CN115430925A - 一种工件定位方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件定位方法以及系统，其中工件定位方法包括：寻边步骤，传感器自处于工件的内部的起点，朝工件的外周移动至少三次，经过工件的圆周时，记录定位件的坐标为工件的圆周点坐标，圆周点坐标包括第一圆周点、第二圆周点和第三圆周点的坐标；计算步骤，根据第一圆周点、第二圆周点、第三圆周点的坐标和圆的标准方程计算得到工件的第一圆心坐标和第一半径；补偿步骤，传感器经过工件的圆周时，定位件的中心与工件的圆周之间的径向距离为补偿长度，补偿计算得到工件的第二半径，第二半径为工件的真实半径。通过实施本发明减少需要寻找的圆周点数量，缩短寻边的轨迹长度，从而实现减少寻边需要的时间长度，提高定位效率。

Description

一种工件定位方法以及系统

技术领域

本发明涉及激光切割的技术领域，尤其涉及一种工件定位方法以及系统。

背景技术

激光切割广泛应用于金属钣金加工中，在钣金加工行业中，传统冲床结合激光切割的二次加工工况普遍存在，按照目前的复合加工方式，复合加工主要采用视觉定位或工装定位的方式。视觉定位需要配置成本较高的CCD视觉装置，而工装定位只能适用工况单一的状况，并不灵活，尤其是二次加工大小不一致的圆形或圆环形的工件时，需要手动多次定位工件的圆心和测量半径。

由于视觉定位成本较高，而采用工装定位需要多次手动定位工件圆心和测量半径，极其不方便，因此激光切割钣金采用了寻边定位的方式，通过寻找工件圆周上的点坐标来计算得到圆心坐标和半径。

然而上述寻边定位的方式通常是“中垂线法”，即设置寻边器沿一条穿过工件圆周的直线移动，得到工件圆周上的两个点，再沿另一条穿过工件圆周的直线移动，得到工件圆周上的另外两个点，两条直线各自的中垂线交叉点即为圆心，并根据圆心与圆周点的距离计算得到半径长度，因此需要寻边器完整地走完两条直线的轨迹长度，寻找四个圆周点才能计算得到圆心和半径，寻边所需的时间较长，加工效率较低。

发明内容

本发明提供了一种工件定位方法以及系统，旨在解决寻边定位所需时间较长的问题。

第一方面，本发明提供了一种工件定位方法，应用于定位圆形或圆环形工件的工件定位系统，所述工件定位系统包括传感器和定位件，所述传感器与所述定位件连接，所述传感器用于感应自身与所述工件之间的轴向距离，

包括以下步骤：

寻边步骤，所述传感器自处于所述工件的内部的起点，朝所述工件的外周移动至少三次，经过所述工件的圆周时，所述传感器与所述工件之间的轴向距离变化以使所述传感器产生感应信号，接收所述感应信号并记录所述定位件的坐标为所述工件的圆周点坐标，所述圆周点坐标包括第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)和第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标；

计算步骤，根据所述第一圆周点P₁(x₁，y₁)、所述第二圆周点P₂(x₂，y₂)、所述第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标和圆的标准方程计算得到所述工件的第一圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)和第一半径r₀₁；

补偿步骤，所述传感器经过所述工件的圆周时，所述定位件的中心与所述工件的圆周之间的径向距离为补偿长度s，补偿计算得到所述工件的第二半径r₀＝r₀₁-s，所述第二半径为所述工件的真实半径。

进一步地，所述起点与所述工件的圆周之间的距离小于所述起点与所述工件的圆心之间的距离。

进一步地，所述所述传感器自处于所述工件的内部的起点，朝所述工件的外周移动至少三次，包括：

所述工件的内部设有第一起点，所述工件的外部设有第一终点，所述传感器移动至所述第一起点，自所述第一起点沿第一方向移动至所述第一终点，

所述工件的外部设有第二终点，所述传感器移动至所述第一起点，自所述第一起点沿第二方向移动至所述第二终点，

所述工件的内部设有第二起点，所述工件的外部设有第三终点，所述传感器移动至所述第二起点，自所述第二起点沿第二方向移动至所述第三终点。

进一步地，所述补偿长度s等于定位件的半径R。

进一步地，所述补偿长度s等于所述传感器发出的光束沿所述工件的径向方向至所述定位件的中心之间的距离d。

进一步地，还包括校对步骤，所述传感器自处于所述工件的内部的落点分别沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向朝所述工件的外部移动，经过所述工件的圆周时，记录所述定位件的坐标为校对点坐标，所述校对点坐标包括第一校对点P_xb(x_xb,y₀₁)、第二校对点P_yR(x₀₁,y_yr)、第三校对点P_xf(x_xf,y₀₁)和第四校对点P_yL(x₀₁,y_yl)的坐标，计算得到所述工件的第二圆心坐标⊙₀₂(x₀,y₀)，x₀＝(x_xb+x_xf)/2，y₀＝(y_yl+y_yr)/2；

其中，所述第一圆心坐标与所述第二圆心坐标相异时，以所述第二圆心坐标为所述工件的真实圆心坐标。

进一步地，所述所述传感器自处于所述工件的内部的落点分别沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向朝所述工件的外部移动，包括：

所述工件的内部设有第一落点P₂₁(x₂₁,y₀₁)，所述传感器自所述第一落点沿第一方向朝所述工件的外部移动，其中x₂₁＝x₀₁-0.8*r₀，

所述工件的内部设有第二落点P₂₂(x₂₂,y₀₁)，所述传感器自所述第二落点沿第三方向朝所述工件的外部移动，其中x₂₂＝x₀₁+0.8*r₀，

所述工件的内部设有第三落点P₂₃(x₀₁,y₂₃)，所述传感器自所述第三落点沿第二方向朝所述工件的外部移动，其中y₂₃＝y₀₁-0.8*r₀，

所述工件的内部设有第四落点P₂₄(x₀₁,y₂₄)，所述传感器自所述第四落点沿第四方向朝所述工件的外部移动，其中y₂₄＝y₀₁+0.8*r₀。

进一步地，还包括预警步骤，对所述工件进行切割，切割形状为矩形，所述矩形的长为P__L、宽为P__W，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，终止切割加工并报警提示。

第二方面，本发明提供了一种工件定位系统，用于定位圆形或圆环形工件的工件，包括：

传感器，用于感应自身与所述工件之间的轴向距离；

定位件，用于定位自身所在的坐标位置，所述定位件与所述传感器连接；

控制模块，其与所述传感器、所述定位件电性连接，所述控制模块控制传感器自处于所述工件的内部的起点，朝所述工件的外周移动至少三次，经过所述工件的圆周时，所述传感器与所述工件之间的轴向距离变化以使所述传感器产生感应信号，所述控制模块接收所述感应信号并记录所述定位件的坐标为所述工件的圆周点坐标，所述圆周点坐标包括第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)和第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标，

其中，所述控制模块根据所述第一圆周点P₁(x₁，y₁)、所述第二圆周点P₂(x₂，y₂)、所述第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标和圆的标准方程计算得到所述工件的第一圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)和第一半径r₀₁，

其中，所述传感器经过所述工件的圆周时，所述定位件的中心与所述工件的圆周之间的径向距离为补偿长度s，所述控制模块补偿计算得到所述工件的第二半径r₀＝r₀₁-s，所述第二半径为所述工件的真实半径。

进一步地，还包括报警模块，其与所述控制模块电性连接，

其中，对所述工件进行切割，切割形状为矩形，所述矩形的长为P__L、宽为P__W，所述控制模块对比所述矩形的长、宽以及所述工件的半径，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，所述控制模块控制终止切割加工并控制所述报警模块报警提示。

本发明的有益效果是：通过传感器自处于工件内部的起点朝外周移动至少三次，经过工件的外周时，传感器与工件之间的轴向距离变化以使传感器产生感应信号，接收到感应信号后记录定位件的坐标作为工件的圆周点坐标，三次移动共记录得到三个圆周点的坐标，根据三个圆周点的坐标和圆的标准方程计算得到工件的第一圆心坐标和第一半径，并对工件的半径进行补偿计算得到第二半径即真实半径。通过实施本发明寻边并记录工件圆周上的三个点坐标即可得到工件的圆心坐标和半径，减少需要寻找的圆周点数量，缩短寻边的轨迹长度，从而实现减少寻边需要的时间长度，提高定位效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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展示了工件定位方法的流程示意图；

图2展示了寻边步骤的流程示意图；

图3展示了工件定位方法的另一流程示意图；

图4展示了寻边步骤中的坐标示意图；

图5展示了校对步骤中的坐标示意图；

图6展示了采用电容传感器时工件与定位件的俯视图；

图7展示了采用电容传感器时工件与定位件的前视图；

图8展示工件定位系统的连接示意图。

图中：

10、工件；11、传感器；12、定位件；121、导电部；13、控制模块；14、报警模块。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本实施例中的第一方向为X轴负向X-，第二方向为Y轴负向Y-，第三方向为X轴正向X+，第四方向为Y轴正向Y+，本实施例的工件10以圆片板材为例。

本实施例提供的工件10定位方法，如图2-3所示，应用于定位圆形或圆环形工件10的工件10定位系统，工件10定位系统包括传感器11和定位件12，传感器11用于感应自身与工件10之间的轴向距离，包括以下步骤：

S1、寻边步骤，传感器11自处于工件10的内部的起点，朝工件10的外周移动至少三次，经过工件10的圆周时，传感器11与工件10之间的轴向距离变化以使传感器11产生感应信号，接收感应信号并记录定位件12的坐标为工件10的圆周点坐标，圆周点坐标包括第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)和第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标；

S2、计算步骤，根据第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)、第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标和圆的标准方程计算得到工件10的第一圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)和第一半径r₀₁；

S3、补偿步骤，传感器11经过工件10的圆周时，定位件12的中心与工件10的圆周之间的径向距离为补偿长度s，补偿计算得到工件10的第二半径r₀＝r₀₁-s，第二半径为工件10的真实半径。定位件12优选为喷嘴，喷嘴用于发射激光切割工件10。

通过传感器11自处于工件10内部的起点朝外周移动至少三次，经过工件10的外周时，传感器11与工件10之间的轴向距离变化以使传感器11产生感应信号，接收到感应信号后记录定位件12的坐标作为工件10的圆周点坐标，三次移动共记录得到三个圆周点的坐标，根据三个圆周点的坐标和圆的标准方程计算得到工件10的第一圆心坐标和第一半径，并对工件10的半径进行补偿计算得到第二半径即真实半径。通过实施本实施例寻边并记录工件10圆周上的三个点坐标即可得到工件10的圆心坐标和半径，减少需要寻找的圆周点数量，缩短寻边的轨迹长度，从而实现减少寻边需要的时间长度，提高定位效率。同时，传感器11从起点的位置出发朝工件10的外周移动，不需要像“中垂线法”的过程中从工件10的外部进入内部再到外部，导致需要完整地穿过整个工件10，本实施例只需要从工件10的内部穿出到外部即可，因此移动的轨迹长度较短，也极大地提高了定位效率。

本实施例中，起点与工件10的圆周之间的距离小于起点与工件10的圆心之间的距离。因此起点靠近工件10的圆周边缘，传感器11从起点朝工件10的外周移动，移动的轨迹长度不需要太长，节约移动的时间，进一步提高定位效率。

本实施例中，寻边步骤S1中，传感器11自处于工件10的内部的起点，朝工件10的外周移动至少三次，包括：

S11、工件10的内部设有第一起点P_b(x_b，y_b)，工件10的外部设有第一终点P_b1(x_f，y_b)，传感器11移动至第一起点P_b(x_b，y_b)，自第一起点P_b(x_b，y_b)沿第一方向移动至第一终点P_b1(x_f，y_b)。

S12、工件10的外部设有第二终点P_b2(x_b，y_r)，传感器11移动至第一起点P_b(x_b，y_b)，自第一起点P_b(x_b，y_b)沿第二方向移动至第二终点P_b2(x_b，y_r)。

S13、工件10的内部设有第二起点P_b3(x_b3，y_b)，工件10的外部设有第三终点P_b4(x_b3，y_r)，传感器11移动至第二起点P_b3(x_b3，y_b)，自第二起点P_b3(x_b3，y_b)沿第二方向移动至第三终点P_b4(x_b3，y_r)。

当然，传感器11三次移动过程中，每次移动的起点可以是三个不同的起点，也可以是同一个起点，或者是两个不同的起点；同理，移动的方向也可以是任意的方向，可以是沿X轴、Y轴的方向，也可以是斜向；由于起点不同，方向不同，最终移动所至的终点也可以不同。即每次移动的起点、方向、终点都可以任意，只需要满足能够获得工件10圆周上不重合的至少三个圆周点坐标即可。

本实施例中，传感器11为电容传感器11，定位件12具有朝向工件10的圆形或圆环形导电部121，即喷嘴的底部设置该导电部121，电容传感器11与导电部121电性连接，补偿长度s等于导电部121的半径R。定位件12为喷嘴，导电部121朝向工件10，电容传感器11与导电部121、工件10电性连接，因此喷嘴与板材之间的高度距离相当于电容两极板间距，传感器11的检测电容值随极板间距变化而变化，通过反馈电容值的检测，可识别是否寻到工件10的圆周边缘。记录定位件12的坐标时具体是定位件12中心的坐标，由于导电部121呈圆形或圆环形，导电部121的圆周边缘离开工件10的圆周时，导电部121的圆周与工件10的圆周外切，此时定位的定位件12中心坐标实际上已经超出工件10的圆周，超出的长度为导电部121的半径R，因此补偿长度s等于导电部121的半径R，计算得到第一半径后，需要将第一半径减去补偿长度s得到第二半径，即第二半径r₀＝r₀₁-s。

在另一实施例中，传感器11为光电传感器11，补偿长度s等于光电传感器11发出的光束沿工件10的径向方向至定位件12的中心之间的距离d。

光电传感器11与定位件12的连接关系至少包括以下多种方案，例如：

方案一，光电传感器11经过工件10的圆周时，定位件12处于光电传感器11背向工件10的一侧，此时定位件12的中心实际上已经处于工件10的外部，光电传感器11发出的光束沿工件10的径向方向至定位件12的中心之间的距离d的绝对值大小为d₁，第二半径r₀＝r₀₁-s＝r₀₁-d₁。

方案二，光电传感器11经过工件10的圆周时，光电传感器11与定位件12平齐设置，此时定位件12的中心恰好处于工件10的圆周上，光电传感器11发出的光束沿工件10的径向方向至定位件12的中心之间的距离d的绝对值大小为d₂＝0，第二半径r₀＝r₀₁-s＝r₀₁。

方案三，光电传感器11经过工件10的圆周时，定位件12处于光电传感器11朝向工件10的一侧，此时定位件12的中心实际上还处于工件10的内部，光电传感器11发出的光束沿工件10的径向方向至定位件12的中心之间的距离d的绝对值大小为-d₃，第二半径r₀＝r₀₁-s＝r₀₁+d₃。

本实施例中，工件10定位方法还包括：

S4、校对步骤，传感器11自处于工件10的内部的落点分别沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向朝工件10的外部移动，经过工件10的圆周时，记录定位件12的坐标为校对点坐标，校对点坐标包括第一校对点P_xb(x_xb,y₀₁)、第二校对点P_yR(x₀₁,y_yr)、第三校对点P_xf(x_xf,y₀₁)和第四校对点P_yL(x₀₁,y_yl)的坐标，计算得到工件10的第二圆心坐标⊙₀₂(x₀,y₀)，x₀＝(x_xb+x_xf)/2，y₀＝(y_yl+y_yr)/2；其中，第一圆心坐标与第二圆心坐标相异时，以第二圆心坐标为工件10的真实圆心坐标。通过校对步骤来验证工件10在计算步骤中计算得到的第一圆心坐标是否准确，若第一圆心坐标与第二圆心坐标不一致，可以第二圆心坐标为工件10的真实圆心坐标。

优选的，校对步骤中的传感器11自处于工件10的内部的落点分别沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向朝工件10的外部移动，包括：工件10的内部设有第一落点P₂₁(x₂₁,y₀₁)，传感器11自第一落点沿第一方向朝工件10的外部移动，其中x₂₁＝x₀₁-0.8*r₀，工件10的内部设有第二落点P₂₂(x₂₂,y₀₁)，传感器11自第二落点沿第三方向朝工件10的外部移动，其中x₂₂＝x₀₁+0.8*r₀，工件10的内部设有第三落点P₂₃(x₀₁,y₂₃)，传感器11自第三落点沿第二方向朝工件10的外部移动，其中y₂₃＝y₀₁-0.8*r₀，工件10的内部设有第四落点P₂₄(x₀₁,y₂₄)，传感器11自第四落点沿第四方向朝工件10的外部移动，其中y₂₄＝y₀₁+0.8*r₀。以第一圆心坐标为参考坐标，分别向四个方向取四个落点，四个落点与第一圆心的距离为0.8*r₀，也可以取距离为其他长度的落点，如距离为0.5*r₀、0.6*r₀、0.7*r₀，使得落点更靠近工件10的圆周，缩短移动的轨迹长度。

本实施例中，工件10定位方法还包括：

S5、预警步骤，对工件10进行切割，切割形状为矩形，矩形的长为P__L、宽为P__W，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，终止切割加工并报警提示。若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，则表明需要切割的尺寸超出了工件10的直径大小，因此切割时无法正常切割到工件10，需要终止切割加工并报警提示，由操作人员及时处理。

工件10定位方法的其中一具体实施过程如下：

1、传感器11随动至圆片板材上任一点P_b(x_b，y_b)，随动到位后，Y轴静止，X轴往P_b1(x_f，y_b)方向运动，运动过程检测电容传感器11的电容反馈时，当检测到切割头上的喷嘴已离开板材表面即反馈电容值为0时，控制系统记录P₁(x₁，y₁)；切割头重新定位至P_b(x_b，y_b)并开启随动，随动到位后，X轴静止，Y轴往P_b2(x_b，y_r)方向运动，当检测到切割头上的喷嘴已离开板材表面即反馈电容值为0时，控制系统记录P₂(x₂，y₂)；此时控制系统已记录P₁(x₁，y₁)，由于x₃＝x₁+0.8*L(切割程序最大尺寸)，则P_b3(x_b3，y_b)坐标已确定，切割头移动至P_b3(x_b3，y_b)并开启随动，随动到位后，X轴静止，Y轴往P_b4(x_b3，y_r)方向运动，当检测到切割头上的喷嘴已离开板材表面即反馈电容值为0时，控制系统记录P₃(x₃，y₃)；此时控制系统已得到圆周上的三个不同点坐标。

2、假设存在一点P(x，y)在圆周上，且已知P₁(x₁，y₁)、P₂(x₂，y₂)、P₃(x₃，y₃)，根据圆的标准方程、齐次线性方程组存在非零解的必要条件、矩阵求解法则以及二元二次方程的配方公式，按照上述圆心坐标及半径计算：

根据圆的标准公式：(x-a)²+(y-b)²＝r²

展开可得：x²+y²-2ax-2by+a²+b²-r²＝0

由于上述四点P₁、P₂、P₃、P均在圆周上，即四点坐标满足方程组：

使用A、B、C、D对上述方程组进行系数整理，可变形为(1)式：

假设A、B、C、D为方程组的根，根据齐次线性方程组要有非零解，必须满足：

对以上矩阵进行第一行展开，可得(2)式：

根据(1)式、(2)式可得(3)式：

使用系数ABCD对圆的标准方程进行配方可得(4)式：

(x+B/2A)²+(y+C/2A)²＝(B²+C²-4AD)/(4A²)

对(3)式进行矩阵求解，可得(5)式：

A＝x₁(y₂-y₃)-y₁(x₂-x₃)+x₂y₃-y₂x₃

B＝-[(x₁ ²+y₁ ²)(y₂-y₃)-y₁(x₂ ²+y₂ ²-x₃ ²-y₃ ²)+(x₂ ²+y₂ ²)y₃-y₂(x₃ ²+y₃ ²)]

C＝(x₁ ²+y₁ ²)(x₂-x₃)-x₁[(x₂ ²+y₂ ²)-(x₃ ²+y₃ ²)]+[(x₂ ²+y₂ ²)x₃-x₂(x₃ ²+y₃ ²)]

D＝-[(x₁ ²+y₁ ²)(x₂y₃-y₂x₃)-x₁[(x₂ ²+y₂ ²)y₃-y₂(x₃ ²+y₃ ²)]+y₁[(x₂ ²+y₂ ²)x₃-x₂(x₃ ²+y₃ ²)]]

根据(4)式、(5)式，可直接求得圆心坐标及半径：

喷嘴底圆补偿后，半径修正为r₀＝r₀₁-d，即：

3、控制系统根据机床行程设置以及已求取的圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)，r₀₁＝[(B²+C²-4AD)/(4A²)]^^1/2，此时对求取的圆心坐标进行校对，校对方法为：以⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)为参考坐标，分别求取该点垂直、水平方向到圆片边缘的坐标，理论上两方向边缘坐标和的二分之一即为直径，若该值与直径尺寸有误差，可直接偏置修正。

⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)为直接求取的圆心坐标，⊙₀(x₀,y₀)为真实的圆心坐标，通过寻找P_xf、P_xb、P_yl、P_yr的坐标，可求取⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)基于⊙₀(x₀,y₀)的坐标误差偏置值，且二者满足：x₀＝(x_xb+x_xf)/2,y₀＝(y_yl+y_yr)/2，为提升校对效率，校对寻找边缘坐标时，切割头寻边落点为P₂₁、P₂₂、P₂₃、P₂₄，且四个点得坐标分别满足：x₂₁＝x₀₁-0.8*r₀，x₂₂＝x₀₁+0.8*r₀，y₂₃＝y₀₁-0.8*r₀，y₂₄＝y₀₁+0.8*r₀，定义机床X方向正限位坐标为x_b，Y方向正限位长度为y_L，则P₃₁、P₃₂、P₃₃、P₃₄分别为校对时寻边的终点坐标，校对寻边时，寻边速度设为正常寻边速度的1/5，边缘判断电容值设为正常寻边边缘判断电容值的1/3，校对寻边后，可得P_xb(x_xb,y₀₁)、P_xf(x_xf,y₀₁)、P_yR(x₀₁,y_yr)、P_yL(x₀₁,y_yl)，此时可得校对后的圆心坐标以及补偿后的真实半径：

r₀＝r₀₁-d

4、切割程序由轨迹生成切割代码时，以轨迹最大尺寸内接圆圆心为程序原点，并设置输出切割程序的最大长宽尺寸P__L、P__W，控制系统控制整机执行完上述步骤以后，通过分别对比r₀与P__L、P__W，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，控制系统将终止程序执行并报警提示，否则正常加工切割。

本发明还提供了一种工件10定位系统，用于定位圆形或圆环形工件10的工件10，包括：传感器11，用于感应自身与工件10之间的轴向距离；定位件12，用于定位自身所在的坐标位置；控制模块13，其与传感器11、定位件12电性连接，控制模块13控制传感器11自处于工件10的内部的起点，朝工件10的外周移动至少三次，经过工件10的圆周时，传感器11与工件10之间的轴向距离变化以使传感器11产生感应信号，控制模块13接收感应信号并记录定位件12的坐标为工件10的圆周点坐标，圆周点坐标包括第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)和第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标，其中，控制模块13根据第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)、第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标和圆的标准方程计算得到工件10的第一圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)和第一半径r₀₁，其中，传感器11经过工件10的圆周时，定位件12的中心与工件10的圆周之间的径向距离为补偿长度s，控制模块13补偿计算得到工件10的第二半径r₀＝r₀₁-s，第二半径为工件10的真实半径。

通过传感器11自处于工件10内部的起点朝外周移动至少三次，经过工件10的外周时，传感器11与工件10之间的轴向距离变化以使传感器11产生感应信号，接收到感应信号后记录定位件12的坐标作为工件10的圆周点坐标，三次移动共记录得到三个圆周点的坐标，根据三个圆周点的坐标和圆的标准方程计算得到工件10的第一圆心坐标和第一半径，并对工件10的半径进行补偿计算得到第二半径即真实半径。通过实施本实施例寻边并记录工件10圆周上的三个点坐标即可得到工件10的圆心坐标和半径，减少需要寻找的圆周点数量，缩短寻边的轨迹长度，从而实现减少寻边需要的时间长度，提高定位效率。同时，传感器11从起点的位置出发朝工件10的外周移动，不需要像“中垂线法”的过程中从工件10的外部进入内部再到外部，导致需要完整地穿过整个工件10，本实施例只需要从工件10的内部穿出到外部即可，因此移动的轨迹长度较短，也极大地提高了定位效率。

本实施例中，工件10定位系统还包括报警模块14，其与控制模块13电性连接，其中，对工件10进行切割，切割形状为矩形，矩形的长为P__L、宽为P__W，控制模块13对比矩形的长、宽以及工件10的半径，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，控制模块13控制终止切割加工并控制报警模块14报警提示。若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，则表明需要切割的尺寸超出了工件10的直径大小，因此切割时无法正常切割到工件10，需要终止切割加工并报警提示，由操作人员及时处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工件定位方法，其特征在于，应用于定位圆形或圆环形工件的工件定位系统，所述工件定位系统包括传感器和定位件，所述传感器与所述定位件连接，所述传感器用于感应自身与所述工件之间的轴向距离，

包括以下步骤：

寻边步骤，所述传感器自处于所述工件的内部的起点，朝所述工件的外周移动至少三次，经过所述工件的圆周时，所述传感器与所述工件之间的轴向距离变化以使所述传感器产生感应信号，接收所述感应信号并记录所述定位件的坐标为所述工件的圆周点坐标，所述圆周点坐标包括第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)和第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标；

计算步骤，根据所述第一圆周点P₁(x₁，y₁)、所述第二圆周点P₂(x₂，y₂)、所述第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标和圆的标准方程计算得到所述工件的第一圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)和第一半径r₀₁；

补偿步骤，所述传感器经过所述工件的圆周时，所述定位件的中心与所述工件的圆周之间的径向距离为补偿长度s，补偿计算得到所述工件的第二半径r₀＝r₀₁-s，所述第二半径为所述工件的真实半径。

2.根据权利要求1所述的工件定位方法，其特征在于，所述起点与所述工件的圆周之间的距离小于所述起点与所述工件的圆心之间的距离。

3.根据权利要求2所述的工件定位方法，其特征在于，所述所述传感器自处于所述工件的内部的起点，朝所述工件的外周移动至少三次，包括：

所述工件的内部设有第一起点，所述工件的外部设有第一终点，所述传感器移动至所述第一起点，自所述第一起点沿第一方向移动至所述第一终点，

所述工件的外部设有第二终点，所述传感器移动至所述第一起点，自所述第一起点沿第二方向移动至所述第二终点，

所述工件的内部设有第二起点，所述工件的外部设有第三终点，所述传感器移动至所述第二起点，自所述第二起点沿第二方向移动至所述第三终点。

4.根据权利要求3所述的工件定位方法，其特征在于，所述补偿长度s等于定位件的半径R。

5.根据权利要求3所述的工件定位方法，其特征在于，所述补偿长度s等于所述传感器发出的光束沿所述工件的径向方向至所述定位件的中心之间的距离d。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的工件定位方法，其特征在于，还包括校对步骤，所述传感器自处于所述工件的内部的落点分别沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向朝所述工件的外部移动，经过所述工件的圆周时，记录所述定位件的坐标为校对点坐标，所述校对点坐标包括第一校对点P_xb(x_xb,y₀₁)、第二校对点P_yR(x₀₁,y_yr)、第三校对点P_xf(x_xf,y₀₁)和第四校对点P_yL(x₀₁,y_yl)的坐标，计算得到所述工件的第二圆心坐标⊙₀₂(x₀,y₀)，x₀＝(x_xb+x_xf)/2，y₀＝(y_yl+y_yr)/2；

其中，所述第一圆心坐标与所述第二圆心坐标相异时，以所述第二圆心坐标为所述工件的真实圆心坐标。

7.根据权利要求6所述的工件定位方法，其特征在于，所述所述传感器自处于所述工件的内部的落点分别沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向朝所述工件的外部移动，包括：

所述工件的内部设有第一落点P₂₁(x₂₁,y₀₁)，所述传感器自所述第一落点沿第一方向朝所述工件的外部移动，其中x₂₁＝x₀₁-0.8*r₀，

所述工件的内部设有第二落点P₂₂(x₂₂,y₀₁)，所述传感器自所述第二落点沿第三方向朝所述工件的外部移动，其中x₂₂＝x₀₁+0.8*r₀，

所述工件的内部设有第三落点P₂₃(x₀₁,y₂₃)，所述传感器自所述第三落点沿第二方向朝所述工件的外部移动，其中y₂₃＝y₀₁-0.8*r₀，

所述工件的内部设有第四落点P₂₄(x₀₁,y₂₄)，所述传感器自所述第四落点沿第四方向朝所述工件的外部移动，其中y₂₄＝y₀₁+0.8*r₀。

8.根据权利要求7所述的工件定位方法，其特征在于，还包括预警步骤，对所述工件进行切割，切割形状为矩形，所述矩形的长为P__L、宽为P__W，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，终止切割加工并报警提示。

9.一种工件定位系统，其特征在于，用于定位圆形或圆环形工件的工件，包括：

传感器，用于感应自身与所述工件之间的轴向距离；

定位件，用于定位自身所在的坐标位置，所述定位件与所述传感器连接；

控制模块，其与所述传感器、所述定位件电性连接，所述控制模块控制传感器自处于所述工件的内部的起点，朝所述工件的外周移动至少三次，经过所述工件的圆周时，所述传感器与所述工件之间的轴向距离变化以使所述传感器产生感应信号，所述控制模块接收所述感应信号并记录所述定位件的坐标为所述工件的圆周点坐标，所述圆周点坐标包括第一圆周点P₁(x₁，y₁)、第二圆周点P₂(x₂，y₂)和第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标，

其中，所述控制模块根据所述第一圆周点P₁(x₁，y₁)、所述第二圆周点P₂(x₂，y₂)、所述第三圆周点P₃(x₃，y₃)的坐标和圆的标准方程计算得到所述工件的第一圆心坐标⊙₀₁(x₀₁,y₀₁)和第一半径r₀₁，

其中，所述传感器经过所述工件的圆周时，所述定位件的中心与所述工件的圆周之间的径向距离为补偿长度s，所述控制模块补偿计算得到所述工件的第二半径r₀＝r₀₁-s，所述第二半径为所述工件的真实半径。

10.根据权利要求9所述的工件定位系统，其特征在于，还包括报警模块，其与所述控制模块电性连接，

其中，对所述工件进行切割，切割形状为矩形，所述矩形的长为P__L、宽为P__W，所述控制模块对比所述矩形的长、宽以及所述工件的半径，若P__L>2*r₀或P__W>2*r₀，所述控制模块控制终止切割加工并控制所述报警模块报警提示。

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