CN215725761U - 一种激光头垂直度检测装置和激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光头垂直度检测装置和激光加工设备，包括：激光头，能够沿激光头的轴线产生激光加工的激光束；传感器组件，与所述激光头连接，所述传感器组件包括位于垂直于所述激光头轴线的平面上，且与所述激光头轴线距离相同的至少三个测距传感器，至少三个所述测距传感器的测距路径与所述激光头的激光束相交于一点。可以通过这至少三个测距值、测距传感器与其交点间的距离计算出激光头与被加工面之间的倾角及其方向，从而可以进一步得出机器人各轴的动作量，使机器人带动激光头运动至合适的加工姿态。该方案检测精度较高，可以满足激光头与被加工面的高垂直度要求；实现了机器人自动校准位置，调试方便快捷，无需人工操作。

Description

一种激光头垂直度检测装置和激光加工设备

技术领域

本实用新型用于激光加工领域，特别是涉及一种激光头垂直度检测装置和激光加工设备。

背景技术

现代化生产车间里，由于激光加工有生产效率高、加工质量可靠、加工灵活等诸多优点，常常采用激光加工来对工件进行加工作业。激光加工生产时，如果激光头与被加工面不垂直，会产生实际加工板厚增加、能量密度下降、激光吸收率下降等诸多问题。因此激光加工生产时对激光头与被加工面的垂直度调试是非常重要的。目前的调试方案主要是通过目视来调整，由于激光加工头的端部为圆锥形，而被加工面往往是不规则的曲面，通过目视的方法调整会产生较大的误差，且费时费力，此种方式显然已不能满足要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种激光头垂直度检测装置和激光加工设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种激光头垂直度检测装置，包括：

激光头，能够沿激光头的轴线产生激光加工的激光束；

传感器组件，与所述激光头连接，所述传感器组件包括位于垂直于所述激光头轴线的平面上，且与所述激光头轴线距离相同的至少三个测距传感器，至少三个所述测距传感器的测距路径与所述激光头的激光束相交于一点。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述测距传感器采用激光测距传感器。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述测距传感器采用红外测距传感器。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述传感器组件包括三个所述测距传感器，且三个所述测距传感器的信号输出端位于等边三角形的三个顶点。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述激光头具有以激光头轴线为轴的外周面，所述测距传感器设置于所述激光头端部的外周面。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述激光头具有锥形的尖端，所述激光头通过所述尖端避开所述测距传感器的测距路径。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述传感器组件可拆卸的连接于所述激光头。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，各所述传感器组件均安装于支架形成一个整体，所述支架连接于所述激光头。

第二方面，一种激光加工设备，包括：

机器人；

第一方面中任一实现方式所述的激光头垂直度检测装置，所述激光头垂直度检测装置安装于所述机器人的末端执行器；

控制器，与所述机器人和所述测距传感器连接，用于接收、处理所述测距传感器的距离量信息，并以此来控制所述机器人动作，以使所述激光头的激光束垂直于被加工面。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，所述机器人采用六轴机器人。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：

当至少三个测距传感器按上述方式布置时，当激光头靠近被加工面，若至少三个测距传感器的测距值相同，或者其差值在控制组件所设定的误差范围内，即可认为激光头与被加工面垂直。若至少三个测距传感器测距值相差较大，可以通过这至少三个测距值、测距传感器与其交点间的距离计算出激光头与被加工面之间的倾角及其方向，从而可以进一步得出机器人各轴的动作量，使机器人带动激光头运动至合适的加工姿态。

该方案检测精度较高，可以满足激光头与被加工面的高垂直度要求；实现了机器人自动校准位置，调试方便快捷，无需人工操作。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本实用新型的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实用新型的实施例提供了一种激光头垂直度检测装置，包括激光头1和传感器组件，激光头1是激光加工设备的核心组件，激光头1能够沿激光头1的轴线产生激光加工的激光束。激光头1利用高功率密度的激光束照射工件,使材料熔化气化而进行穿孔,切割和焊接等的特种加工。

其中，传感器组件与激光头1连接，并位于激光头1的发射端靠后的位置，传感器组件包括位于垂直于激光头1轴线的平面上，且与激光头1轴线距离相同的至少三个测距传感器2，测距传感器2用于测量测距传感器2与被加工面3之间的距离，分布于激光头1外围的测距传感器2能够测得激光头1至少三个方向与被加工面3的距离量，基于来自不同方向的各测距传感器2的距离量差值，可以得出激光头1与被加工面3之间的倾角。其中，至少三个测距传感器2的测距路径与激光头1的激光束相交于一点，换言之，至少三个测距传感器2的信号输出端向激光头1的激光束倾斜，测距传感器2的测距位置更加集中、准确，以能够精确的感知激光束加工位置的被加工面3与激光束的垂直关系。

当至少三个测距传感器2按上述方式布置时，当激光头1靠近被加工面3，若至少三个测距传感器2的测距值相同，或者其差值在控制组件所设定的误差范围内，即可认为激光头1与被加工面3垂直。若至少三个测距传感器2测距值相差较大，可以通过这至少三个测距值、测距传感器2与其交点间的距离计算出激光头1与被加工面3之间的倾角及其方向，本激光头垂直度检测装置可以与机器人协同配合，从而可以进一步得出机器人各轴的动作量，使机器人带动激光头1运动至合适的加工姿态。

该方案检测精度较高，可以满足激光头1与被加工面3的高垂直度要求；实现了机器人自动校准位置，调试方便快捷，无需人工操作。

在一些实施例中，为了能够方便将测距传感器2的测距路径与激光头1的激光束相交于一点，测距传感器2采用激光测距传感器2，激光测距传感器2的测距路径可见，使得在整个激光头垂直度检测装置调试时更加方便。

可以理解的是，测距传感器2当然还可以采用红外测距传感器2等类型的测距传感器2。

在一些实施例中，参见图1，为了简化整个激光头垂直度检测装置的整体结构，传感器组件包括三个测距传感器2，三个测距传感器2的信号输出端位于等边三角形的三个顶点，三个测距传感器2能够检测激光头1空间中三个角度方向上与被加工面3之间的距离，在保证能够得出激光头1与被加工面3之间倾角的同时，减少测距传感器2的布置要求，节约成本。

进一步的，参见图1，激光头1具有以激光头轴线为轴的外周面，外周面沿周向的不同安装位置与激光头轴线的距离相同，测距传感器2设置于激光头1端部的外周面，以方便与激光头1连接，并保证测距传感器与激光头轴线距离相同。

其中，激光头1具有锥形的尖端，激光头1通过尖端避开测距传感器2的测距路径，激光头1通过尖端设计，可以将测距传感器2的安装位置后移，降低测距传感器2对于激光头1加工的影响。

在一些实施例中，传感器组件可通过安装支架等方式可拆卸的连接于激光头1，为了方便传感器组件的拆装，各传感器组件均安装于支架形成一个整体，支架连接于所述激光头。本实施例中所用的传感器及支架便于拆装，以便在机器人调试前安装并在示教完成后拆除。

可以理解的是，传感器组件也可以在激光加工过程中与激光头1保持连接关系，并实时向机器人反馈测距值，以保证机器人在带动激光头1加工过程中激光头1能够时时刻刻与被加工面3保持一定的垂直关系。

本实用新型的实施例还提供了一种激光加工设备，包括机器人、以上任一实施例中的激光头垂直度检测装置和控制器4，激光头垂直度检测装置安装于机器人的末端执行器，控制器4与机器人和测距传感器2连接，用于接收、处理测距传感器2的距离量信息，并以此来控制机器人动作，带动激光头1运动至合适的加工姿态，以使激光头1的激光束垂直于被加工面3。

其中，机器人采用六轴机器人，以保证机器人具有足够的灵活性，以满足复杂被加工面3的加工要求。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种激光头垂直度检测装置，其特征在于，包括：

激光头，能够沿激光头的轴线产生激光加工的激光束；

传感器组件，与所述激光头连接，所述传感器组件包括位于垂直于所述激光头轴线的平面上，且与所述激光头轴线距离相同的至少三个测距传感器，至少三个所述测距传感器的测距路径与所述激光头的激光束相交于一点。

2.根据权利要求1所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，所述测距传感器采用激光测距传感器。

3.根据权利要求1所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，所述测距传感器采用红外测距传感器。

4.根据权利要求1所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，所述传感器组件包括三个所述测距传感器，且三个所述测距传感器的信号输出端位于等边三角形的三个顶点。

5.根据权利要求1所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，所述激光头具有以激光头轴线为轴的外周面，所述测距传感器设置于所述激光头端部的外周面。

6.根据权利要求5所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，所述激光头具有锥形的尖端，所述激光头通过所述尖端避开所述测距传感器的测距路径。

7.根据权利要求1所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，所述传感器组件可拆卸的连接于所述激光头。

8.根据权利要求7所述的激光头垂直度检测装置，其特征在于，各所述传感器组件均安装于支架形成一个整体，所述支架连接于所述激光头。

9.一种激光加工设备，其特征在于，包括：

机器人；

权利要求1～8中任一项所述的激光头垂直度检测装置，所述激光头垂直度检测装置安装于所述机器人的末端执行器；

控制器，与所述机器人和所述测距传感器连接，用于接收、处理所述测距传感器的距离量信息，并以此来控制所述机器人动作，以使所述激光头的激光束垂直于被加工面。

10.根据权利要求9所述的激光加工设备，其特征在于，所述机器人采用六轴机器人。

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