CN106141454A - 一种带有定位机构的切割头、切割装置及切割方法 - Google Patents

一种带有定位机构的切割头、切割装置及切割方法 Download PDF

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李学文
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Abstract

本发明公开了一种带有定位机构的切割头、切割装置及切割方法，涉及激光切割技术领域，该切割头的侧部设置有视觉成像单元，所述视觉成像单元包括自上而下依次相连的CCD摄像头、深景镜头和环形光源，且CCD摄像头的侧部设置有升降调节器，该升降调节器用于调节深景镜头的升降高度。本发明实现了零件的精准切割，解决了切割下料难的重大问题。

Description

一种带有定位机构的切割头、切割装置及切割方法
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，一种带有定位机构的切割头、切割装置及切割方法。
背景技术
目前市面上具有各种批量制作的管件、平面零件加工完成后还需要通过激光切割机对其一件一件的切割下来，形成一个个标准零件。但是由于零件在批量制作过程中位置不一、尺寸不一或者形状不一等情况，导致无法对零件进行快速的批量的进行下料。导致加工效率低下，并且加工非常困难现象。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带有定位机构的切割头、切割装置及切割方法，实现了零件的精准切割，解决了切割下料难的重大问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种带有定位机构的切割头，该切割头的侧部设置有视觉成像单元，所述视觉成像单元包括自上而下依次相连的CCD摄像头、深景镜头和环形光源，且CCD摄像头的侧部设置有升降调节器，该升降调节器用于调节深景镜头的升降高度。
在上述技术方案的基础上，所述CCD摄像头为130W像素黑白色彩，分辨率为1280*1024。
在上述技术方案的基础上，所述深景镜头的放大倍数为0.48～0.64X，景深为3～5mm，畸变率为0.25％，分辨率为17.5um～23.5um，工作距离为131～154mm。
在上述技术方案的基础上，所述环形光源为紫光环形光源，能够兼容各种材质不锈钢、铝材、铜材的高清打光拍摄。
本发明还公开一种基于上述切割头的切割装置，包括切割头，以及与该切割头相连的数控系统，所述数控系统包括传输模块、存储模块和定位模块，其中，传输模块，用于CCD摄像头和数控系统之间，以及数控系统与用户之间的数据传输；存储模块，用于存储加工图形和CCD摄像头拍摄的采集图片，且加工图形内含有若干个标记点；定位模块，用于选定加工图形的至少两个标记点为定位点；用于建立工件坐标系，并通过定位点对采集图片进行定位。
在上述技术方案的基础上，还包括激光器架系统和切管机架系统，其中，切管机架的顶部设置有旋转单元和扶正中心单元，且旋转单元和扶正中心单元相对设置于切管机架系统的两端；扶正中心单元的外侧部还设置有抽尘单元，扶正中心单元的下方设置有接料单元；所述切割头设置于激光器架系统的顶部，且位于扶正中心单元的上方。
在上述技术方案的基础上，所述标记点为“十”字形。
本发明还公开一种基于上述切割装置的切割方法，包括以下步骤：步骤S1.用户通过传输模块输入带标记点的加工图形，并存储至存储模块；步骤S2.传输模块将CCD摄像头拍摄的采集图片存储至存储模块；步骤S3.定位模块从存储模块中提取加工图形，并选定加工图形的至少两个标记点为定位点；步骤S4.定位模块从存储模块中提取采集图片，并建立工件坐标系；步骤S5.定位模块通过定位点对采集图片进行定位。
本发明的有益效果在于：
通过应用该技术，在零件加工时，只要对零件上带有一定标示或者记号的零件、产品进行采集，并且能够准确传输给加工系统，最终由系统实现正确、搞效的下料、加工。该技术的发明引用，对我国的工业发展带来了一定革命性的突破。针对以前的无法批量进行不规则批量零件的快速成型加工，取得重大的突破，并且应用简单。
附图说明
图1为本发明实施例中切割装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中视觉成像单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中数控系统的结构框图；
图4为本发明实施例中加工图形的示意图；
图5为本发明实施例中采集图片的示意图。
附图标记：
1-切割头；
2-视觉成像单元；21-CCD摄像头；22-深景镜头；23-环形光源；24-升降调节器；
3-数控系统；31-传输模块；32-存储模块；33-定位模块；
4-切管机架系统；5-激光器架系统；6-旋转单元；7-扶正中心单元；8-抽尘单元；9-接料单元。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供了一种带有定位机构的切割头，该切割头1的侧部设置有视觉成像单元2，所述视觉成像单元2包括自上而下依次相连的CCD摄像头21、深景镜头22和环形光源23，且CCD摄像头21的侧部设置有升降调节器24，该升降调节器24用于调节深景镜头22的升降高度。
具体的，所述CCD摄像头21为130W像素黑白色彩，分辨率为1280*1024。本实施例中，4.130-CCD摄像机采用千兆以太网接口，推荐搭配带有intel芯片的千兆网卡或者交换机。外形尺寸为50mm*38mm*38mm。CCD采用标准的C型接口，与搭配的C型深景镜头与定制的环形光源组成图样采集模块。CypView CCD采用全铝外壳，底端四颗M3螺纹口，正面与背面下方各有两颗M3螺纹固定孔。上端面是RJ45千兆以太网接口与电源供电接口，下端则是C型接口连接镜头专用。
具体的，所述深景镜头22的放大倍数为0.48～0.64X，景深为3～5mm，畸变率为0.25％，分辨率为17.5um～23.5um，工作距离为131～154mm。本实施例中，深景镜头采用C型螺纹接口与CCD连接。镜头最下端距离板材务必在31～154mm的物距范围以内。并且建议固定CCD的模块能有±5mm左右的高度调节范围。
具体的，所述环形光源23为紫光环形光源23，能够兼容各种材质不锈钢、铝材、铜材的高清打光拍摄。本实施例中，环形光源直接固定在镜头的最下端，使用侧顶M3螺纹固定在镜头的保护座上。
参见图1和图3所示，本发明实施例还提供了一种基于上述切割头的切割装置，包括切割头1，以及与该切割头1相连的数控系统3，所述数控系统3包括传输模块31、存储模块32和定位模块33，其中，传输模块31，用于CCD摄像头21和数控系统3之间，以及数控系统3与用户之间的数据传输；存储模块32，用于存储加工图形和CCD摄像头21拍摄的采集图片，且加工图形内含有若干个标记点，具体的，所述标记点为“十”字形；定位模块33，用于选定加工图形的至少两个标记点为定位点；用于建立工件坐标系，并通过定位点对采集图片进行定位。
参见图3所示，具体的，该切割装置还包括激光器架系统5和切管机架系统4，其中，切管机架的顶部设置有旋转单元6和扶正中心单元7，且旋转单元6和扶正中心单元7相对设置于切管机架系统4的两端；扶正中心单元7的外侧部还设置有抽尘单元8，扶正中心单元7的下方设置有接料单元9；所述切割头1设置于激光器架系统5的顶部，且位于扶正中心单元7的上方。
参见图4和图5所示，本发明实施例还提供了一种基于上述切割装置的切割方法，包括以下步骤：
步骤S1.用户通过传输模块31输入带标记点的加工图形，并存储至存储模块32；
步骤S2.传输模块31将CCD摄像头21拍摄的采集图片存储至存储模块32；
步骤S3.定位模块33从存储模块32中提取加工图形，并选定加工图形的至少两个标记点为定位点；本实施例中选择了两个不同侧距离最远的两个标记点作为定位点。
步骤S4.定位模块33从存储模块32中提取采集图片，并建立工件坐标系；本实施例中，将停靠点设置在四个顶点方向(左上，左下，右上，右下)。最靠近停靠点的定位点定义为第一定位点。工件坐标系的具体坐标设置是以回零后第一定位点在CCD采集视窗范围内。即回零后能直接通过CCD图像采集视窗能直接看到板材上对面定位点的采集图片。
步骤S5.定位模块33通过定位点对采集图片进行定位。
本发明能够清晰的采集到图像，并且通过数据线把图像传输给切割系统。通过系统的自动识别与精确的定位出需要加工的零件位置。切割系统最终输出行动轨迹与激光等辅助气源把零件精准完美的加工出来。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种带有定位机构的切割头，其特征在于：该切割头(1)的侧部设置有视觉成像单元(2)，所述视觉成像单元(2)包括自上而下依次相连的CCD摄像头(21)、深景镜头(22)和环形光源(23)，且CCD摄像头(21)的侧部设置有升降调节器(24)，该升降调节器(24)用于调节深景镜头(22)的升降高度。
2.如权利要求1所述的带有定位机构的切割头，其特征在于：所述CCD摄像头(21)为130W像素黑白色彩，分辨率为1280*1024。
3.如权利要求1所述的带有定位机构的切割头，其特征在于：所述深景镜头(22)的放大倍数为0.48～0.64X，景深为3～5mm，畸变率为0.25％，分辨率为17.5um～23.5um，工作距离为131～154mm。
4.如权利要求1所述的带有定位机构的切割头，其特征在于：所述环形光源(23)为紫光环形光源(23)，能够兼容各种材质不锈钢、铝材、铜材的高清打光拍摄。
5.基于权利要求1所述切割头的切割装置，包括切割头(1)，以及与该切割头(1)相连的数控系统(3)，其特征在于：所述数控系统(3)包括传输模块(31)、存储模块(32)和定位模块(33)，其中，
传输模块(31)，用于CCD摄像头(21)和数控系统(3)之间，以及数控系统(3)与用户之间的数据传输；
存储模块(32)，用于存储加工图形和CCD摄像头(21)拍摄的采集图片，且加工图形内含有若干个标记点；
定位模块(33)，用于选定加工图形的至少两个标记点为定位点；用于建立工件坐标系，并通过定位点对采集图片进行定位。
6.如权利要求1所述的切割装置，其特征在于：还包括激光器架系统(5)和切管机架系统(4)，其中，切管机架的顶部设置有旋转单元(6)和扶正中心单元(7)，且旋转单元(6)和扶正中心单元(7)相对设置于切管机架系统(4)的两端；扶正中心单元(7)的外侧部还设置有抽尘单元(8)，扶正中心单元(7)的下方设置有接料单元(9)；所述切割头(1)设置于激光器架系统(5)的顶部，且位于扶正中心单元(7)的上方。
7.如权利要求1所述的切割装置，其特征在于：所述标记点为“十”字形。
8.基于权利要求1所述切割装置的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.用户通过传输模块(31)输入带标记点的加工图形，并存储至存储模块(32)；
步骤S2.传输模块(31)将CCD摄像头(21)拍摄的采集图片存储至存储模块(32)；
步骤S3.定位模块(33)从存储模块(32)中提取加工图形，并选定加工图形的至少两个标记点为定位点；
步骤S4.定位模块(33)从存储模块(32)中提取采集图片，并建立工件坐标系；
步骤S5.定位模块(33)通过定位点对采集图片进行定位。
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