CN112355543B - 工件的定位装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工件的加工，公开了一种工件的定位装置及加工方法，其中，所述工件的定位装置包括激光定位机构(3)，所述激光定位机构(3)包括安装基础(4)、设置在所述安装基础(4)上的激光头阵列(5)，所述激光头阵列(5)能够在放置工件的支撑面上照射出与工件对应的激光轮廓，所述安装基础(4)能够相对于所述支撑面移动以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓对齐，并且所述激光头阵列(5)能够在所述工件的顶面上照射出工件的待加工位置。通过上述技术方案，激光头阵列可以在工件上准确地确定出待加工位置，以允许在待加工位置进行工件的相应加工操作，相比于手动测量的方式提高了定位精度。

Description

工件的定位装置及加工方法

技术领域

本发明涉及工件的加工，具体地涉及一种工件的定位装置，并且涉及一种工件的加工方法。

背景技术

在生产过程中，需要在一些工件的表面上的特定位置进行加工，例如焊接其他部件、打孔等，例如在塔机支座上焊接其他部件。

现有技术中，通常采用手动测量的方式来确定需要加工的特定位置，这种在工件的表面上进行定位的方式存在精度不高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工件的定位装置，以解决工件的待加工位置不容易准确地确定的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种工件的定位装置，其中，所述工件的定位装置包括激光定位机构，所述激光定位机构包括安装基础、设置在所述安装基础上的激光头阵列，所述激光头阵列能够在放置工件的支撑面上照射出与工件对应的激光轮廓，所述安装基础能够相对于所述支撑面移动以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓对齐，并且所述激光头阵列能够在所述工件的顶面上照射出工件的待加工位置。

可选择的，所述安装基础能够相对于所述支撑面在平行于所述支撑面的横向方向和纵向方向上移动；所述安装基础能够相对于所述支撑面围绕垂直于所述支撑面的竖直轴线转动；所述安装基础包括用于设置所述激光头阵列的安装面，所述安装面的至少三个定位点能够相对于所述支撑面沿竖直方向移动，以使得所述安装面平行于所述工件的顶面。

可选择的，所述工件的定位装置包括能够固定在所述支撑面上的基座、能够相对于所述基座沿横向方向和纵向方向移动的支撑架、能够相对于所述支撑架围绕所述竖直轴线转动的连接板，所述安装基础包括与所述连接板层叠间隔的、设置有所述安装面的安装板，所述安装板与所述连接板之间设置有与至少三个所述定位点对应的、能够沿竖直方向伸缩的伸缩驱动件。

可选择的，所述激光定位机构包括设置在所述定位点处的激光测距传感器。

可选择的，所述基座上设置有用于驱动所述支撑架移动的水平驱动件，所述支撑架上设置有用于驱动所述连接板转动的旋转驱动件。

可选择的，所述工件的定位装置还包括控制元件，所述控制元件能够控制所述激光头阵列和所述激光测距传感器，并且所述控制元件能够控制所述伸缩驱动件、所述水平驱动件和所述旋转驱动件。

另外，本发明还提供了一种工件的加工方法，其中，所述工件的加工方法包括以下步骤：

S1，将以上方案所述的工件的定位装置放置在支撑面上，并且将工件放置在所述支撑面上，使得所述工件与所述激光定位机构初步定位；

S2，通过所述伸缩驱动件调节所述安装板以使得所述安装面与所述工件的顶面平行，其中，通过所述激光测距传感器判断所述安装面是否与所述工件的顶面平行；

S3，根据工件的型号，通过所述激光阵列在所述支撑面上形成对应的激光轮廓，移动所述激光定位机构使得所述激光轮廓对齐于所述工件的轮廓；

S4，通过所述激光头阵列在所述工件的顶面上照射出待加工位置，在所述待加工位置对所述工件做相应的加工。

可选择的，在S3中，驱动所述支撑架相对于所述基座水平移动，使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓初步重合，然后围绕所述竖直轴线转动所述连接板以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓完全重合，如果所述激光轮廓不能与所述工件的轮廓完全重合，则更换所述工件。

可选择的，在S3中，通过目测的方式判断所述激光轮廓是否与所述工件的轮廓重合。

可选择的，所述工件为塔机支座，所述待加工位置为待焊接位置。

通过上述技术方案，激光头阵列可以在工件上准确地确定出待加工位置，以允许在待加工位置进行工件的相应加工操作，相比于手动测量的方式提高了定位精度。

附图说明

图1是本发明实施方式所述的工件的定位装置的结构示意图；

图2是本发明实施方式所述的激光定位机构的结构示意图。

附图标记说明

1-基座，2-支撑架，3-激光定位机构，4-安装基础，5-激光头阵列，6-激光测距传感器，7-伸缩驱动件，8-连接板，9-水平驱动件，10-旋转驱动件，11-控制元件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“竖直”通常是指垂直于水平面的方向，“水平”是指平行于水平面的方向。

本发明提供了一种工件的定位装置，其中，所述工件的定位装置包括激光定位机构3，所述激光定位机构3包括安装基础4、设置在所述安装基础4上的激光头阵列5，所述激光头阵列5能够在放置工件的支撑面上照射出与工件对应的激光轮廓，所述安装基础4能够相对于所述支撑面移动以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓对齐，并且所述激光头阵列5能够在所述工件的顶面上照射出工件的待加工位置。

激光定位机构3包括安装基础4以及设置在安装基础4上的激光头阵列5，如图2所示，激光头阵列5可以包括按横向和纵向紧密排列的多个激光头，选择性地使得其中一部分激光头打开，从而可以在与激光头相对的表面上照射出由光斑组成的轮廓线，即激光轮廓；并且安装基础4可以相对于支撑工件的支撑面移动，也就是在支撑面上移动激光轮廓的位置，使得激光轮廓与工件的轮廓对齐，或者说使得激光轮廓围绕工件的边缘延伸。

另外，激光头阵列5还可以通过特定的激光头在工件的顶面上照射出待加工位置，即通过激光光斑标记出待加工位置，用于照射出激光轮廓的激光头(以下称为第一激光头)与用于照射出待加工位置的激光头(以下称为第二激光头)之间的相对位置关系，可以根据工件上的预定的待加工位置与工件轮廓的相对位置来确定，因此，通过第一激光头与第二激光头的配合，可以更为准确地确定工件的顶面上的待加工位置。

具体的，所述安装基础4能够相对于所述支撑面在平行于所述支撑面的横向方向和纵向方向上移动；所述安装基础4能够相对于所述支撑面围绕垂直于所述支撑面的竖直轴线转动；所述安装基础4包括用于设置所述激光头阵列5的安装面，所述安装面的至少三个定位点能够相对于所述支撑面沿竖直方向移动，以使得所述安装面平行于所述工件的顶面。在横向方向和纵向方向上移动安装基础4，可以使得激光头阵列5照射出的激光轮廓在支撑面上平移；而安装基础4相对于支撑面围绕竖直轴线的转动，使得激光轮廓也相应地围绕竖直轴线转动；选择性地控制至少三个定位点沿竖直方向移动，可以调节安装面与支撑面或是工件的顶面之间的相对角度，使得三个定位点所在的安装面与工件的顶面平行，在此情况下，安装面上的激光头阵列5可以照射出与工件的轮廓相匹配的激光轮廓，相反，如果安装面与工件的顶面不平行，则激光轮廓在支撑面上的形状会变形，例如，激光头阵列5中发光的激光头排列为矩形时，支撑面上的激光轮廓并不是严格的矩形，而是不规则的四边形。通过安装基础4的三种不同形式的相对移动，可以使得激光头阵列照射出的激光轮廓与工件的轮廓相匹配，保证第二激光头在工件顶面上照射出的位置即为准确的待加工位置。

其中，所述工件的定位装置包括能够固定在所述支撑面上的基座1、能够相对于所述基座1沿横向方向和纵向方向移动的支撑架2、能够相对于所述支撑架2围绕所述竖直轴线转动的连接板8，所述安装基础4包括与所述连接板8层叠间隔的、设置有所述安装面的安装板，所述安装板与所述连接板8之间设置有与至少三个所述定位点对应的、能够沿竖直方向伸缩的伸缩驱动件7。如图1所示，基座1为支撑基础，其可以相对地固定在支撑面上；支撑架2向上延伸，使得其上的安装基础4与支撑面保持距离，支撑架2包括向上延伸的竖直杆和水平延伸的水平杆；连接板8可转动地安装于支撑架2上，即水平杆上，连接板8为支撑架2与安装基础4之间的过渡部件，允许安装基础4相对于支撑架2实现两种不同形式的移动；安装基础4与连接板8之间设置有伸缩驱动件7，伸缩驱动件7对应于至少三个定位点，通过伸缩驱动件7沿竖直方向的伸缩，可以分别驱动安装面在每个定位点处的移动，以调节安装面与工件的顶面或支撑面的相对角度。伸缩驱动件7可以为油缸、气缸等。

另外，所述激光定位机构3包括设置在所述定位点处的激光测距传感器6。激光测距传感器6设置在定位点处，可以测量定位点与工件的顶面之间的距离，综合多个激光测距传感器6所测量的距离，可以判断激光测距传感器6所在的安装面与工件的顶面的相对角度，例如是否平行，即当多个激光测距传感器6测量的距离相同时，其所在安装面与工件的顶面平行，如果测量的距离不同，则其所在的安装面与工件的顶面不平行。换句话说，通过测量多个定位点与工件的顶面的距离，可以判断出安装面的相对位置，得出安装面与工件的顶面的相对角度。

此外，所述基座1上设置有用于驱动所述支撑架2移动的水平驱动件9，所述支撑架2上设置有用于驱动所述连接板8转动的旋转驱动件10。支撑架2相对于基座1水平移动，这种水平移动可以分解为横向和纵向的移动，因此，可以通过水平驱动件9分别驱动支撑架2在基座1上横向移动和纵向移动，水平驱动件9可以为油缸、气缸或电机(通过丝杠机构传动)等，支撑架2可以通过横向导轨和纵向导轨安装在基座1上。旋转驱动件10可以为电机、液压马达等，其安装在支撑架2和连接板8的一者上，其输出轴传动连接于另一者，从而可以驱动连接板8相对于支撑架2围绕竖直轴线转动，以调节安装基础4的相对位置。

另外，所述工件的定位装置还包括控制元件11，所述控制元件11能够控制所述激光头阵列5和所述激光测距传感器6，并且所述控制元件11能够控制所述伸缩驱动件7、所述水平驱动件9和所述旋转驱动件10。控制元件11可以包括处理器、控制器、存储器等，例如可以为计算机、单片机等，其可以控制激光头阵列5中特定的激光头发出对应的激光轮廓，以应用于不同型号的工件，并且可以控制激光测距传感器6测量距离且根据相应的测量数据控制伸缩驱动件7的伸缩，以使得安装基础4的安装面与工件的顶面平行或成特定角度；另外，根据激光轮廓与工件轮廓的相对位置关系，可以通过控制元件11控制水平驱动件9和旋转驱动件10的运行，使得支撑架2在基座1上水平移动，激光轮廓与工件轮廓基本对齐(激光轮廓的部分线条与工件轮廓的部分线条存在较小的角度)，并进一步使得安装基础4围绕竖直轴线转动，从而激光轮廓与工件轮廓完全对齐。控制元件11中可以存储与工件型号对应的激光轮廓信息，以使得激光头阵列5照射出相应的激光轮廓。控制元件11与激光头阵列5和激光测距传感器6可以有线或无线通信连接，与伸缩驱动件7、水平驱动件9和旋转驱动件10有线或无线通信连接。

另外，本发明公开了一种工件的加工方法，其中，所述工件的加工方法包括以下步骤：

S1，将以上方案所述的工件的定位装置放置在支撑面上，并且将工件放置在所述支撑面上，使得所述工件与所述激光定位机构3初步定位；

S2，通过所述伸缩驱动件7调节所述安装板以使得所述安装面与所述工件的顶面平行，其中，通过所述激光测距传感器6判断所述安装面是否与所述工件的顶面平行；

S3，根据工件的型号，通过所述激光阵列在所述支撑面上形成对应的激光轮廓，移动所述激光定位机构3使得所述激光轮廓对齐于所述工件的轮廓；

S4，通过所述激光阵列在所述工件的顶面上照射出待加工位置，在所述待加工位置对所述工件做相应的加工。

在S1中，工件和定位装置均放置在同一支撑面上，并且可以对工件和激光定位机构3作初步的定位，即使得二者在竖直方向上大致地对齐，这种初步定位可以通过目测的方式来实现。

在S2中，其主要目的在于使得激光头阵列5所在的安装面与工件的顶面平行，以使得照射在工件的顶面上的激光轮廓不“变形”，例如，使得按照例如为矩形排列的激光头在工件的顶面上可以照射为矩形而不是不规则四边形的激光轮廓。其中，安装面与工件顶面是否平行，可以通过多个激光测距传感器6测量安装面与工件顶面的距离来判断，并且可以通过伸缩驱动件7调节安装板在各个定位点处的高度，使得安装板的安装面与工件顶面平行。安装板上可以设置均匀分布的多个激光测距传感器6，其中一些激光测距传感器6并未与工件的顶面对齐，因此，可以根据在竖直方向上朝向工件的顶面的一部分激光测距传感器6实现各个定位点处的测距，从而帮助调节安装面与工件的顶面的平行调节。

在S3中，通过控制元件11控制激光头阵列5照射出与工件的型号对应的激光轮廓，并且通过移动支撑架2和转动安装基础4，使得激光轮廓与工件的轮廓对齐，实现了激光定位机构3与工件的相对定位，即使得激光定位机构3与工件沿竖直方向对齐。

在S4中，如上所述，通过第一激光头照射出的激光轮廓和通过第二激光头照射出的待加工位置是以预定的相对位置设置的，因此，可以通过第二激光头照射的待加工位置在工件的基础上确定出相应的待加工位置，实现对待加工位置的精确定位，便于在待加工位置处对工件进行相应的加工。

其中，在S3中，驱动所述支撑架2相对于所述基座1水平移动，使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓初步重合，然后围绕所述竖直轴线转动所述连接板8以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓完全重合，如果所述激光轮廓不能与所述工件的轮廓完全重合，则更换所述工件。水平移动支撑架2，可以使得激光轮廓与工件轮廓初步重合，这种初步重合是指激光轮廓的线条与对应的工件轮廓的线条之间存在相对偏斜角度；随后，通过转动安装基础4，使得激光轮廓的线条与对应的工件轮廓的线条相对转动，以完全重合，即使得激光轮廓与工件轮廓完全重合。当激光轮廓与工件的轮廓不能完全重合时，即工件的轮廓与激光轮廓存在偏差时，说明工件的尺寸与设计尺寸存在偏差，工件为不合格品，因此需要更换其他工件。

可选择的，在S3中，通过目测的方式判断所述激光轮廓是否与所述工件的轮廓重合。根据操作人员目测观察的方式来确定激光轮廓沿工件的轮廓延伸，在激光轮廓与工件轮廓不重合时，可以通过控制元件11来控制支撑架2移动并控制安装基础4转动，以使得激光轮廓与工件轮廓趋于重合。

可选择的，所述工件为塔机支座，所述待加工位置为待焊接位置。工件可以为塔机支座，为塔机的支撑基础，其具有大致平坦的顶面，塔机支座需要在一些特定位置焊接其他部件，这些特定位置即为待加工位置，本方案通过激光头阵列5照射的激光轮廓，实现激光定位机构3与塔机支座的相对定位，从而可以在塔机支座上照射出待加工位置，实现待焊接位置的精确定位。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种工件的加工方法，其特征在于，

所述工件的加工方法使用工件的定位装置，所述工件的定位装置包括激光定位机构(3)，所述激光定位机构(3)包括安装基础(4)、设置在所述安装基础(4)上的激光头阵列(5)，所述激光头阵列(5)能够在放置工件的支撑面上照射出与工件对应的激光轮廓，所述安装基础(4)能够相对于所述支撑面移动以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓对齐，并且所述激光头阵列(5)能够在所述工件的顶面上照射出工件的待加工位置；

所述安装基础(4)能够相对于所述支撑面在平行于所述支撑面的横向方向和纵向方向上移动；所述安装基础(4)能够相对于所述支撑面围绕垂直于所述支撑面的竖直轴线转动；所述安装基础(4)包括用于设置所述激光头阵列(5)的安装面，所述安装面的至少三个定位点能够相对于所述支撑面沿竖直方向移动，以使得所述安装面平行于所述工件的顶面；

所述工件的定位装置包括能够固定在所述支撑面上的基座(1)、能够相对于所述基座(1)沿横向方向和纵向方向移动的支撑架(2)、能够相对于所述支撑架(2)围绕所述竖直轴线转动的连接板(8)，所述安装基础(4)包括与所述连接板(8)层叠间隔的、设置有所述安装面的安装板，所述安装板与所述连接板(8)之间设置有与至少三个所述定位点对应的、能够沿竖直方向伸缩的伸缩驱动件(7)；所述激光定位机构(3)包括设置在所述定位点处的激光测距传感器(6)；

所述工件的加工方法包括以下步骤：

S1，将所述工件的定位装置放置在支撑面上，并且将工件放置在所述支撑面上，使得所述工件与所述激光定位机构(3)初步定位；

S2，通过所述伸缩驱动件(7)调节所述安装板以使得所述安装面与所述工件的顶面平行，其中，通过所述激光测距传感器(6)判断所述安装面是否与所述工件的顶面平行；

S3，根据工件的型号，通过所述激光头阵列(5)在所述支撑面上形成对应的激光轮廓，移动所述激光定位机构(3)使得所述激光轮廓对齐于所述工件的轮廓；

S4，通过所述激光头阵列(5)在所述工件的顶面上照射出待加工位置，在所述待加工位置对所述工件做相应的加工。

2.根据权利要求1所述的工件的加工方法，其特征在于，所述基座(1)上设置有用于驱动所述支撑架(2)移动的水平驱动件(9)，所述支撑架(2)上设置有用于驱动所述连接板(8)转动的旋转驱动件(10)。

3.根据权利要求2所述的工件的加工方法，其特征在于所述工件的定位装置还包括控制元件(11)，所述控制元件(11)能够控制所述激光头阵列(5)和所述激光测距传感器(6)，并且所述控制元件(11)能够控制所述伸缩驱动件(7)、所述水平驱动件(9)和所述旋转驱动件(10)。

4.根据权利要求1所述的工件的加工方法，其特征在于，在S3中，驱动所述支撑架(2)相对于所述基座(1)水平移动，使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓初步重合，然后围绕所述竖直轴线转动所述连接板(8)以使得所述激光轮廓与所述工件的轮廓完全重合，如果所述激光轮廓不能与所述工件的轮廓完全重合，则更换所述工件。

5.根据权利要求1所述的工件的加工方法，其特征在于，在S3中，通过目测的方式判断所述激光轮廓是否与所述工件的轮廓重合。

6.根据权利要求1所述的工件的加工方法，其特征在于，所述工件为塔机支座，所述待加工位置为待焊接位置。

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