CN109530935A - 使用激光切割机械臂加工规则孔的方法 - Google Patents

Abstract

一种使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，包括：通过示教器控制激光切割机械臂的末端运动到待加工的规则孔的中心点，并通过机械臂控制器记录下该中心点的坐标；机械臂控制器根据中心点的坐标和预先设定的规则孔的几何参数，计算出待加工的规则孔的轮廓上的多个关键点的坐标；机械臂控制器先控制激光切割机械臂的末端自中心点移动至其中一个关键点，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照形成闭合路径的方式依次移动到其余关键点中的每一个并返回所述的其中一个关键点。本发明的示教过程简单，加工精度高。

Description

使用激光切割机械臂加工规则孔的方法

技术领域

本发明涉及使用机械臂进行激光切割开孔的方法。

背景技术

随着生产工业的需要，激光加工行业对于工业机器人的要求从简单的平面机械臂上升到了多自由度机械臂，目前较为常用的是六轴机械臂。机械臂技术的快速发展使其在激光切割技术领域得到了越来越为广泛的应用。六轴机械臂的六个自由度分别指机械臂末端可沿坐标系的xyz轴平移以及绕xyz轴旋转，相对于传统的平面激光切割设备，六轴机械臂可以更大程度上满足机器换人的需求。

在六轴机械臂应用于激光切割开孔的实施过程中，存在着切割路径中图形多、示教繁琐且轨迹运行精度差等问题，导致机械臂的应用实施过程效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，其示教过程简单，加工精度高。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，激光切割机械臂的末端设有激光切割器，该使用激光切割机械臂加工规则孔的方法包括以下步骤：

通过示教器控制激光切割机械臂的末端运动到待加工的规则孔的中心点，并通过机械臂控制器记录下该中心点的坐标；

机械臂控制器根据中心点的坐标和预先设定的规则孔的几何参数，计算出待加工的规则孔的轮廓上的多个关键点的坐标；

机械臂控制器先控制激光切割机械臂的末端自中心点移动至其中一个关键点，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照形成闭合路径的方式依次移动到其余关键点中的每一个并返回所述的其中一个关键点。

本发明至少具有以下优点：

本发明实施例在加工圆孔、矩形孔、腰形孔等具有规则形状的规则孔时，先通过示教机械臂的末端运动到待加工的规则孔的中心点的位置，再根据中心点的坐标以及预先设定的规则孔的几何参数可以计算获得规则孔的顶点等关键点的坐标位置，进而实现了激光切割机械臂自动沿规则孔边缘路径运行一周的目的，无需手动示教规则孔轮廓的每条轨迹，从而达到简化示教过程、提高了激光切割精度的效果，提升了加工效率。

附图说明

图1示出了根据本发明一实施例的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例在加工圆孔时的机械臂末端的运动轨迹示意图。

图3示出了本发明实施例在加工矩形孔时的机械臂末端的运动轨迹示意图。

图4示出了本发明实施例在加工腰形孔时的机械臂末端的运动轨迹示意图。

具体实施方式

请参阅图1。根据本发明一实施例的一种使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，包括以下步骤：

通过示教器控制激光切割机械臂的末端运动到待加工的规则孔的中心点，并通过机械臂控制器记录下该中心点的坐标；激光切割机械臂的末端设有激光切割器，待加工的规则孔所在的平面垂直于激光切割器的激光射出方向；

机械臂控制器根据中心点的坐标以及预先设定的规则孔的几何参数，计算出待加工的规则孔的轮廓上的多个关键点的坐标；

机械臂控制器先控制激光切割机械臂的末端自中心点移动至其中一个关键点，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照形成闭合路径的方式依次移动到其余关键点中的每一个并返回上述的其中一个关键点，从而完成对规则孔的切割。

可选地，上述的其中一个关键点是多个关键点中距离中心点最近的那个点。激光切割机械臂为六轴机械臂。

上述的关键点在规则孔轮廓上的具体位置、以及激光切割机械臂的末端在切割规则孔时移动到关键点的先后顺序，可以根据规则孔的具体形状预先设定，以下结合几个具体的应用实例对此进行更具体的说明。

在图2的示例中，X、Y轴为当前机械臂坐标系的XY方向；待加工的规则孔为圆孔1A，P0点是用户示教出的圆孔的中心点，P1点、P2点和P3点为圆孔轮廓上的三个关键点，在其它的实施方式中，关键点的数量也可超过三个。根据P0点的坐标以及预先设置的圆孔的半径R，可以计算出P1点、P2点和P3点的坐标。

具体地说，假设点P0的坐标为(X,Y),则关键点P1～P3的坐标分别为：

随后，机械臂控制器根据计算出的所有关键点的坐标，先控制激光切割机械臂的末端自中心点P0移动至其中一个关键点P1(如图2中虚线箭头所指)，然后开启激光切割器，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照P1→P2→P3→P1的路径移动，即可以完成对圆孔1A的切割。

在本实施例中，作为其中一个关键点的点P1的Y坐标值与中心点P0的Y坐标值相等，在其它实施例中，也可以使点P1的X坐标值与中心点P0的X坐标值相等，以便于计算。

在图3的示例中，X、Y轴为当前机械臂末端工具坐标的XY方向，机械臂末端工具坐标的Z方向垂直于纸面；待加工的规则孔为矩形孔1B，P0点是用户示教出的矩形孔的中心点，P1点～P5点为矩形孔轮廓上的五个关键点，其中一个关键点P1点与中心点P0点的连线平行于矩形孔的一条短边，剩余的四个关键点P2点～P5点分别为矩形孔1B的四个顶点。

假设点P0的坐标为(X,Y)，则根据P0点的坐标、预先设定的矩形孔的宽度w、矩形孔的长度L以及矩形孔短边与X轴方向的夹角θ，可以计算出P1点～P5点的坐标，计算方法如下：

随后，机械臂控制器根据计算出的所有关键点的坐标，先控制激光切割机械臂的末端自中心点P0移动至其中一个关键点P1(如图3中虚线箭头所指)，然后开启激光切割器，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照P1→P2→P3→P4→P5→P1的路径移动，即可以完成对矩形孔1B的切割。

在其它实施例中，也可以使点P1与中心点P0点的连线平行于矩形孔1B的一条长边，以便于计算。

在图4的示例中，X、Y轴为当前机械臂末端工具坐标的XY方向，待加工的规则孔为腰形孔1C，P0点是用户示教出的腰形孔的中心点，P1点～P7点为腰形孔轮廓上的七个关键点，其中一个关键点P1点与中心点P0点的连线垂直于腰形孔1C的直边，剩余的六个关键点中，其中的两个关键点P4、P5为腰形孔1C的其中一条直边的两个端点，另两个关键点P2、P7为腰形孔1C的另一条直边的两个端点，其余两个关键点P3、P6分别为腰形孔1C的两条圆弧边的圆弧顶点。

假设点P0的坐标为(X,Y),则根据P0点的坐标、腰形孔1C的宽度w、腰形孔1C的直边的长度L以及腰形孔1C的直边的垂直线与X轴方向的夹角θ，可以计算出P1点～P7点的坐标，计算方法如下：

随后，机械臂控制器根据计算出的所有关键点的坐标，先控制激光切割机械臂的末端自中心点P0移动至其中一个关键点P1(如图4中虚线箭头所指)，然后开启激光切割器，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照P1→P2→P3→P4→P5→P6→P7→P1的路径移动，即可以完成对腰形孔1C的切割。

本发明的方法示教过程简单，并能够提高激光切割开孔的精度，提升了加工效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，所述激光切割机械臂的末端设有激光切割器，其特征在于，所述的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法包括以下步骤：

通过示教器控制激光切割机械臂的末端运动到待加工的规则孔的中心点，并通过机械臂控制器记录下该中心点的坐标；

机械臂控制器根据中心点的坐标和预先设定的规则孔的几何参数，计算出待加工的规则孔的轮廓上的多个关键点的坐标；

所述机械臂控制器先控制激光切割机械臂的末端自所述中心点移动至其中一个关键点，在开启激光切割器后，再控制激光切割机械臂的末端按照形成闭合路径的方式依次移动到其余关键点中的每一个并返回所述的其中一个关键点。

2.如权利要求1所述的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，其特征在于，所述的其中一个关键点是所述的多个关键点中距离所述中心点最近的那个点。

3.如权利要求1所述的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，其特征在于，所述待加工的规则孔为圆孔，所述关键点的数量至少为三个；所述的其中一个关键点的Y坐标值或X坐标值等于所述中心点的Y坐标值或X坐标值。

4.如权利要求1所述的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，其特征在于，所述待加工的规则孔为矩形孔，所述的关键点的数量为五个；所述的其中一个关键点与所述中心点的连线平行于所述矩形孔的任意一条边，剩余的四个关键点分别为所述矩形孔的四个顶点。

5.如权利要求1所述的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，其特征在于，所述待加工的规则孔为腰形孔，所述的关键点的数量为七个；所述的其中一个关键点与所述中心点的连线垂直于所述腰形孔的直边，剩余的六个关键点中，其中的两个关键点为腰形孔的其中一条直边的两个端点，另两个关键点为腰形孔的另一条直边的两个端点，其余两个关键点分别为所述腰形孔的两条圆弧边的圆弧顶点。

6.如权利要求1所述的使用激光切割机械臂加工规则孔的方法，其特征在于，所述的激光切割机械臂为六轴机械臂。