CN211727892U - 一种用于激光切管设备的管材识别装置 - Google Patents

一种用于激光切管设备的管材识别装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种用于激光切管设备的管材识别装置,其包括数控系统、床身以及设置于所述床身上的卡盘和切割头,所述管材识别装置包括激光传感器,所述激光传感器设置于所述床身上且靠近卡盘的切割区域;所述卡盘、所述切割头以及所述激光传感器均与所述数控系统连接。本实用新型的管材识别装置包括多对激光传感器,多对激光传感器之间视野相互补充,通过与数控系统交互,实现对管材中心坐标的精确测量,保证后续切割精度。并且本实用新型的管材识别装置成本低,测量精度高,且测量管材的视野范围大,测量速度快,可适应于高速加工的场合。

Description

一种用于激光切管设备的管材识别装置
技术领域
本实用新型涉及激光切管领域,尤其涉及一种用于激光切管设备的管材识别装置。
背景技术
随着运动器材、机械五金、建筑施工等行业的发展,管材加工变得越来越普遍。传统的管材切割采用锯片或刀片进行机械式的切割,切割的效率低,精度也低,同时还存在加工变形的问题。随着激光技术的兴起,激光切割技术作为一种高质量、高精度、高效率的加工方法,已被广泛应用于航空、航天及汽车制造等领域。现有的激光切割系统可应用于板材、型材、布料、管材等工件的加工。
当前,由于管材存在不同程度的弯曲、横截面的异形,以及管切机的运动机构和卡盘的运动误差等,使得如何精确实现管材中心位置的定位及其引导精确切割成为当前管切行业面临的一项难点问题。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型提供一种用于激光切管设备的管材识别装置,旨在解决现有技术无法精确实现管材中心位置的定位的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本实用新型提供了一种用于激光切管设备的管材识别装置,所述激光切管设备包括数控系统、床身以及设置于所述床身上的卡盘和切割头,所述管材识别装置包括激光传感器,所述激光传感器设置于所述床身上且靠近卡盘的切割区域;
所述卡盘、所述切割头以及所述激光传感器均与所述数控系统连接。
优选地,所述管材识别装置还包括安装座和调整组件;所述调整组件通过安装座设置于所述床身上,所述激光传感器设置于所述调整组件上。
优选地,所述安装座包括底座、安装平台以及支撑板,所述底座与所述安装平台平行设置,所述支撑板的一端与所述底座垂直连接,所述支撑板的另一端与所述安装平台垂直连接,所述底座上开设有多个腰形孔,多个所述腰形孔的长度方向相互平行,所述安装平台所在的平面与所述卡盘平行。
优选地,所述调整组件为调整板,所述调整板上开设有两组圆孔,其中,一组所述圆孔为螺纹孔,另一组所述圆孔为通孔,所述调整板通过圆孔设置于所述安装平台上。
优选地,所述激光传感器的激光光源组件为线结构激光光源组件。
优选地,所述激光传感器分别安装在所述卡盘的竖直平分面的两侧。
优选地,所述激光传感器包括至少一对所述激光传感器,所述激光传感器基于所述卡盘的竖直平分面对称布置或沿卡盘轴线中心对称布置。
优选地,所述激光传感器包括一对所述激光传感器,所述激光传感器位于所述卡盘的水平平分面上,一对激光传感器的激光发射面共面。
优选地,所述管材识别装置还包括保护罩,所述保护罩设置于所述安装座上,所述保护罩用于包覆所述激光传感器。
优选地,所述管材识别装置还包括设置于所述卡盘的中心位置的定位工装,所述定位工装包括方形支架和两个圆柱导杆,所述方形支架贴近所述卡盘的端面为第一端面,所述方形支架远离所述卡盘的端面为第二端面,所述圆柱导杆均垂直设置于所述第二端面。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是:本实用新型的管材识别装置包括激光传感器,激光传感器用于检测待切割的管材的形状并获取管材待切割面的平面角度、中心坐标等数值,并传输给数控系统,数控系统通过将多对激光传感器获取的数据进行处理,计算得到管材当前位置的中心偏差,结合计算的中心偏差对激光切割设备进行控制,通过实时补偿进而实现管材中心位置的精确切割。并且本实用新型的管材识别装置成本低,测量精度高,且测量管材的视野范围大,测量速度快,可适应于高速加工的场合。
附图说明
图1为本实用新型的用于激光切管设备的管材识别装置的正视图;
图2为本实用新型的用于激光切管设备的管材识别装置的俯视图;
图3为本实用新型的激光传感器的侧视图;
图4为本实用新型的激光传感器的立体图。
【附图标记说明】
1:卡盘;
21:激光传感器;
22:安装座;221:底座;222:安装平台;223:支撑板;
23:调整板;231:螺纹孔;232:通孔;
24:保护罩;
3:定位工装;31:圆柱导杆;32:方形支架;
4:腰型孔;
100:检测区域。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本实用新型作详细描述。
需要说明,本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型提供一种用于激光切管设备的管材识别装置,激光切管设备包括数控系统、床身以及设置于床身上的卡盘1和切割头。优选的实施方式中,数控系统包括人机交互模块,以便用户/管理员可以通过人机交互组件中的人机接口实现数据的查询和查看。管材识别装置包括设置于床身上且靠近卡盘1的切割区域的激光传感器21,激光传感器21用于检测待切割的管材的形状并获取管材待切割面的平面角度、中心坐标等数值,并传输给数控系统,数控系统通过将多对激光传感器21获取的数据进行处理,计算得到管材当前位置的中心偏差,结合计算的中心偏差对激光切割设备进行控制,通过实时补偿进而实现管材中心位置的精确切割。
优选地,数控系统与卡盘1、切割头以及激光传感器21通讯连接。数控系统可通过TCP通讯协议与切割设备以及激光传感器21交互,其交互方式包括:数控系统实时监控卡盘1和切割头的运行状态,保证切割过程按设定的程序执行,以提高切割的精度和效率。数控系统通过发送指令控制激光传感器21的运行状态,通过激光传感器21实时获取待切割的管材的各种数据,如管材宽度、平面角度、相对中心位置等等,并将各类数据在人机交互模块上显示。其中,数控系统通过实时控制卡盘1和切割头的驱动机构来控制卡盘1和切割头的运行状态。
进一步地,参阅图1和图2,激光传感器21包括了激光光源组件、相机组件和控制模块,激光光源组件优选为线结构激光光源组件,激光光源组件用于发射激光照射管材表面,以形成管材轮廓图,控制模块用于对所述相机组件采集的图像进行处理,采集照射激光后的管材表面的图像,控制模块与数控系统通信连接。
优选的实施方式中,至少设置一对激光传感器21,激光传感器21分别安装在所述卡盘1的竖直平分面的两侧,进一步的,激光传感器21基于卡盘1的竖直平分面对称布置或沿卡盘1轴线中心对称布置,而且,在更优选的实施方式中,一对激光传感器21的激光发射点位于卡盘1的水平平分面上,管材切割时的渣屑不会掉到激光传感器21上,以防止渣屑影响管材识别的效果,而且这样设置也便于在管材识别时对激光传感器21进行调试和校正操作。
进一步地,管材识别装置还包括设置于卡盘1的中心位置的定位工装3,优选的实施方式中,定位工装3用于对激光传感器21进行标定,以使所述激光传感器21的测量区域与卡盘1夹持管材的区域匹配。其中,如图2所示,定位工装3包括方形支架32和两个圆柱导杆31,方形支架32优选为正方体或长方体结构,方形支架32整体垂直于卡盘1平面安装,并将方形支架32贴近卡盘1的端面为下端面,方形支架32远离卡盘1的端面为上端面,圆柱导杆31均垂直安装于上端面。在管材识别前先对激光传感器21和卡盘1的坐标系进行标定。两个圆柱导杆31上下排列,卡盘1夹持定位工装后,两个圆柱的轴线所在平面与激光传感器21发射的激光束形成的平面(简称激光发射面)垂直,通过激光传感器21测量圆柱导杆31的轮廓,进而实现激光传感器21坐标系与卡盘1坐标系的标定。
标定工装可理解为校正工装,卡盘1中心基准点也为机械原点。标定工装工序可以使得两个激光传感器21获得的标定工装的中心位置,默认为卡盘1旋转中心基准点即卡盘1中心基准点或理解为激光传感器21的中心基准点。在实际中,卡盘1中心基准点与激光传感器21的中心基准点属于不同坐标系。
更进一步地,如图3所示管材识别装置还包括安装座22和调整组件,激光传感器21安装于调整组件上,调整组件安装于安装座22上,安装座22安装于床身上,安装座22用于安装和调节激光传感器21的位置。
优选地,以下的方向描述均基于将一对激光传感器21基于卡盘1的竖直平分面对称布置,并且一对激光传感器21的激光发射点位于卡盘1的水平平分面上。调整组件用于在前后和俯仰方向上调节激光传感器21。其中,靠近地面的方向为下,远离地面的方向为上;垂直靠近卡盘1的方向为向后的方向,垂直远离卡盘1的方向为向前的方向,俯仰是指相对于正视卡盘1的操作人员的位置变换,向地面方向旋转为俯视方向,反方向旋转为仰视方向。安装座22设置于床身上,激光传感器21通过调整板23设置于安装座22上。
如图3所示,安装座22包括底座221、安装平台222以及支撑板223,底座221和安装平台222均为正方形或长方形的平面板且相互平行设置,两者之间通过支撑板223连接,支撑板223的一端与底座221垂直连接,支撑板223的另一端与安装平台222垂直连接。为了实现安装座22的上述调节功能,如图4所示,在底座221上开设有多个腰形孔,腰型孔优选为四个,四个腰型孔分布于底座221的四个角,使安装更加稳固。四个腰形孔沿长度方向平行且均平行于底座221的其中一条边,其中,腰型孔包括两个相对的半圆弧,两个半圆弧的圆心的连接线的方向作为腰型孔的长度方向。安装完成后,多个腰型孔的长度方向均保持竖直,保证安装座22能上下调节,激光传感器21安装在安装座22上,随着安装座22上下移动。固定安装后的安装座22的安装平台222所在的平面与卡盘1平行。安装平台上开设有多个螺纹孔,用于固定调整组件。
优选地,调整组件可以为调整板23,也可以采用其他结构的调整组件,只要能实现调整组件的上述调节功能均可,参阅图4,调整板23优选为方形板,调整板23上开设有两组圆孔,其中,一组圆孔为螺纹孔231,优选为四个,分布于调整板23的四个角且相对于调整板23的中心位置对称,可以通过顶丝调节,实现前后和俯仰方向上的调节。另一组圆孔为通孔232,安装调整板23时通孔的位置与安装平台222上的螺纹孔位置匹配,通孔232用于在螺纹孔231通过顶丝调节后对调节后的位置进行锁定,可以通过螺栓来锁定,螺栓通过通孔232后与安装平台222螺纹连接,通过调节螺栓来实现锁定。在进行前后调节时,需要对四个顶丝螺杆进行调节,使调整板23相对于安装平台222向前或向后平移;在进行俯仰调节时,需要对调整板23上靠近上半部分或者靠近下半部分的两个顶丝螺杆进行调节,使调整板23在俯仰方向上旋转。与俯仰调节相类似的,调整板23还可以实现左右旋转,需要对调整板23上靠左或者靠右的两个顶丝螺杆进行调节。在进行顶丝调节时,通过顶丝的调节实现激光传感器21安装角度的调整,然后通过螺栓实现激光传感器21的固定,能有效的实现激光传感器21的多角度调节,且调节过程操作便捷,便于快速调节激光传感器21。
如图2所示,管材识别装置还包括保护罩24,保护罩24能够安装于支撑板223上,并且包覆激光传感器21,仅空留出激光传感器21朝向待切割管材的那一面,用于激光发射。具体地,如图所示,保护罩24优选为由板材拼接而成,保护罩24内部容置空间能够容纳激光传感器21,并且空留出激光传感器21的激光发射面。保护罩24能避免激光传感器21直接暴露在管材加工环境中,有效的保护激光传感器21,避免管材切割过程中损伤激光传感器21。
优选的实施方式中,参阅图1,管材识别装置包括一对激光传感器21,左侧激光传感器21和右侧激光传感器21水平方向安装,且两个激光传感器21位于两个象限位置,且激光传感器21与卡盘1中心基准点之间的距离为350-400mm之间。激光传感器21在切割区域内形成检测区域100,管材置于检测区域100内,一对激光传感器21通过标定工装进行标定后,一对激光传感器21发出的激光光线垂直于机床水平面,且两个激光传感器21发出的光线共面。
数控系统根据激光传感器21测量的相关数值计算管材当前位置的中心偏差,结合计算的中心偏差对激光切割设备进行控制,从而实现管材中心位置的精确切割。
需要理解的是,以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点,其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施,但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述激光切管设备包括数控系统、床身以及设置于所述床身上的卡盘和切割头,所述管材识别装置包括激光传感器,所述激光传感器设置于所述床身上且靠近卡盘的切割区域;
所述卡盘、所述切割头以及所述激光传感器均与所述数控系统连接。
2.如权利要求1所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述管材识别装置还包括安装座和调整组件;所述调整组件通过安装座设置于所述床身上,所述激光传感器设置于所述调整组件上。
3.如权利要求2所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述安装座包括底座、安装平台以及支撑板,所述底座与所述安装平台平行设置,所述支撑板的一端与所述底座垂直连接,所述支撑板的另一端与所述安装平台垂直连接,所述底座上开设有多个腰形孔,多个所述腰形孔的长度方向相互平行,所述安装平台所在的平面与所述卡盘平行。
4.如权利要求3所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述调整组件为调整板,所述调整板上开设有两组圆孔,其中,一组所述圆孔为螺纹孔,另一组所述圆孔为通孔,所述调整板通过圆孔设置于所述安装平台上。
5.如权利要求1所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述激光传感器的激光光源组件为线结构激光光源组件。
6.如权利要求1所述的管材识别装置,其特征在于,所述激光传感器分别安装在所述卡盘的竖直平分面的两侧。
7.如权利要求6所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述激光传感器包括至少一对所述激光传感器,所述激光传感器基于所述卡盘的竖直平分面对称布置或沿卡盘轴线中心对称布置。
8.如权利要求7所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述激光传感器包括一对所述激光传感器,所述激光传感器位于所述卡盘的水平平分面上,一对激光传感器的激光发射面共面。
9.如权利要求2所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述管材识别装置还包括保护罩,所述保护罩设置于所述安装座上,所述保护罩用于包覆所述激光传感器。
10.如权利要求1-8中任一项所述的用于激光切管设备的管材识别装置,其特征在于,所述管材识别装置还包括设置于所述卡盘的中心位置的定位工装,所述定位工装包括方形支架和两个圆柱导杆,所述方形支架贴近所述卡盘的端面为第一端面,所述方形支架远离所述卡盘的端面为第二端面,所述圆柱导杆均垂直设置于所述第二端面。
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