CN118342118A - 用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统。该系统包括激光切割机（1）、激光切割支撑台（6）、第一机器人手臂（2）、待切割平台（4）、激光打标机（5）、扫描摄像头（10）、第二机器人手臂（3）、试验样片收集台（8）和主控计算机（7）；激光切割支撑台在激光切割机的切割台面上；第一机器人手臂在激光切割机的旁侧，第一机器人手臂的末端上有板件提取器件（12）；待切割平台、激光打标机在第一机器人手臂的旁侧，扫描摄像头在激光打标机的旁侧；第二机器人手臂在激光切割机的旁侧，第二机器人手臂的末端上有板件提取器件；试验样片收集台在第二机器人手臂的旁侧。本发明的激光切割系统的运作过程完全自动化。

Description

用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统

技术领域

本发明涉及一种激光切割钢板技术，尤其涉及一种用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统。

背景技术

目前，随着国内生产厂家对于提升产品质量越发重视，日常生产工作中对于产品性能品质检验的工作也在逐步加强。以某钢铁生产企业为例，对于其所生产的板材产品，需要在实验室内进行大量的试验工作，以检验板材产品的性能品质。

在实验室内对板材产品所做的试验，其试验对象并非是一整块的板材产品，而是从板材产品上裁切下来的一小块板材，采用该一小块板材作为样品来进行试验，该一小块板材的样品称其为试验样片，该试验样片也就是实验室内所做试验的对象。用于裁切试验样片的板材产品是来自于实际生产的板材产品的抽样。在实验室内，对于板材产品的试验项目较多，包括：进行硬度试验，以检验板材产品表面硬度性能；进行拉伸试验，以检验板材产品拉延性能；进行弯曲试验，以检验板材产品成型性能；等等。不同的试验项目所采用的试验样片的形状规格也不相同。对于一个卷/块的板材产品，通常需要对其做多种试验项目。当确定某个卷/块的板材产品需要做的试验项目数量和种类后，则就按照试验项目所需，从板材产品上裁切下数块形状规格不一的试验样片，以供不同试验项目所用。

目前，在进行“从板材产品上裁切下试验样片”的作业时，需要大量的人工投入。具体来说，对于某一品种的板材产品，先要确定好其所要进行的试验项目并据此确定所需的试验样片的数量、形状规格、取样位置、样片方向等，之后，人工地在板材产品上规划好每一块试验样片的裁切位置区域，然后，再用传统剪切机或冲剪机从板材产品上将所有试验样片裁切位置区域裁切下来，板材产品上的每一个试验样片裁切位置区域在从板材产品上裁切下来之后就是一块试验样片，最后，对裁切下来的试验样片进行分类整理，并做好标记。上述整个过程需要大量人工投入，工作效率较低，容易出错，无法适应大规模生产的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，该激光切割系统的整个运作过程完全自动化，无须人工投入，从而提高了工作效率，避免了人为错误的发生，能够满足大规模生产的需求。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，该激光切割系统用于从钢板上切割下试验样片；所述激光切割系统包括激光切割机、激光切割支撑台、第一机器人手臂、待切割平台、激光打标机、扫描摄像头、第二机器人手臂、试验样片收集台和主控计算机；所述激光切割支撑台安置在激光切割机的切割台面上；所述第一机器人手臂安置在激光切割机的旁侧，第一机器人手臂的末端上安装有板件提取器件；所述待切割平台安置在第一机器人手臂的旁侧，所述激光打标机安置在第一机器人手臂的旁侧，所述扫描摄像头安置在激光打标机的旁侧；所述第二机器人手臂安置在激光切割机的旁侧，第二机器人手臂的末端上安装有板件提取器件；所述试验样片收集台安置在第二机器人手臂的旁侧；所述激光切割机、第一机器人手臂、第二机器人手臂和激光打标机均受控于主控计算机，所述扫描摄像头传输信号于主控计算机；所述待切割平台、激光打标机、激光切割支撑台和废料收集筐均处于第一机器人手臂的操作范围内，所述激光切割支撑台和试验样片收集台均处于第二机器人手臂的操作范围内。

进一步地，所述主控计算机中设置有钢板上的试验样片裁切位置区域的切割图形。

进一步地，所述主控计算机中设置有规划确定钢板上的试验样片裁切位置区域的切割图形的程序。

进一步地，所述试验样片收集台上设置有多种形状规格的试验样片收集槽。

进一步地，所述激光切割支撑台上设置支撑块阵列。

进一步地，所述板件提取器件为吸盘式板件提取器件，板件提取器件上设置吸盘阵列。

进一步地，所述吸盘阵列中的每个吸盘均能够独立控制。

进一步地，所述激光切割系统还包括废料收集筐，所述废料收集筐安置在第一机器人手臂的旁侧。

本发明的激光切割系统，其运作过程如下：作业人员先将需要进行裁切试验样片的若干块钢板堆叠放置在待切割平台上，在主控计算机的控制之下，第一机器人手臂将待切割平台上的一块钢板吸附提取起来，并将其放置到激光打标机的打标台面上，主控计算机通过扫描摄像头对激光打标机上的钢板的条形码标签进行扫描，以获取该钢板的身份信息，主控计算机根据钢板的身份信息来确定钢板上的试验样片裁切位置区域的切割图形，激光打标机对钢板上的每一个试验样片裁切位置区域进行试验样片标识打标操作，之后，第一机器人手臂再次将激光打标机上的钢板吸附提取起来，并将其放置到激光切割支撑台上，激光切割机则根据之前由主控计算机确定好的切割图形对激光切割支撑台上的钢板进行切割，从而将试验样片从钢板上切割下来，之后，第二机器人手臂将激光切割支撑台上的已经从钢板上切割下来的若干块试验样片吸附提取起来，并将试验样片放置到试验样片收集台中，并且在主控计算机的控制之下将试验样片逐一地放置到与试验样片的形状规格对应的试验样片收集槽内，以便于后期对试验样片进行整理收集，之后，第一机器人手臂将激光切割支撑台上的切割钢板后产生的边角废料吸附提取起来，并将其放置到废料收集筐中。激光切割系统的整个运作过程完全自动化，作业人员只需将钢板堆叠放置在待切割平台上即可。

本发明的激光切割系统相对现有技术，其有益效果在于：

1)在本发明的激光切割系统中设置有主控计算机、第一机器人手臂、第二机器人手臂、扫描摄像头、激光打标机和激光切割机，在主控计算机的控制之下，第一机器人手臂和第二机器人手臂能够自动完成钢板、试验样片以及边角废料的位置转移，扫描摄像头能够自动扫描获取钢板的身份信息，激光打标机能够自动完成试验样片标识打标操作，激光切割机能够自动从钢板上切割下试验样片，激光切割系统的整个运作过程完全自动化，无须人工投入，从而提高了工作效率，避免了人为错误的发生，能够满足大规模生产的需求；

2)激光切割支撑台上设置的支撑块阵列，支撑块阵列在对钢板形成稳定支撑的同时，也不妨碍激光切割机在支撑块阵列的任意区域进行激光切割；

3)板件提取器件上设置的吸盘阵列，其中的每个吸盘均可独立控制抽真空，从而实现对试验样片和边角废料的分别提取；

4)试验样片收集台上设置有设置有多种形状规格的试验样片收集槽，将试验样片放置到与试验样片的形状规格对应的试验样片收集槽内，便于后期对试验样片进行整理收集。

附图说明

图1为本发明的用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统的布置图；

图2为本发明中的激光切割支撑台的示意图；

图3为本发明中的板件提取器件的示意图；

图4为本发明中的试验样片收集台的示意图。

图中：1-激光切割机、2-第一机器人手臂、3-第二机器人手臂、4-待切割平台、5-激光打标机、6-激光切割支撑台、7-主控计算机、8-试验样片收集台、81-试验样片收集槽、9-废料收集筐、10-扫描摄像头、12-板件提取器件、13-钢板。

实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

参见图1，本实施方式提供了一种用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，该激光切割系统设置在实验室作业现场，该激光切割系统用于从钢板13上裁切下试验样片，裁切下来的试验样片作为实验室的试验对象，用以检验钢板13的性能品质。

所述钢板13上粘贴有条形码标签，通过扫描该条形码标签上的条形码，可以获取钢板13的身份信息，包括钢卷号、取样位置、生产机组，等等信息。所述条形码标签上的条形码可以是一维条形码（通常所述的条形码），也可以是二维条形码（通常所述的二维码）。

参见图1，本实施方式的激光切割系统包括激光切割机1、第一机器人手臂2、第二机器人手臂3、待切割平台4、激光打标机5、扫描摄像头10、激光切割支撑台6、主控计算机7、试验样片收集台8和废料收集筐9。

所述激光切割机1安置在实验室作业现场，该激光切割机1采用的是现有技术的激光切割装置，该激光切割机1能够根据预先确定好的切割图形，对切割对象板件进行切割。具体来说，将切割图形输入到激光切割机1的控制模块中，激光切割机1则能够根据切割图形来确定切割路径，并按照确定的切割路径对切割对象板件进行切割。所述切割图形为数字化的图形数据，这种“根据数字化的图形数据来进行切割”是现有技术的应用，是本领域技术人员均知晓的常识。

所述激光切割机1具有一个切割台面，该切割台面用于承载激光切割支撑台6。

参见图2，所述激光切割支撑台6上设置有众多的支撑块，这些支撑块在激光切割支撑台6上呈矩形阵列地排列组合在一起，相邻的支撑块之间保持一定间隙，从而构成激光切割支撑台6上的支撑块阵列。

需要说明的是，传统的激光切割支撑台均为顶针式的，这种顶针式的激光切割支撑台对钢板的支撑是点支撑，这样容易造成因钢板自身重量或辅助切割气体的吹扫而产生弯曲从而影响切割质量，切割下来的试验样片也较容易滑落；固定平台式的激光切割平台因其预留给激光光束的路径固定，造成可切割的图形固定有限，不能任意兼容多种切割图形。而在本实施方式中，在激光切割支撑台6上设置支撑块阵列，其中支撑块的顶面较为宽大，支撑块对钢板13的支撑是面支撑，这样有利于对钢板13以及切割下来的试验样片进行稳定有效支撑，从而防止钢板13变形，提高切割质量，防止试验样片滑落。支撑块阵列中支撑块之间留有的间隙用于切割激光光束的切割路径，这样一来，支撑块阵列在对钢板13形成稳定的面的支撑的同时，也不妨碍激光切割机1在支撑块阵列的任意区域进行激光切割，激光切割机1能够在钢板13上进行任意图形的切割。

所述激光切割支撑台6安置在激光切割机1的切割台面上，激光切割支撑台6用于承载放置作为切割对象的钢板13。

需要说明的是，在本实施方式中，激光切割支撑台6的支撑块阵列中的支撑块为方块构型，而在其它实施方式中，支撑块的构型不限于方块构型，也可以是其它构型，诸如，圆柱构型、六边柱构型，等等。

所述第一机器人手臂2、第二机器人手臂3、待切割平台4、激光打标机5、扫描摄像头10、试验样片收集台8和废料收集筐9均围绕激光切割机1来安置，具体如下：

所述第一机器人手臂2安置在激光切割机1的旁侧，第一机器人手臂2的末端上安装设置有板件提取器件12，该板件提取器件12作为第二机器人手臂3的末端执行器，该板件提取器件12为吸盘式板件提取器件，其上具有众多的吸盘，该板件提取器件12用于吸附钢板13。

需要说明的是，这种具有众多的吸盘的板件提取器件12是现有技术的器件，通过对吸盘抽真空，可以使得吸盘具有吸附能力，从而使得板件提取器件12能够吸附板型物件。为了使板件提取器件12具有吸附板件的能力，还需要为其配备抽真空设备，这是本领域技术人员均知晓的常识。

参见图3，在本实施方式中，板件提取器件12上的众多吸盘呈矩形阵列地排列组合在一起，从而构成板件提取器件12上的吸盘阵列。

所述待切割平台4安置在第一机器人手臂2的旁侧，该待切割平台4用于放置待切割的钢板13。在待切割平台4上设置有钢板感应器件，该钢板感应器件用于感知待切割平台4上是否放置有钢板13。在本实施方式中，所述钢板感应器件为常规的光电感应器件。

所述激光打标机5安置在第一机器人手臂2的旁侧，该激光打标机5用于对安置在其上的钢板13进行打标操作。具体来说，该激光打标机5是一种现有技术的装置，其具有一个打标台面以及位于打标台面上方的打标激光头，所述打标台面用于承载需要打标的钢板13，所述打标激光头能够在打标台面的上方进行二维平移，并且该打标激光头能够对打标台面上的钢板13的任意位置区域进行激光打标。

所述扫描摄像头10安置在激光打标机5的旁侧，该扫描摄像头10朝向激光打标机5的打标台面，该扫描摄像头10用于对放置在激光打标机5上的钢板13上的条形码标签进行扫描，以获取钢板13的身份信息。

所述废料收集筐9安置在第一机器人手臂2的旁侧，该废料收集筐9用于放置激光切割机1切割钢板13后产生的边角废料。

所述第二机器人手臂3安置在激光切割机1的旁侧，与第一机器人手臂2一样，在第二机器人手臂3的末端上也安装设置有板件提取器件12，该板件提取器件12作为第二机器人手臂3的末端执行器，第二机器人手臂3上设置的板件提取器件12，其构型与第一机器人手臂2上设置的板件提取器件12是一致的。

所述试验样片收集台8安置在第二机器人手臂3的旁侧，该试验样片收集台8用于放置从钢板13上切割下来的试验样片。

参见图4，所述试验样片收集台8上设置有多种形状规格的试验样片收集槽81，以对应多种形状规格的试验样片，每一种形状规格的试验样片收集槽81对应一种形状规格的试验样片，从钢板13上切割下来的试验样片应放置在与其形状规格对应的试验样片收集槽81内。

需要说明的是，所述待切割平台4、激光打标机5、激光切割支撑台6和废料收集筐9均处于第一机器人手臂2的提取放置操作范围内，所述激光切割支撑台6和试验样片收集台8均处于第二机器人手臂3的提取放置操作范围内。

需要说明的是，本文中所提及的机器人手臂的末端是指机器人手臂的移动的一端，也就是具体实施操作动作的一端。

在本实施方式激光切割系统中，所有的动作装置均受控于主控计算机7，所有的电信号部件均传输信号于主控计算机7，主控计算机7中设置有控制激光切割系统整体运作的控制程序，主控计算机7则能够根据所述控制程序来控制激光切割系统的整个运转过程。

具体来说，所述激光切割机1、第一机器人手臂2（包括其上的板件提取器件）、第二机器人手臂3（包括其上的板件提取器件）和激光打标机5均受控于主控计算机7（电性连接于主控计算机7），主控计算机7能够根据控制程序来控制激光切割机1、第一机器人手臂2、第二机器人手臂3和激光打标机5的运作过程。

所述扫描摄像头10以及待切割平台4上的钢板感应器件传输信号于主控计算机7（电性连接于主控计算机7），主控计算机7通过钢板感应器件可以感知待切割平台4上是否放置有钢板13，主控计算机7接收到扫描摄像头10的信号后，根据该信号来指导激光打标机5对钢板13进行打标。

此外，所述主控计算机7中还设置有预先规划好的钢板13上的试验样片裁切位置区域的切割图形。在其它实施方式中，也可在主控计算机7中设置“根据试验项目的数量和种类来规划确定钢板13上的试验样片裁切位置区域的切割图形”的程序，通过该程序来规划确定钢板13上试验样片裁切位置区域的切割图形。

本实施方式激光切割系统，其运作过程如下：

作业人员先将需要进行裁切试验样片的若干块钢板13堆叠放置在待切割平台4上，主控计算机7通过待切割平台4上的钢板感应器件感知到钢板13后，在主控计算机7的控制之下，第一机器人手臂2将待切割平台4上的一块钢板13吸附提取起来，并将其放置到激光打标机5的打标台面上，主控计算机7通过扫描摄像头10对激光打标机5上的钢板13的条形码标签进行扫描，以获取该钢板13的身份信息，主控计算机7根据钢板13的身份信息来确定钢板13上的试验样片裁切位置区域的切割图形，激光打标机5对钢板13上的每一个试验样片裁切位置区域进行试验样片标识打标操作，之后，第一机器人手臂2再次将激光打标机5上的钢板13吸附提取起来，并将其放置到激光切割支撑台6上，激光切割机1则根据之前由主控计算机7确定好的切割图形对激光切割支撑台6上的钢板13进行切割，从而将试验样片从钢板13上切割下来，之后，第二机器人手臂3将激光切割支撑台6上的已经从钢板13上切割下来的若干块试验样片吸附提取起来，并将试验样片放置到试验样片收集台8中，并且在主控计算机7的控制之下将试验样片逐一地放置到与试验样片的形状规格对应的试验样片收集槽81内，以便于后期对试验样片进行整理收集，之后，第一机器人手臂2将激光切割支撑台6上的切割钢板13后产生的边角废料吸附提取起来，并将其放置到废料收集筐9中。激光切割系统的整个运作过程完全自动化，作业人员只需将钢板13堆叠放置在待切割平台4上即可。

需要说明的是，之前所提及的“激光打标机5对钢板13上的每一个试验样片裁切位置区域进行试验样片标识打标操作”，具体来说，就是控制激光打标机5在钢板13上的每一个试验样片裁切位置区域处刻画一个标识记号，该标识记号称其为试验样片标识，每一块切割下来的试验样片都具有一个试验样片标识，以便于在试验过程中对试验样片进行身份确认，该试验样片标识通常为数字和英文字母组合的形式，也可以是条形码的形式（一维条形码或二维条形码）。

需要说明的是，无论是第一机器人手臂2还是第二机器人手臂3，其上的板件提取器件12的众多的吸盘中的每个吸盘均可独立控制抽真空动作。以第二机器人手臂3的板件提取器件12为例，当其将激光切割支撑台6上的已经从钢板13上切割下来的若干块试验样片吸附提取起来时，控制与试验样片对应的吸盘实施抽真空动作，而其它的吸盘不抽真空，这样一来，在吸附提取试验样片的同时不会将边角废料吸附提取起来，从而实现对试验样片和边角废料的分别提取。第一机器人手臂2的板件提取器件12吸附提取边角废料的原理是一样的。

本实施方式的激光切割系统，其优点在于：

1)在本实施方式的激光切割系统中设置有主控计算机7、第一机器人手臂2、第二机器人手臂3、扫描摄像头10、激光打标机5和激光切割机1，在主控计算机7的控制之下，第一机器人手臂2和第二机器人手臂3能够自动完成钢板13、试验样片以及边角废料的位置转移，扫描摄像头10能够自动扫描获取钢板13的身份信息，激光打标机5能够自动完成试验样片标识打标操作，激光切割机1能够自动从钢板13上切割下试验样片，激光切割系统的整个运作过程完全自动化，无须人工投入，从而提高了工作效率，避免了人为错误的发生，能够满足大规模生产的需求；

2)激光切割支撑台6上设置的支撑块阵列，支撑块阵列在对钢板13形成稳定支撑的同时，也不妨碍激光切割机1在支撑块阵列的任意区域进行激光切割；

3)板件提取器件12上设置的吸盘阵列，其中的每个吸盘均可独立控制抽真空，从而实现对试验样片和边角废料的分别提取；

4)试验样片收集台8上设置有设置有多种形状规格的试验样片收集槽81，将试验样片放置到与试验样片的形状规格对应的试验样片收集槽81内，便于后期对试验样片进行整理收集。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，该激光切割系统用于从钢板（13）上切割下试验样片；

其特征在于：所述激光切割系统包括激光切割机（1）、激光切割支撑台（6）、第一机器人手臂（2）、待切割平台（4）、激光打标机（5）、扫描摄像头（10）、第二机器人手臂（3）、试验样片收集台（8）和主控计算机（7）；

所述激光切割支撑台（6）安置在激光切割机（1）的切割台面上；

所述第一机器人手臂（2）安置在激光切割机（1）的旁侧，第一机器人手臂（2）的末端上安装有板件提取器件（12）；

所述待切割平台（4）安置在第一机器人手臂（2）的旁侧，所述激光打标机（5）安置在第一机器人手臂（2）的旁侧，所述扫描摄像头（10）安置在激光打标机（5）的旁侧；

所述第二机器人手臂（3）安置在激光切割机（1）的旁侧，第二机器人手臂（3）的末端上安装有板件提取器件（12）；

所述试验样片收集台（8）安置在第二机器人手臂（3）的旁侧；

所述激光切割机（1）、第一机器人手臂（2）、第二机器人手臂（3）和激光打标机（5）均受控于主控计算机（7），所述扫描摄像头（10）传输信号于主控计算机（7）；

所述待切割平台（4）、激光打标机（5）、激光切割支撑台（6）和废料收集筐（9）均处于第一机器人手臂（2）的操作范围内，所述激光切割支撑台（6）和试验样片收集台（8）均处于第二机器人手臂（3）的操作范围内。

2.根据权利要求1所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述主控计算机（7）中设置有钢板（13）上的试验样片裁切位置区域的切割图形。

3.根据权利要求1所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述主控计算机（7）中设置有规划确定钢板（13）上的试验样片裁切位置区域的切割图形的程序。

4.根据权利要求1所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述试验样片收集台（8）上设置有多种形状规格的试验样片收集槽（81）。

5.根据权利要求1所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述激光切割支撑台（6）上设置支撑块阵列。

6.根据权利要求1所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述板件提取器件（12）为吸盘式板件提取器件，板件提取器件（12）上设置吸盘阵列。

7.根据权利要求6所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述吸盘阵列中的每个吸盘均能够独立控制。

8.根据权利要求1所述用于从钢板上切割试验样片的激光切割系统，其特征在于：所述激光切割系统还包括废料收集筐（9），所述废料收集筐（9）安置在第一机器人手臂（2）的旁侧。