CN110711937B - 一种切割机激光对焦的参数确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切割机激光对焦的参数确定方法，包括以下步骤：S1：类型划分；S2：预停对焦；S3：第一次穿透；S4：第二次穿透；S5：区间校核；S6：试切检验。本发明根据经验加工位置进行预停，再以二分法的方式来回找最佳加工位置，以移动位置小于0.5mm作为第一判断依据，得到激光穿透的校核标准，又以完整的切割线作为第二判断标准，得到激光切割的校核标准。本发明这样设置，其经验值预停，以及以两次穿透为一个基组的多次校核过程有利于快速找到最佳对焦区间，其多次核对使得到的结果具有普适性，解决了一个产品系列的对焦问题，并可以作为自动对焦编程的基础。

Description

一种切割机激光对焦的参数确定方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体是一种切割机激光对焦的参数确定方法。
背景技术
激光对焦过程，即通过记录红外激光从装置发射，经过目标表面反射，最后再被测距仪接收到的时间差，来计算目标到测试仪器的距离的过程。激光切割是现在切割技术中应用较为广泛的一种加工方式，激光切割机在切割金属板材具有无可比拟的优势，它不仅切精度高而且断面光滑无毛刺，无论是切割厚板还是薄板都能达到不错的效果，然而，这些效果都是与激光切割机的焦点控制是脱不了关系的。激光切割机在切割不同材料以及不同厚度的板材时，为了达到更好的切割效果，激光束的焦点都会设置在不同的地方，即调焦。
激光切割机的程序都是设定好的，在加工程序开始前，都要对其进行对焦。为了保证加工的大批量进行，一般会在加工之前进行多次对焦，确定某种板材的加工对焦参数，将参数保留，以便于之后自动对焦的时候直接调出。单次对焦实验并不能得出最合适最经济的焦点位置。本发明提供一种切割机激光对焦的参数确定方法。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种切割机激光对焦的参数确定方法。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种切割机激光对焦的参数确定方法，包括以下步骤：
S1：类型划分；根据待加工板件的焦点放置的位置将其分为多类，其板件类型包括：焦点位于板件上方的板件、焦点位于板件表面的板件、焦点位于板件下方的板件；
S2：预停对焦；根据S1中划分的板件类型，将激光头进行预停在板件上方，即对于所述焦点位于板件上方的板件，将激光头停在板件上方（T+5）cm处；对于所述焦点位置位于板件表面的板件，将激光头停在板件上方（T+2）cm处；对于所述焦点位置位于板件下方的板件，将激光头停在板件上方T cm处，T为焦距，单位为cm；
S3：第一次穿透；启动激光发射器，分别穿透Step1中多类板件，记录板件穿透情况；若完全穿透，则将对应的激光头位置上移d1，执行S4；若未完全穿透，则将对应的激光头位置下移d1，再执行S4；其中，d1=4mm；
S4：第二次穿透；将激光头平移出先前穿孔位置，启动激光发射器，穿透板件，记录板件穿透情况；将S4的结果与S3中的结果结合，进行以下改动：
在S3中完全穿透板件，而在S4中未能完全穿透板件的情况，则将其激光头位置再向下移动d2；在S3中未完全穿透板件，而在S4中完全穿透板件的情况，则将其对应的激光头位置再向上移动d2；其中，d2=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
；
S5：区间校核；重复S4中的操作；移动距离
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；直到移动距离dn+1≤0.5mm，此时激光头所在的位置处于最佳聚焦区间内；
S6：试切检验；将S5中最终的激光头位置再平移出先前打孔位置；启动激光发射器，进行试切；记录切出的线条情况，如果线条切割完整，则此时的激光头到板件表面的距离为最适宜聚焦参数；如果存在线条不完整，即有位置没有切透的情况，则再次重复S5中的操作，直到板件上线条切割完整，得到最适宜的聚焦参数；
对于S4中，调整距离后板件穿透结果和S3中的结果一致的情况；若仍未完全穿透板件，则将激光头再向下移动L1；若完全穿透板件，则将激光头再往上移动L1；L1=1cm；平移激光头出先前穿孔位置，启动激光发射器，并记录穿透情况。
作为上述技术方案的改进，所述焦点位于板件上方的板件包括：板件厚度为14-16mm的碳钢、板件厚度为7-8mm的不锈钢、板件厚度为4-5mm的铝板和铜板；所述焦点位置位于板件表面的板件包括：板件厚度为9-14mm的碳钢、板件厚度为6-7mm的不锈钢、板件厚度为3-4mm的铝板和铜板；所述焦点位置位于板件下方的板件包括：板件厚度为6-9mm的碳钢、板件厚度为3-6mm的不锈钢、板件厚度为2-3mm的铝板和铜板。
作为上述技术方案的改进，对于所述焦点位于板件上方的板件，将激光头停在板件上方（T+5）cm处；对于所述焦点位置位于板件表面的板件，将激光头停在板件上方（T+2）cm处；对于所述焦点位置位于板件下方的板件，将激光头停在板件上方T cm处；其中T代指焦距。
作为上述技术方案的改进，若S3中未完全穿透、S4中完全穿透板件，则重复S5和S6的操作；其d1=L1=1cm；若S3中未完全穿透、S4中仍未完全穿透板件，则再向下移动1cm，并重复进行S3和S4穿孔操作。
作为上述技术方案的改进，若经过S3-S6步骤后激光头已经要接触板件表面但板件仍未完全穿透，则检查板件自身问题，并换同类型同厚度区间的板件进行再次测验；若S4获得完全穿透板件，则重复S5和S6的操作；其d1=L1=1cm。
作为上述技术方案的改进，对于S6中的试切过程，最多直到dn+1≤0.1mm；当即将出现dn+1＜0.1mm，停止试切，更换同类型同厚度区间的板件，重复S1-S5参数检验过程。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明根据经验加工位置进行预停，再以二分法的方式来回找最佳加工位置，以移动位置小于0.5mm作为第一判断依据，得到激光穿透的校核标准，又以完整的切割线作为第二判断标准，得到激光切割的校核标准。本发明这样设置，其经验值预停，以及以两次穿透为一个基组的多次校核过程有利于快速找到最佳对焦区间，其多次核对使得到的结果具有普适性，解决了一个产品系列的对焦问题，并可以作为自动对焦编程的基础。
附图说明
图1为加工焦点位置示意图。
图中：1—机床，11—凸起，2—板件。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
在加工之前对待加工的板件进行类型划分，关于其类型划分，主要包括两步，即板件的材质划分和板件的厚度划分。
a）材质划分；根据待加工板件的材质划分为四类，即碳钢、不锈钢、铝板、铜板四种。依据切割难度从低到高划分，碳钢为第一级，不锈钢为第二级，铝板和铜板并列第三级。其中，第一级碳钢的可加工厚度在6-16mm，第二级不锈钢的可加工厚度在3-8mm，第三级铝板和铜板的可加工厚度在2-5mm。这是现有的激光切割机的常用加工范围，在此范围外的特殊加工厚度不在本文讨论实施例讨论。
b）厚度划分：将待加工的板材根据加工焦点设置的位置划分为三类，即焦点位于板件上方、焦点位置位于板件表面、焦点位置位于板件下方三类。这个位置的放置是根据加工板件厚度来区分的，因此以下根据板件的厚度进行划分。
对于第一级板件，当板件厚度为6-9mm时，焦点放置在板件下方；当板件厚度为9mm-14mm的时候，焦点放置在板件表面；当板件厚度为14-16mm的时候，焦点放置在板件上方。
对于第二级板件，当板件厚度为3-6mm的时候，焦点的位置位于板件的下方；当板件厚度为6-7mm的时候，焦点位置位于板件的表面；当板件厚度为7-8mm的时候，焦点位置位于板件的上方。
对于第三级板件，当板件厚度为2-3mm的时候，焦点位置位于板件的下方；当板件厚度为3-4mm的时候，焦点位置位于板件的表面；当板件厚度为4-5mm的时候，焦点位置位于板件的上方。
综上所述，将焦点位置位于板件上方的待加工板件划分到A类，焦点位置位于板件表面的待加工板件划分到B类，焦点位置位于板件上方的待加工板件划分到C类。这样划分的目的是为了配合不同板件的加工难度，使激光更易切割和穿透板件表面，避免切割不完全的现象出现。在实施例中为了技术效果的表述简单，对板件类型用A、B、C三类进行指代。
据以上划分，本发明所述参数确定方法包括以下步骤：
S1：类型划分；根据待加工板件的焦点放置的位置将其分为多类，其板件类型包括：焦点位于板件上方、焦点位于板件表面、焦点位于板件下方。一般的激光头内的聚焦镜焦距为6-8cm，在本实施例中为说明实施方案，设置焦距为T，单位为cm。
S2：预停对焦；根据S1中划分的板件类型，将激光头进行预停在板件上方，即首先停在一般的经验加工位。
S3：第一次穿透；启动激光发射器，分别穿透S1中多类板件，记录板件穿透情况。若完全穿透，则将对应的激光头位置上移d1，执行S4。若未完全穿透，则将对应的激光头位置下移d1，再执行S4。其中，d1=4mm。
S4：第二次穿透；将激光头平移出先前穿孔位置，启动激光发射器，完全穿透板件，记录板件穿透情况。将S4的结果与S3中的结果结合，进行以下改动：
在S3中完全穿透板件，而在S4中未能穿透板件的情况，则将其激光头位置再向下移动d2。在S3中未完全穿透板件，而在S4中完全穿透板件的情况，则将其对应的激光头位置再向上移动d2。其中，d2=
Figure 217983DEST_PATH_IMAGE001
。
由于在S3中进行了较大距离的移动，因此在S4中出现的结果较为统一。出现这个区间之外的结果，由于较为少见，在后文另外进行讨论。这样设置的目的，是通过将移动区间不断减半，对焦中间位置来反复核对，找出最合适的加工位置。
S5：区间校核；重复S4中的操作。移动距离
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。直到移动距离dn+1≤0.5mm，此时激光头所在的位置处于最佳聚焦区间内。
S6：试切检验；将S5中最终的激光头位置再平移出先前打孔位置。启动激光发射器，进行试切。记录切出的线条情况，如果线条切割完整，则此时的激光头到板件表面的距离为最适宜聚焦参数。如果存在线条不完整，即有位置没有切透的情况，则再次重复S5中的操作，直到板件上线条切割完整，得到最适宜的聚焦参数。
所述焦点位于板件上方的板件包括：板件厚度为14-16mm的碳钢、板件厚度为7-8mm的不锈钢、板件厚度为4-5mm的铝板和铜板。所述焦点位置位于板件表面的板件包括：板件厚度为9-14mm的碳钢、板件厚度为6-7mm的不锈钢、板件厚度为3-4mm的铝板和铜板。所述焦点位置位于板件下方的板件包括：板件厚度为6-9mm的碳钢、板件厚度为3-6mm的不锈钢、板件厚度为2-3mm的铝板和铜板。
对于所述焦点位于板件上方的板件，将激光头停在板件上方（T+5）cm处。对于所述焦点位置位于板件表面的板件，将激光头停在板件上方（T+2）cm处。对于所述焦点位置位于板件下方的板件，将激光头停在板件上方T cm处。由于激光头和凸透镜之间本身存在距离，真正的焦距是在激光头之外某一固定的位置，想要调整焦距，不能通过移动透镜，只能通过移动激光头这个整体，使得透镜靠近板件，到达焦点需求的位置。但这个焦点本身的不可测的，相较于经验而言，会存在加工误差。因此先进行经验位置的预停，通过后续加工和调整，来确定对于该种板件最合适的焦距工位。下面对预停后的A、B、C三类板件进行加工。
对于S4中，调整距离后板件穿透结果和S3中的结果一致的情况。若仍未完全穿透板件，则将激光头再向下移动L1；若完全穿透板件，则将激光头再往上移动L1。L1=1cm。平移激光头出先前穿孔位置，启动激光发射器，并记录穿透情况。
若S3中未完全穿透、S4中完全穿透板件，则重复S5和S6的操作。其d1=L1=1cm。若S3中未完全穿透、S4中仍未完全穿透板件，则再向下移动1cm，并重复进行S3和S4穿孔操作。
若经过S3-S6步骤后，而此时激光头已经要接触板件表面仍未穿透，则检查板件自身问题，并换同类型同厚度区间的板件进行再次测验。若S4获得完全穿透板件，则重复S5和S6的操作。其d1=L1=1cm。
对于换板件的问题，在加工试验中基本是因为上一工序的不合格品，漏检进入到这一步骤。或者是这台激光切割机的功率不适合切割这类板件，需要更换到拥有更大输出功率的切割机上加工。
对于S6中的试切过程，最多直到dn+1≤0.1mm。当即将出现dn+1＜0.1mm，停止试切，更换同类型同厚度区间的板件，重复以上参数检验过程。直到dn+1＜0.1mm还未出现完整切割线的情况十分少见，基本是板件本身材料或者厚度存不合合格导致的。此时要进行报警，检验板材本身问题，不在本实施例的讨论范畴内。
对于以上过程得到的参数，反复核验后得到各个厚度的经验参数，记录下来，用作以后的切割或是产品研发。这个过程的参数确定方法也可以用作自动对焦的编程依据。
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)

1.一种切割机激光对焦的参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：类型划分；根据待加工板件的焦点放置的位置将其分为多类，其板件类型包括：焦点位于板件上方的板件、焦点位于板件表面的板件、焦点位于板件下方的板件；
S2：预停对焦；根据S1中划分的板件类型，将激光头进行预停在板件上方，即对于所述焦点位于板件上方的板件，将激光头停在板件上方（T+5）cm处；对于所述焦点位置位于板件表面的板件，将激光头停在板件上方（T+2）cm处；对于所述焦点位置位于板件下方的板件，将激光头停在板件上方T cm处，T为焦距，单位为cm；
S3：第一次穿透；启动激光发射器，分别穿透Step1中多类板件，记录板件穿透情况；若完全穿透，则将对应的激光头位置上移d1，执行S4；若未完全穿透，则将对应的激光头位置下移d1，再执行S4；其中，d1=4mm；
S4：第二次穿透；将激光头平移出先前穿孔位置，启动激光发射器，穿透板件，记录板件穿透情况；将S4的结果与S3中的结果结合，进行以下改动：
在S3中完全穿透板件，而在S4中未能完全穿透板件的情况，则将其激光头位置再向下移动d2；在S3中未完全穿透板件，而在S4中完全穿透板件的情况，则将其对应的激光头位置再向上移动d2；其中，d2=
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
S5：区间校核；重复S4中的操作；移动距离
Figure 2941DEST_PATH_IMAGE002
；直到移动距离dn+1≤0.5mm，此时激光头所在的位置处于最佳聚焦区间内；
S6：试切检验；将S5中最终的激光头位置再平移出先前打孔位置；启动激光发射器，进行试切；记录切出的线条情况，如果线条切割完整，则此时的激光头到板件表面的距离为最适宜聚焦参数；如果存在线条不完整，即有位置没有切透的情况，则再次重复S5中的操作，直到板件上线条切割完整，得到最适宜的聚焦参数；
对于S4中，调整距离后板件穿透结果和S3中的结果一致的情况；若仍未完全穿透板件，则将激光头再向下移动L1；若完全穿透板件，则将激光头再往上移动L1；L1=1cm；平移激光头出先前穿孔位置，启动激光发射器，并记录穿透情况。
2.根据权利要求1所述的一种切割机激光对焦的参数确定方法，其特征在于，所述焦点位于板件上方的板件包括：板件厚度为14-16mm的碳钢、板件厚度为7-8mm的不锈钢、板件厚度为4-5mm的铝板和铜板；
所述焦点位置位于板件表面的板件包括：板件厚度为9-14mm的碳钢、板件厚度为6-7mm的不锈钢、板件厚度为3-4mm的铝板和铜板；
所述焦点位置位于板件下方的板件包括：板件厚度为6-9mm的碳钢、板件厚度为3-6mm的不锈钢、板件厚度为2-3mm的铝板和铜板。
3.根据权利要求1所述的一种切割机激光对焦的参数确定方法，其特征在于，对于所述焦点位于板件上方的板件，将激光头停在板件上方（T+5）cm处；对于所述焦点位置位于板件表面的板件，将激光头停在板件上方（T+2）cm处；对于所述焦点位置位于板件下方的板件，将激光头停在板件上方T cm处；其中T代指焦距。
4.根据权利要求1所述的一种切割机激光对焦的参数确定方法，其特征在于，若S3中未完全穿透、S4中完全穿透板件，则重复S5和S6的操作；其d1=L1=1cm；若S3中未完全穿透、S4中仍未完全穿透板件，则再向下移动1cm，并重复进行S3和S4穿孔操作。
5.根据权利要求4所述的一种切割机激光对焦的参数确定方法，其特征在于，若经过S3-S6步骤后激光头已经要接触板件表面但板件仍未完全穿透，则检查板件自身问题，并换同类型同厚度区间的板件进行再次测验；若S4获得完全穿透板件，则重复S5和S6的操作；其d1=L1=1cm。
6.根据权利要求1所述的一种切割机激光对焦的参数确定方法，其特征在于，对于S6中的试切过程，最多直到dn+1≤0.1mm；当即将出现dn+1＜0.1mm，停止试切，更换同类型同厚度区间的板件，重复S1-S5参数检验过程。
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