CN111482697A - 一种水口切割系统及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水口切割系统及切割方法，包括：激光器、光路组件、切割平台、视觉定位组件、控制装置；所述切割平台用于放置注塑产品，所述光路组件包括位于所述切割平台上方的振镜，所述激光器发出的激光光束经所述振镜射向所述切割平台；所述视觉定位组件包括CCD相机和反射镜所述反射镜与所述光路组件同轴设置，所述CCD相机与所述反射镜对应设置；所述控制装置与所述激光器、所述视觉定位组件、所述振镜电连接。运用本技术方案可以避免机械运动造成的误差，提高水口切割精度，提高切割效率。

Description

一种水口切割系统及切割方法

技术领域

本发明涉及塑料产品加工的技术领域，尤其涉及一种水口切割系统及切割方法。

背景技术

对于注塑件来说，注塑完成后不可避免的会产生注塑水口，去除水口的工艺决定了水口断面的精度，传统的去水口的方法主要有三种，针对水口较小的精度要求不高的产品可采用人工去水口的方法，但人工去水口生产量率低，效率慢且难以保证产品精度,目前去水口的主流方式主要采取以下两种方式。

首先是机械切割，机械切割包含刀具、砂轮等以剪切或打磨的方式去除水口，例如207014717U该发明首先由人工或机械手将注塑件产品放置在固定台的产品放置槽内，然后水口切割装置的控制器控制回转夹紧气缸进行回转及夹紧操作，同时控制驱动部件带动切割刀向注塑件产品与水口料连接处移动，完成水口料的切割，最后切割完成后，活塞杆带动摆杆向上移动后再回转到初始位置，同时驱动部件带动切割刀向远离固定台的方向移动，准备对下个待切割产品进行切割，该发明的核心是利用传动装置带动刀具切割，但这种方式仍然有一些不足，机械传动速度较慢，切割效率不高，切割精度难以控制。

其次是超声波去水口，超声波去水口与机械切割最大的区别在于作用方式不同，超声波去水口是把交流电转化为超声波机械振动，高频的机械振动作用在产品上，通过振动把需要的零部件振动下来，可实现多水口一次性切除，切割效率高,但该方法仍有不足之处，切割精度不高，切割断面平整度不够，对于精度要求较高的产品难以满足需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水口切割系统及切割方法，以提高水口的切割精度，提高切割效率。

为实现上述目的，本发明提供一种水口切割系统，包括：激光器、光路组件、切割平台、视觉定位组件、控制装置；

所述切割平台用于放置注塑产品，所述光路组件包括位于所述切割平台上方的振镜，所述激光器发出的激光光束经所述振镜射向所述切割平台；所述视觉定位组件包括CCD相机和反射镜，所述反射镜与所述光路组件同轴设置，所述CCD相机与所述反射镜对应设置；所述控制装置与所述激光器、所述视觉定位组件、所述振镜电连接。

进一步地，所述视觉定位组件还包括用于所述CCD相机拍摄曝光的辅助光源装置，所述辅助光源装置设置在所述切割平台上，所述辅助光源装置的光源照射方向朝向所述振镜，并与注塑产品垂直。

进一步地，所述光路组件还包括扩束镜和聚焦镜，所述扩束镜位于所述激光器与所述振镜之间，所述聚焦镜位于所述振镜与所述切割平台之间。

进一步地，所述反射镜位于所述扩束镜与所述振镜之间。

进一步地，所述水口切割系统还包括与所述控制装置电连接的调节电机，所述调节电机的动力输出端与所述切割平台连接。

进一步地，所述切割平台上设置有切割工位，所述水口切割系统还包括定位夹块，所述定位夹块可移动地相对设置所述切割工位的两侧。

一种水口切割系统的切割方法，所述水口切割系统为前所述水口切割系统，包括：

S1、将注塑产品固定在所述切割平台的所述切割工位上；

S2、所述视觉定位组件采集注塑产品的n个目标水口的位置坐标信息，并将所述位置坐标信息发送至所述控制装置；

S3、所述控制装置控制所述激光器发出激光光束，并控制所述振镜对激光光束进行调节，以对n个所述目标水口进行切割。

进一步地，所述步骤S3包括：

S31、所述控制装置根据所述位置坐标信息控制所述激光器发出激光光束，并控制所述振镜对激光光束进行调节，以对n个所述目标水口依次进行第一次切割；

S32、所述控制装置根据所述位置坐标信息控制激光器发出激光光束，并控制所述振镜对激光光束进行调节，以对n个所述目标水口依次进行第m次循环切割直至所述目标水口与注塑产品剥离。

进一步地，所述步骤S2包括：

S21、所述辅助光源装置发出辅助光束；

S22、所述CCD相机依次采集注塑产品的n个所述目标水口的位置坐标信息，并将n个所述目标水口的位置坐标信息发送至所述控制装置。

进一步地，所述步骤S1包括：

S11、将注塑产品放置在所述切割平台的所述切割工位上；

S12、所述切割工位两侧的所述定位夹块朝向注塑产品运动以夹紧注塑产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：将反射镜与光路组件同轴设置，并且CCD相机与反射镜对应设置，该反射镜可以反射CCD相机的视觉光路且能透过激光并且不会对透过的激光产生其他的影响。从而保证CCD相机的视觉光路与激光器的激光光路同轴，即使CCD相机的视野范围和激光器的视野范围重叠，控制器根据CCD相机采集水口位置控制振镜对激光切割位置进行调节，以实现精准切割，从而避免了通过机械运动来调节激光切割位置而造成的误差。运用本技术方案可以避免机械运动造成的误差，提高水口切割精度，提高切割效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种水口切割系统的整体结构示意图；

图2为切割方法的一流程示意图；

图3为步骤S3的细化步骤的一流程示意图；

图4为步骤S2的细化步骤的一流程示意图；

图5为步骤S1的细化步骤的一流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、激光器；21、振镜；22、扩束镜；23、聚焦镜；30、视觉定位组件；31、CCD相机；32、反射镜；33、辅助光源装置；40、控制装置；50、注塑产品。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种水口切割系统，包括：激光器10、光路组件、切割平台、视觉定位组件30、控制装置40；切割平台用于放置注塑产品50，光路组件包括位于切割平台上方的振镜21，激光器10发出的激光光束经振镜21射向切割平台；视觉定位组件30包括CCD相机31和反射镜32，反射镜32与光路组件同轴设置，CCD相机31与反射镜32对应设置；控制装置40与激光器10、视觉定位组件30、振镜21电连接。

由视觉定位组件30对需要切割的水口位置进行定位，并将需要切割的位置发送给控制装置40，控制装置40控制激光器10发出脉冲能量切割水口。在本技术方案中，将反射镜32与光路组件同轴设置，并且CCD相机31与反射镜32对应设置，该反射镜32可以反射CCD相机31的视觉光路且能透过激光并且不会对透过的激光产生其他的影响。从而保证CCD相机31的视觉光路与激光器10的激光光路同轴，即使CCD相机31的视野范围和激光器10的视野范围重叠，控制器根据CCD相机31采集水口位置控制振镜21对激光切割位置进行调节，以实现精准切割，从而避免了通过机械运动来调节激光切割位置而造成的误差。运用本技术方案可以避免机械运动造成的误差，提高水口切割精度，提高切割效率。

优选地，本技术方案中的激光器10为紫外纳秒激光器10，皮秒激光器10也可满足需求，脉冲宽度5-30ns。

视觉定位组件30还包括辅助光源装置33，辅助光源装置33提供辅助光束以用于CCD相机31拍摄曝光实现水口位置定位。优选地，辅助光源装置33设置在切割平台上，辅助光源装置33的光源照射方向朝向振镜21，并与注塑产品50垂直。辅助光源装置33需要对照射角度和照射区域进行精准控制且不能影响激光光束加工路径，因此采用背光源，从注塑产品50底部打光，辅助光束与注塑产品50垂直。

进一步地，光路组件还包括扩束镜22和聚焦镜23，扩束镜22位于激光器10与振镜21之间，聚焦镜23位于振镜21与切割平台之间。激光光束经过扩束镜22可以减小激光光束的发散角，并扩展激光光束的直径；经过扩束镜22扩束后的激光光束可以被聚焦镜23聚焦得更小，最后对水口进行切割。

优选地，反射镜32位于扩束镜22与振镜21之间。经过扩束之后的激光光束的单位面积能量低，因而对反射镜32的设置位置进行限定，将其限定在扩束镜22之后，确保激光可以透过反射镜32，且不会对反射镜32造成损害。

进一步地，切割平台上设置有切割工位，水口切割系统还包括定位夹块，定位夹块可移动地相对设置切割工位的两侧。注塑产品50在进行水口切割的时候需要保证其位置固定不变，因此在切割平台上设置定位夹块，当注塑产品50放置在切割平台上后，两侧的定位夹块朝向注塑产品50移动以将注塑产品50夹持固定在切割平台上。

更进一步地，注塑产品50需要水平放置，因此，水口切割系统还包括与控制装置40电连接的调节电机，调节电机的动力输出端与切割平台连接。在本技术方案中，水口的高度差小于1mm，当水口的高度差超过1mm时，则需要通过调节电机调整注塑产品50高度保证激光光束在焦点位置进行切割。

本实施例还提供了一种水口切割系统的切割方法，参见图2，该水口切割系统为前述的水口切割系统，切割方法包括：

S1、将注塑产品50固定在切割平台的切割工位上；

S2、视觉定位组件30采集注塑产品50的n个目标水口的位置坐标信息，并将位置坐标信息发送至控制装置40；

S3、控制装置40控制激光器10发出激光光束，并控制振镜21对激光光束进行调节，以对n个目标水口进行切割。

先将注塑产品50固定在切割平台的切割工位，再通过视觉定位组件30采集注塑产品50上n个目标水口的位置坐标信息，视觉定位组件30中的CCD相机31的视觉光路经反射镜32与激光器10的激光光路同轴，因此，激光器10的视野范围与CCD相机31的视野范围重叠。控制装置40在接收到视觉定位组件30发送的位置坐标信息后，控制激光器10发出与CCD相机31的视觉光路同轴的激光光束，并通过控制振镜21对激光光束的切割位置进行调节，即使激光光束的切割位置与CCD相机31采集的位置坐标信息重合，从而实现对水口的精确切割，提高切割精度。

进一步地，参见图3，步骤S3包括：

S31、控制装置40根据位置坐标信息控制激光器10发出激光光束，并控制振镜21对激光光束进行调节，以对n个目标水口依次进行第一次切割；

S32、控制装置40根据位置坐标信息控制激光器10发出激光光束，并控制振镜21对激光光束进行调节，以对n个目标水口依次进行第m次循环切割直至目标水口与注塑产品50剥离。

塑胶材料质地较软，激光能量较高，容易产生烧熔现象。要解决烧蚀现象首先加工能量不能太高，而低能量则需要多次加工，如果对一个水口位置重复切割由于热量累计会造成严重的烧蚀现象。在本实施例，该切割方法采用整体循环切割的方式，每个目标水口按顺序切割一遍，然后重复上一次的切割顺序进行下一次的切割，这样单个水口中间有一定的冷却时间，可以防止过热导致的烧熔现象。

参见图4，步骤S2包括：

S21、辅助光源装置33发出辅助光束；

S22、CCD相机依次采集注塑产品50的n个目标水口的位置坐标信息，并将n个目标水口的位置坐标信息发送至控制装置40。

辅助光源装置33设置在切割平台上，从注塑产品50的底部打光，当辅助光源发出辅助光束时，辅助光束与注塑产品50垂直，为CCD相机31拍摄曝光。然后CCD相机依次采集注塑产品50的n个目标水口的位置坐标信息，并将n个目标水口的位置坐标信息发送至控制装置40，使得控制装置40可以根据位置坐标信息精准的控制激光器10和振镜21的工作。

参加图5，S1包括：

S11、将注塑产品50放置在切割平台的切割工位上；

S12、切割工位两侧的定位夹块朝向注塑产品50运动以夹紧注塑产品50。

当将注塑产品50放置在切割工位上，需要保证注塑产品50的位置保持不变，进而才能保证切割精度，因此，当注塑产品50的位置确定后，切割工位两侧的定位夹块朝向注塑产品50运动以夹紧注塑产品50，将注塑产品50以稳定的位置夹持在切割平台上。

本发明提供了一种水口切割系统，将反射镜32与光路组件同轴设置，反射镜32反射CCD相机的视觉光路使其与激光器10的激光光路同轴，通过将CCD相机31的视野范围和激光器10的视野范围重叠，使得控制装置40在接收CCD相接的反馈信息后仅通过调节振镜21就可以实现激光光束切割位置的精确定位，避免了因机械运动造成的切割误差；同时该水口切割系统在对目标水口进行切割时，采取整体循环切割，即每个目标水口依次切割一遍，然后再重复上一次的切割路径，多遍切割，保证断面的平整度，防止发生烧焦现象。

以上为对本发明所提供的一种水口切割系统及切割方法，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种水口切割系统，其特征在于，包括：激光器、光路组件、切割平台、视觉定位组件、控制装置；

所述切割平台用于放置注塑产品，所述光路组件包括位于所述切割平台上方的振镜，所述激光器发出的激光光束经所述振镜射向所述切割平台；所述视觉定位组件包括CCD相机和反射镜，所述反射镜与所述光路组件同轴设置，所述CCD相机与所述反射镜对应设置；所述控制装置与所述激光器、所述视觉定位组件、所述振镜电连接。

2.根据权利要求1所述的水口切割系统，其特征在于，所述视觉定位组件还包括用于所述CCD相机拍摄曝光的辅助光源装置，所述辅助光源装置设置在所述切割平台上，所述辅助光源装置的光源照射方向朝向所述振镜，并与注塑产品垂直。

3.根据权利要求2所述的水口切割系统，其特征在于，所述光路组件还包括扩束镜和聚焦镜，所述扩束镜位于所述激光器与所述振镜之间，所述聚焦镜位于所述振镜与所述切割平台之间。

4.根据权利要求3所述的水口切割系统，其特征在于，所述反射镜位于所述扩束镜与所述振镜之间。

5.根据权利要求4所述的水口切割系统，其特征在于，所述水口切割系统还包括与所述控制装置电连接的调节电机，所述调节电机的动力输出端与所述切割平台连接。

6.根据权利要求5所述的水口切割系统，其特征在于，所述切割平台上设置有切割工位，所述水口切割系统还包括定位夹块，所述定位夹块可移动地相对设置所述切割工位的两侧。

7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的水口切割系统的切割方法，其特征在于，包括：

S1、将注塑产品固定在所述切割平台的切割工位上；

S2、所述视觉定位组件采集注塑产品的n个目标水口的位置坐标信息，并将所述位置坐标信息发送至所述控制装置；

S3、所述控制装置控制所述激光器发出激光光束，并控制所述振镜对激光光束进行调节，以对n个所述目标水口进行切割。

8.根据权利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、所述控制装置根据所述位置坐标信息控制所述激光器发出激光光束，并控制所述振镜对激光光束进行调节，以对n个所述目标水口依次进行第一次切割；

S32、所述控制装置根据所述位置坐标信息控制激光器发出激光光束，并控制所述振镜对激光光束进行调节，以对n个所述目标水口依次进行第m次循环切割直至所述目标水口与注塑产品剥离。

9.根据权利要求8所述的切割方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、辅助光源装置发出辅助光束；

S22、CCD相机依次采集注塑产品的n个所述目标水口的位置坐标信息，并将n个所述目标水口的位置坐标信息发送至所述控制装置。

10.根据权利要求9所述的切割方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11、将注塑产品放置在所述切割平台的所述切割工位上；

S12、所述切割工位两侧的定位夹块朝向注塑产品运动以夹紧注塑产品。

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