=arctan（(YX2-YX1)/(XX2+x-XX1)）；
（XX1，YX1）为定位孔A在所拍摄图像中的坐标值，（XX2，YX2）为定位孔B在所拍摄图像中的坐标值；
所述的步骤（3）中切割起始点在工作台的平面坐标系上的坐标为（XC，YC），XC=X1+b·Cos（θ）-a·Sin（θ）；YC=Y1+b·Sin（θ）+a·Cos（θ）；（X1，Y1）为切割起始点的最近定位孔的中心在工作台的平面坐标系中的坐标。
4.根据权利要求１或２或３所述的板材等离子切割方法，其特征在于：所述的相机固定在等离子切割机上。
5.根据权利要求4所述的板材等离子切割方法，其特征在于：所述的等离子切割机和导轨之间设置有测量等离子切割机运动距离的编码器。
6.根据权利要求5所述的板材等离子切割方法，其特征在于：所述的上下料机构为自动上下料机构。
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