CN116871717A - 一种全自动镭射切割检测设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光加工设备技术领域，涉及一种全自动镭射切割检测设备及其使用方法，设备包括控制系统以及依次设置激光切割工站、检测工站和分拣工站；检测工站包括从激光切割工站取出产品的第二移板机械手、邻接第二移板机械手设置的机械检测台和视觉检测台以及对视觉检测台上的产品进行多方位检测的相机机器人，机械检测台上设有若干销规检测机构。使用方法步骤包括上料、加工、检测和分拣。本设备在激光切割工站中产品定位次数少，且同一时间内多个激光切割机器人一起进行激光加工，大幅压缩了加工时间，达到了加工时间和检测时间的平衡，设备的占地面积少，只需要一个相机机器人就能完成多个加工位置的视觉检测，零件成本节省。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工设备技术领域，特别涉及一种全自动镭射切割检测设备及其使用方法。
背景技术
近年来，汽车工业飞速发生，汽车设计越来越精妙，功能越来越先进。体现在汽车零部件上的影响是产品越来越复杂，需要切割或者冲压的孔和边线数量越来越多，而且由于型面结构复杂，只有非常灵活的镭射切割能够很好地满足当前一些复杂的零部件切割孔和边线。
中国专利CN112654455A公开了一种激光切割系统，包括第一激光站和第二激光站，第一激光站包括第一夹具和多个包括激光切割头的多轴机器人，第二激光站包括第二夹具和多个包括激光切割头的多轴机器人，激光站通过多个激光切割头同时工作来提高加工速度，同时占地面积小。但是该系统不含检测部件，无法发现是否有漏钻的问题，如果这种不良品流入焊接工站，再进行焊接会出现问题。但汽车门环结构复杂，仅孔位就要上百个，孔位方向不一，那么如何及时对所有加工出的孔位进行检测是影响工艺连续性的大问题。
因此有必要改进设备结构来解决以上问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种全自动镭射切割检测设备，能够在不同的切割工位采用多个激光切割机器人同时加工，然后在检测工位通过机械检测和视觉检测结合完成各个方向孔位的检测，加工与检测节奏合理，定位位置少，占地面积小，零件节省。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种全自动镭射切割检测设备，包括控制系统以及依次设置激光切割工站、检测工站和分拣工站；所述检测工站包括从所述激光切割工站取出产品的第二移板机械手、邻接所述第二移板机械手设置的机械检测台和视觉检测台以及对所述视觉检测台上的产品进行多方位检测的相机机器人，所述机械检测台上设有若干销规检测机构；所述分拣工站包括从检测工站取料的分拣机械手和邻接所述分拣机械手设置的第一出料单元和第二出料单元。
具体的，所述激光切割工站包括第一移板机械手和邻接所述第一移板机械手设置的两个产品固定工位，每个产品固定工位的周边设置有若干加工区域各不相同的激光切割机器人。
进一步的，相邻产品固定工位之间设有固定切割装置，所述固定切割装置位于所述第一移板机械手的操作范围内。
具体的，还包括料框输送线和进料工站，所述料框输送线输送料框，所述料框内吊挂产品，所述进料工站包括分板机械手和控制所述分板机械手在所述料框输送线与所述激光切割工站之间平移的机械手移动机构，所述分板机械手上设有夹持机构和视觉机构。
进一步的，所述进料工站、所述激光切割工站和所述检测工站的区域位于工作腔室内，所述工作腔室具有可开关的前室门和后室门，所述工作腔室的顶部设有除尘单元。
进一步的，所述激光切割工站的底部设有排屑沉坑和磁力排屑单元，所述磁力排屑单元将从所述排屑沉坑掉落的碎屑吸附并移动到位于所述工作腔室外的废料箱中。
具体的，所述机械检测台夹持产品的基准面倾斜设置。
具体的，所述分拣机械手的一侧设有去毛刺机构，所述第一出料单元的一侧设有打码装置。
本发明的另一个主要目的在于提供全自动镭射切割检测设备的工作方法，能够自动完成产品的激光切割、机械检测、视觉检测和分拣。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种全自动镭射切割检测设备的工作方法，步骤包括：
S1、上料：第一移板机械手先将产品放置到第一个产品固定工位上；
S2、加工：第一个产品固定工位将产品固定，然后第一个产品固定工位周边的激光切割机器人同步进行激光加工，形成至少两个基准孔；完成第一个产品固定工位上的加工后，所述第一移板机械手将产品放到第二个产品固定工位上，第二个产品固定工位以两个基准孔定位并固定产品，第二个产品固定工位周边的激光切割机器人同步进行激光加工，两次激光加工在产品上形成若干功能孔和若干加工边线；
S3、检测：加工完成后所述第二移板机械手将产品转移到所述机械检测台上，所述机械检测台利用所述销规检测机构对部分功能孔进行机械检测，所述第二移板机械手再将产品转移到所述视觉检测台上，所述相机机器人按照预设的程序从不同方向对剩余的功能孔和所述加工边线进行视觉检测，区分合格品和不良品，检测结果上传所述控制系统；
S4、分拣：根据检测结果，所述分拣机械手将合格品置于所述第一出料单元，不良品置于所述第二出料单元。
具体的，所述合格品在置于第一出料单元之前先移动到去毛刺机构处进行打磨，所述合格品在置于第一出料单元之后由打码装置打码。
本发明技术方案的有益效果是：
1、在激光切割工站中产品定位次数少，且同一时间内多个激光切割机器人一起进行激光加工，大幅压缩了加工时间；
2、产品固定工位的数量少，设备的总占地面积也就比较少；
3、相机机器人能够自由移动到产品的各个位置，所以只需要一个就能完成多个加工位置的视觉检测，零件成本节省；
4、激光切割工站的加工时间、检测工站的检测时间和分拣工站的工作时间平衡，第一移板机械手和分拣机械手的闲置时间短；
5、第一功能孔与第二功能孔依靠两个基准孔进行相对位置关联，避免两次定位缺乏统一基准而导致孔位偏移的问题。
附图说明
图1为实施例全自动镭射切割检测设备的布置图；
图2为工作腔室、除尘单元、磁力排屑单元和废料箱的俯视图；
图3为工作腔室、除尘单元、磁力排屑单元和废料箱的主视示意图；
图4为分板机械手和机械手移动机构的整体图；
图5为产品固定工位放有产品时的立体图；
图6为机械检测台上放有产品时的立体图；
图7为图6中A位置的局部放大图；
图8为照相机械手的立体图；
图9为第一出料单元在打码装置给产品打码时的状态图。
图中数字表示：
1-料框输送线；
2-进料工站，21-分板机械手，211-夹持机构，212-视觉机构，22-机械手移动机构；
3-工作腔室，31-除尘单元，32-前室门，33-后室门；
4-激光切割工站，41-第一移板机械手，42-产品固定工位，43-激光切割机器人，44-固定切割装置，45-排屑沉坑，46-磁力排屑单元，47-废料箱；
5-检测工站，51-第二移板机械手，52-机械检测台，521-销规检测机构，53-视觉检测台，54-相机机器人；
6-分拣工站，61-分拣机械手，62-第一出料单元，63-第二出料单元，64-去毛刺机构，65-打码装置；
7-产品；
8-料框。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，本发明的一种全自动镭射切割检测设备，包括控制系统以及依次设置的料框输送线1、进料工站2、激光切割工站4、检测工站5和分拣工站6。
如图1和图4所示，料框输送线1和进料工站2设于激光切割工站4前，料框输送线1输送料框8，料框8内吊挂产品7。进料工站2包括分板机械手21和控制分板机械手21在料框输送线1与激光切割工站4之间平移的机械手移动机构22，分板机械手21上设有夹持机构211和视觉机构212。
工作时，机械手移动机构22驱动分板机械手21先靠近料框输送线1，在视觉机构212的指引下夹持机构211能够从料框8中取出产品7，随后机械手移动机构22使携带产品7的分板机械手21往激光切割工站4一侧移动，然后将产品7放置于第一个产品固定工位上。
如图1和图5所示，激光切割工站4包括第一移板机械手41和邻接第一移板机械手41设置的两个产品固定工位42，每个产品固定工位42的周边设置有若干加工区域各不相同的激光切割机器人43。
本实施例中，每个产品固定工位42的周边又各设置有四个激光切割机器人43，相邻激光切割机器人43的工作范围不会重叠。第一移板机械手41能够先将产品7从机械手移动机构22带到第一个产品固定工位，第一个产品固定工位将产品7夹持，其周边的四个激光切割机器人43一起进行激光加工，然后第一移板机械手41再将产品7从第一个产品固定工位带到第二个产品固定工位，同样的其周边的四个激光切割机器人43一起进行激光加工。所以产品7只要被定位两次，在同一时间内，有八个激光切割机器人43在同时完成激光加工，激光加工包括孔位切割和边线切割，所以能够大幅压缩加工时间。产品固定工位42的数量少，设备的总占地面积也就比较少。在实际应用过程中，产品固定工位42的个数以及激光切割机器人43的个数可以按需要增减，以匹配检测和分拣的速度。
如图1所示，相邻产品固定工位42之间设有固定切割装置44，固定切割装置44位于第一移板机械手41的操作范围内。
实施例中，固定切割装置44为非激光的切割装置，能够对产品7的外侧边线进行机械加工。在固定切割装置44工作的时候，产品7是被夹取在第一移板机械手41上的，并且以竖直姿态夹持，第一移板机械手41能够移动产品7使多个位置的边线被固定切割装置44加工到。这样第一方面减少了第一移板机械手41的闲置时间，使一部分比较易加工的结构通过固定切割装置44加工出来，进一步提高了加工节奏；第二方面相当于多一个加工工位，但占用空间小，使设备结构比较紧凑；第三方面固定切割装置44相对激光切割成本更低。
如图1至图3所示，进料工站2、激光切割工站4和检测工站5位于工作腔室3内，工作腔室3具有可开关的前室门32和后室门33，工作腔室3的顶部设有除尘单元31，工作腔室3内还设有照明单元。
为了避免激光加工的激光以及加工中产生的高热碎屑危害工作人员，工作腔室3只有在出入料的时候前后室门才会打开。除尘单元31的吸气口设置在工作腔室3顶部的多个位置，在工作腔室3的前后室门关闭时，除尘单元31就能从工作腔室3的顶部将这些碎屑吸走，以免被工作人员吸入，引发职业病。同时检测工站5的视觉检测需要光照条件稳定，所以工作腔室3可以避免外界的光线变化影响检测结果。
如图1至图3所示，激光切割工站4的底部设有排屑沉坑45和磁力排屑单元46，磁力排屑单元46将从排屑沉坑45掉落的碎屑吸附并移动到位于工作腔室3外的废料箱47中。
在切孔或切边线的时候，除了一些很小的碎屑会飞扬，还会有比较大块的金属废料从排屑沉坑45掉落到磁力排屑单元46上，为了避免金属废料在加工区域堆积，磁力排屑单元46会利用磁力吸附这些金属废料，然后统一送往废料箱47收集，这样保证了加工区域的洁净，方便了废料的处理。
如图1、图6、图7和图8所示，检测工站5包括从激光切割工站4取出产品7的第二移板机械手51、邻接第二移板机械手51设置的机械检测台52和视觉检测台53以及对视觉检测台53上的产品7进行多方位检测的相机机器人54，机械检测台52上设有若干销规检测机构521。
虽然机械检测效率比较高，但是加工节奏并不要求检测需要很快完成。而且若一些距离接近的孔位都设置销规检测机构521，位置会互相干涉或者影响产品7的就位，所以机械检测台52适当降低销规检测机构521的密度，然后再通过相机机器人54检测。相机机器人54可以在保持产品7位置固定的情况下移动继而依次完成另一些孔位的检测，治具所占空间小。因为相机机器人54能够自由移动到产品7的各个位置，所以只需要一个就能完成多个加工位置的视觉检测，零件成本节省。在激光加工的时间区间内就能完成所有位置的检测，达到了加工时间和检测时间的平衡。
在产品7已经完成切割加工以后，第二移板机械手51会将产品7转移到机械检测台52上，机械检测台52能够利用销规检测机构521对产品7上一些孔位机械检测的位置进行检测；然后第二移板机械手51再将产品7转移到视觉检测台53上，利用相机机器人54对机械检测未检测的位置进行拍照检测。因为激光切割之后产品7局部余热可能会导致表面有高亮度，这会影响视觉检测的结果，所以优选机械检测台52在前，视觉检测台53在后的布置方式，这样在机械检测的同时产品7就会自然冷却，使表面状态满足视觉检测的要求。
如图6所示，机械检测台52夹持产品7的基准面倾斜45°设置。
在基准面范围确定的情况下，倾斜设置有助于减少机械检测台52所占的面积。倾斜角度可以灵活变化，只要保证产品7不会掉落，就不影响销规检测机构521的检测。
如图1和图9所示，分拣工站6包括从检测工站5取料的分拣机械手61和邻接分拣机械手61设置的第一出料单元62和第二出料单元63。
在得到机械检测和视觉检测结果以后，设备的控制系统会将良品与不良品区分，那么分拣机械手61就会将良品送至第一出料单元62，等待下一步骤的加工，不良品则被移送到第二出料单元63，然后做其他后处理。
如图1所示，分拣机械手61的一侧设有去毛刺机构64。
分拣机械手61完成产品7的分拣所需要的时间明显小于前面加工和检测的周期，而切割后产品7上总会出现一些毛刺是需要去除的，所以为了避免分拣机械手61长时间闲置影响效率以及增加去毛刺所用空间，分拣机械手61也作为产品7去毛刺的操作机械手。等良品检测完成后，分拣机械手61先将产品7带到一旁的去毛刺机构64处进行去毛刺处理，这样就充分利用了分拣机械手61的工作时间，分拣机械手61闲置时间短，不仅节省了设备空间，而且提高了生产效率。分拣工站6的工作时间与加工时间和检测时间比较平衡。
如图1和图9所示，第一出料单元62的一侧设有打码装置65。
为了实现产品7的管理，产品7的表面需要进行打码。打码能够将检测工站5的检测结果印在良品表面，这样就能否方便生产线的后续制程对产品7信息进行读取。不良品则会脱离生产线而被集中处理，所以不需要再纳入管控。
本设备的具体工作工作方法步骤为：
S1、上料：产品7的原料板竖直吊挂在料框8中，经过料框输送线1输送至分板机械手21的操作范围，在视觉指引下分板机械手21依次将产品7的原料板夹取，先靠近扫码装置3读取信息，然后平放到机械手移动机构22的入口，工作腔室3的前室门32打开，后室门33关闭，机械手移动机构22依次将产品7输送第一移板机械手41的操作范围内。
S2、加工：第一移板机械手41先将产品7放置到第一个产品固定工位上，第一个产品固定工位将产品7固定，工作腔室3的前室门32关闭，然后第一个产品固定工位周边的四个激光切割机器人43同步进行激光加工，除尘单元31启动除尘，形成至少两个基准孔；完成第一个产品固定工位上的加工后，第一个产品固定工位将产品7放开，第一移板机械手41将产品7拾取后靠近固定切割装置44，通过移动产品7来完成机械加工；固定切割装置44加工完以后，第一移板机械手41将产品7放到第二个产品固定工位上，第二个产品固定工位以两个基准孔定位并固定产品7，第二个产品固定工位周边的四个激光切割机器人43同步进行激光加工，两次激光加工在产品7上形成若干功能孔和若干加工边线；加工完成后，除尘单元31暂停；以上加工过程中，切下来的金属废料会通过排屑沉坑45掉落到磁力排屑单元46，磁力排屑单元46将金属废料移出工作腔室3并投入废料箱47中。两个基准孔一般一个为圆孔，另一个为腰形孔。两个基准孔的位置与第一次激光加工的功能孔和边线在同一个基准下产生，而第二次激光加工的功能孔和边线又以这两个基准孔进行定位，所以所有功能孔和所有边线的相对位置也能互相关联，避免两次定位缺乏统一基准而导致加工位置偏移的问题。
S3、检测：第二移板机械手51将产品7转移到机械检测台52上，机械检测台52将产品7固定，并利用销规检测机构521对孔位进行机械检测，产品7在机械检测台52稍作冷却后，第二移板机械手51再将产品7转移到视觉检测台53上，相机机器人54按照预设的程序从不同方向对加工位置进行视觉检测，检测结果上传控制系统。
S4、分拣：工作腔室3的后室门33打开，根据检测结果，分拣机械手61将合格品先移动到去毛刺机构64处进行打磨，然后置于第一出料单元62，由打码装置65打码，再被送至后续焊接线做进一步处理；不良品则被放置于第二出料单元63移出。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种全自动镭射切割检测设备，其特征在于：包括控制系统以及依次设置激光切割工站、检测工站和分拣工站；所述检测工站包括从所述激光切割工站取出产品的第二移板机械手、邻接所述第二移板机械手设置的机械检测台和视觉检测台以及对所述视觉检测台上的产品进行多方位检测的相机机器人，所述机械检测台上设有若干销规检测机构；所述分拣工站包括从检测工站取料的分拣机械手和邻接所述分拣机械手设置的第一出料单元和第二出料单元。
2.根据权利要求1所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：所述激光切割工站包括第一移板机械手和邻接所述第一移板机械手设置的两个产品固定工位，每个产品固定工位的周边设置有若干加工区域各不相同的激光切割机器人。
3.根据权利要求2所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：相邻产品固定工位之间设有固定切割装置，所述固定切割装置位于所述第一移板机械手的操作范围内。
4.根据权利要求1所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：还包括料框输送线和进料工站，所述料框输送线输送料框，所述料框内吊挂产品，所述进料工站包括分板机械手和控制所述分板机械手在所述料框输送线与所述激光切割工站之间平移的机械手移动机构，所述分板机械手上设有夹持机构和视觉机构。
5.根据权利要求4所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：所述进料工站、所述激光切割工站和所述检测工站的区域位于工作腔室内，所述工作腔室具有可开关的前室门和后室门，所述工作腔室的顶部设有除尘单元。
6.根据权利要求5所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：所述激光切割工站的底部设有排屑沉坑和磁力排屑单元，所述磁力排屑单元将从所述排屑沉坑掉落的碎屑吸附并移动到位于所述工作腔室外的废料箱中。
7.根据权利要求1所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：所述机械检测台夹持产品的基准面倾斜设置。
8.根据权利要求1所述的全自动镭射切割检测设备，其特征在于：所述分拣机械手的一侧设有去毛刺机构，所述第一出料单元的一侧设有打码装置。
9.一种应用权利要求1-8任一所述全自动镭射切割检测设备的工作方法，其特征在于：步骤包括：
S1、上料：第一移板机械手先将产品放置到第一个产品固定工位上；
S2、加工：第一个产品固定工位将产品固定，然后第一个产品固定工位周边的激光切割机器人同步进行激光加工，形成至少两个基准孔；完成第一个产品固定工位上的加工后，所述第一移板机械手将产品放到第二个产品固定工位上，第二个产品固定工位以两个基准孔定位并固定产品，第二个产品固定工位周边的激光切割机器人同步进行激光加工，两次激光加工在产品上形成若干功能孔和若干加工边线；
S3、检测：加工完成后所述第二移板机械手将产品转移到所述机械检测台上，所述机械检测台利用所述销规检测机构对部分功能孔进行机械检测，所述第二移板机械手再将产品转移到所述视觉检测台上，所述相机机器人按照预设的程序从不同方向对剩余的功能孔和所述加工边线进行视觉检测，区分合格品和不良品，检测结果上传所述控制系统；
S4、分拣：根据检测结果，所述分拣机械手将合格品置于所述第一出料单元，不良品置于所述第二出料单元。
10.根据权利要求9所述全自动镭射切割检测设备的工作方法，所述合格品在置于第一出料单元之前先移动到去毛刺机构处进行打磨，所述合格品在置于第一出料单元之后由打码装置打码。
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| CN202310950459.7A CN116871717A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种全自动镭射切割检测设备及其使用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116871717A true CN116871717A (zh) | 2023-10-13 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310950459.7A Pending CN116871717A (zh) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 一种全自动镭射切割检测设备及其使用方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116871717A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118123593A (zh) * | 2024-05-08 | 2024-06-04 | 海斯坦普汽车组件（昆山）有限公司 | 一种电池盒上壳体自动化生产线及生产方法 |
-
2023
- 2023-07-31 CN CN202310950459.7A patent/CN116871717A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118123593A (zh) * | 2024-05-08 | 2024-06-04 | 海斯坦普汽车组件（昆山）有限公司 | 一种电池盒上壳体自动化生产线及生产方法 |
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