CN112008231A - 一种激光自动校准机构及其校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光自动校准机构及其校准方法，包括：机架；以及设置在机架上的激光发射器，激光发射器能够发射同源的指示光和激光；电动调节机构，其活动端固定激光发射器，并用于带动激光发射器运动；喷咀，激光发射器发射的指示光或激光穿过喷咀；相机，其用于抓取喷咀，并且识别喷咀的圆心；以及用于捕捉并识别指示光中心；控制系统，用于获取相机的拍照信息，并控制电动调节机构工作；当相机捕捉到指示光中心与喷咀的圆心有偏差时，控制系统获取并计算指示光中心与喷咀的圆心的偏移量，并动电动调节机构带动激光发射器移动，使指示光中心与喷咀的圆心重合；整个校准过程实现自动化，且校准准确。

Description

一种激光自动校准机构及其校准方法
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，具体是一种激光自动校准机构及其校准方法。
背景技术
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
在使用激光焊接产品前或者将喷咀拆下清洗重新安装后，需要对激光的位置进行校准，以保证激光测试结果的准确性；要是存在位置偏差，焊接效果影响是极大的。然而现有的激光位置校准机构大都需要手旋调节机构的操作，在通过肉眼观察，使得指示光中心与喷咀中心处于同心状态；在肉眼观察下，两者中心虽然重合，但是仍会出现偏差；
综上，如何实现激光的自动校准成为本公司研究人员急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何实现激光的自动校准；
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明是一种激光自动校准机构，包括：机架；以及设置在所述机架上的激光发射器，所述激光发射器能够发射同源的指示光和激光；电动调节机构，其活动端固定所述激光发射器，并用于带动所述激光发射器运动；喷咀，所述激光发射器发射的所述指示光或激光穿过所述喷咀；相机，其用于抓取所述喷咀，并且识别所述喷咀的圆心；以及用于捕捉并识别所述指示光中心；控制系统，用于获取所述相机的拍照信息，并控制所述电动调节机构工作；当所述相机捕捉到所述指示光中心与所述喷咀的圆心有偏差时，所述控制系统获取并计算指示光中心与所述喷咀的圆心的偏移量，并驱动所述电动调节机构带动所述激光发射器移动，使所述指示光中心与所述喷咀的圆心重合。
进一步，电动调节机构包括：支架，其与机架固定设置；第一平移组件，其固定在支架上，且第一平移组件的活动端固定有隔板，第一平移组件用于驱动隔板沿X轴方向移动；第二平移组件，其固定在隔板上，且第二平移组件的活动端固定有固定臂，固定臂的端部连接有激光发射器，第二平移组件用于驱动述激光发射器沿Y轴方向移动；
进一步，第一平移组件、第二平移组件的结构一致，且呈异面垂直设置；第一平移组件包括：电机；固定块，其一侧固定有电机；滑动块，其通过滑动机构与固定块连接；
进一步，滑动机构采用直线轴承或滑槽、滑轨的组合；
本发明还涉及一种激光自动校准机构的校准方法，包括如下步骤：S1：所述相机抓取所述喷咀，并且识别所述喷咀中心；S2：所述相机抓取所述激光发射器发出的指示光，并且识别所述指示光中心；S3：所述控制系统获取并计算所述喷咀的圆心与指示光中心的偏移量；S4：所述控制系统根据S3中计算出的偏移量，控制所述电动调节机构，带动激光发射器发生平面位移，至所述指示光中心与所述喷咀的圆心处于同心状态；S5：重复S2-S3，所述相机二次确认所述指示光、所述喷咀是否处于同心状态；若是，跳转至S6；若否，跳转到S4；S6：确认完成，校准完成。
本发明的有益效果：本发明提供的一种激光自动校准机构及其校准方法，通过电动调节机构带动激光发射器移动，使激光和喷咀处于竖直同轴的状态；激光发射器发射同源的指示光和激光，CCD相机捕获喷咀的圆心和指示光中心，计算出二者的中心偏移量，并控制电动调节机构移动来补偿偏移量，确保二者同心，从而确保激光与喷咀同心；整个校准过程实现自动化，且校准准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明电动调节机构的结构示意图；
图3是相机捕捉喷咀中心的画面图；
图4是相机捕捉指示光中心的画面图；
图5是喷咀中心、指示光中心处于同心状态的状态图；
图6是相机确认喷咀中心、指示光中心处于同心状态的画面图。
图中：1-机架、2-电动调节机构、3-激光发射器、4-喷咀、5-相机、6-支架、7-第一平移组件、8-第二平移组件、9-隔板、10-固定臂、11-电机、12-固定块、13-滑动块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明是一种激光自动校准机构及其校准方法，如图1所示，本发明的激光自动校准机构包括：机架1；激光发射器3，其能够发射同源的指示光和激光；以及安装在机架1上的电动调节机构2，其活动端固定激光发射器3，并用于带动激光发射器3做平面的两轴运动；喷咀4，激光发射器发射的指示光或激光穿过喷咀；相机5，其用于抓取喷咀4，并且识别喷咀4的圆心；以及捕捉激光发射器3发出，且穿过喷咀4的指示光，并识别指示光中心；控制系统，当相机5捕捉到指示光中心与喷咀4的圆心不同心时，控制系统获取并计算指示光中心与喷咀4的圆心的偏移量，并驱动电动调节机构2带动激光发射器3移动，将指示光中心与喷咀4的圆心处于同心状态。
在本实施例中，激光发射器3、喷咀4以及相机5从上到下设置，机架1起到固定电动调节机构2、喷咀4以及相机5的作用，也就是说，在本装置中，喷咀4和相机5是保持静止的，电动调节机构2驱动激光发射器3做平面的两轴运动，使得激光发射器3发出的指示光中心与喷咀4的圆心重合；控制系统可以起到获取到指示光中心与喷咀4的圆心的偏移量，以及驱动电动调节机构2活动端移动的作用。
如图2所示，为了说明电动调节机构的具体结构，本发明采用电动调节机构2包括：支架6，其与机架1固定设置；第一平移组件7，其固定在支架6上，且第一平移组件7的活动端固定有隔板9，第一平移组7件用于驱动隔板9沿X轴方向移动；第二平移组件8，其固定在隔板9上，且第二平移组件8的活动端固定有固定臂10，固定臂10的端部连接有激光发射器3，第二平移组件8用于驱动述激光发射器3沿Y轴方向移动；
在本方案中，支架6呈L型，支架6的竖直部与机架1固定连接，支架6的水平部用于与第一平移组件7连接，第一平移组件7、第二平移组件8之间设置有隔板9，第一移组件7带动隔板9沿X轴方向移动，也就是带动第二平移组件8沿X轴方向移动；同理，第二平移组件8与激光发射器3之间设置有固定臂10，第二平移组件8带动固定臂10沿Y轴运动，进而实现了第二平移组件8带动激光发射器3沿Y轴运动；综上，通过第一平移组件7、第二平移组件8的配合实现了激光发射器3的X轴-Y轴的两轴平面运动。
如图2所示，为了说明第一平移组件7、第二平移组件8的具体结构，本发明采用第一平移组件7、第二平移组件8的结构一致，且呈异面垂直设置；第一平移组件7包括：电机11；固定块12，其一侧固定电机11；滑动块13，其通过滑动机构与固定块12连接；
由于第一平移组件7、第二平移组件8的结构一致，因处仅需要说明第一平移组件7的结构，电机11作为动力来源用于驱动滑动块13相对于固定块12的移动。
如图2所示，在本实施例中，滑动机构采用直线滑轨或滑槽、滑轨组合的方式来实现滑动块13相对于固定块12的平移。
如图2所示，本发明的相机5采用CCD相机；
如图1-2所示，为了说明激光自动校准机构是如何工作的，本发明采用如下步骤：S1：相机5抓取喷咀4，并且识别喷咀4的圆心；S2：相机5抓取激光发射器3发出的指示光，并且识别指示光中心；S3：控制系统获取并计算喷咀4的圆心与指示光中心的偏移量；S4：控制系统根据S3中计算出的偏移量，控制电动调节机构2，带动激光发射器3发生平面位移，至指示光中心与喷咀4的圆心处于同心状态；S5：重复S2-S3，相机5二次确认指示光、喷咀4是否处于同心状态；若是，跳转至S6；若否，跳转到S4；S6：确认完成，校准完成。
如图3所示，此时显示的十字坐标为相机5捕捉的喷咀4的圆心，激光发射器3尚未工作；
如图4所示，此时显示的十字坐标为相机4捕捉的指示光中心，此时喷咀4的圆心、指示光中心处于不同心状态；
如图5所示，此时通过电动调节机构2，已将指示光中心移动至与喷咀4的圆心重合；
如图6所示，此时相机5再确认，指示光中心、喷咀4的圆心是否已同心。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种激光自动校准机构，其特征在于，包括：
机架；以及设置在所述机架上的
激光发射器，所述激光发射器能够发射同源的指示光和激光；
电动调节机构，其活动端固定所述激光发射器，并用于带动所述激光发射器运动；
喷咀，所述激光发射器发射的所述指示光或激光穿过所述喷咀；
相机，其用于抓取所述喷咀，并且识别所述喷咀的圆心；以及用于
捕捉并识别所述指示光中心；
控制系统，用于获取所述相机的拍照信息，并控制所述电动调节机构工作；
当所述相机捕捉到所述指示光中心与所述喷咀的圆心有偏差时，所述控制系统获取并计算指示光中心与所述喷咀的圆心的偏移量，并驱动所述电动调节机构带动所述激光发射器移动，使所述指示光中心与所述喷咀的圆心重合。
2.根据权利要求1所述的一种激光自动校准机构，其特征在于，所述电动调节机构包括：
支架，其与所述机架固定设置；
第一平移组件，其固定在所述支架上，且所述第一平移组件的活动端固定有隔板，所述第一平移组件用于驱动所述隔板沿X轴方向移动；
第二平移组件，其固定在所述隔板上，且所述第二平移组件的活动端固定有固定臂，所述固定臂的端部连接有所述激光发射器，所述第二平移组件用于驱动所述述激光发射器沿Y轴方向移动。
3.根据权利要求2所述的一种激光自动校准机构，其特征在于，所述第一平移组件、第二平移组件的结构一致，且呈异面垂直设置；
所述第一平移组件包括：
电机；
固定块，其一侧固定有所述电机；
滑动块，其通过滑动机构与所述固定块连接。
4.根据权利要求3所述的一种激光自动校准机构，其特征在于，所述滑动机构采用直线轴承或滑槽、滑轨的组合。
5.根据权利要求1所述的一种激光自动校准机构，其特征在于，所述相机采用CCD相机。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的一种激光自动校准机构的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：所述相机抓取所述喷咀，并且识别所述喷咀的圆心；
S2：所述相机抓取所述激光发射器发出的指示光，并且识别所述指示光中心；
S3：所述控制系统获取并计算所述喷咀的圆心与指示光中心的偏移量；
S4：所述控制系统根据S3中计算出的偏移量，控制所述电动调节机构，带动激光发射器发生平面位移，至所述指示光中心与所述喷咀的圆心处于同心状态；
S5：重复S2-S3，所述相机二次确认所述指示光、所述喷咀是否处于同心状态；若是，跳转至S6；若否，跳转到S4；
S6：确认完成，校准完成。
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