一种用于激光材料加工的非同轴定位方法

摘要

本发明是一种用于激光材料加工的非同轴定位方法，属于材料加工领域。包括CCD摄像机、图像采集卡、控制电路、固定装置和计算机。通过固定装置将CCD摄像机、控制电路固定到在激光加工头上。通过在材料废料处预加工，移动激光加工头使CCD摄像机对预加工图案进行成像定位，确定出CCD摄像机与激光加工头的相对位置，之后用CCD摄像机代替激光加工头对需要加工的工件部位进行空走预加工，观察加工路径是否符合要求，如不符合，调整加工路径、加工补偿和工件位置直至符合加工要求，最后移动激光加工头到CCD摄像机位置，进行最终的激光加工。该发明无需改变现有激光加工头的构造，装配简易，整个定位过程快速，精度高。

主权项

一种用于激光材料加工的非同轴定位方法，其特征在于，该方法使用一种非同轴定位装置进行定位，该非同轴定位装置包括有CCD摄像机(4)、图像采集卡、能够将计算机的控制指令转换为控制CCD摄像机(4)的指令格式的控制电路(10)、照明光源和与CCD摄像机、控制电路相连接并安装有软件处理模块的计算机及一固定装置，通过本固定装置使CCD摄像机(4)、照明光源和控制电路(10)刚性的固定在激光加工头上；所述的固定装置包括有可调倾斜块(2)、第二转接板(3)、第三转接板(6)和用于与激光加工头(9)固定连接的第一转接板(1)；其中：可调倾斜块(2)的一端与第一转接板(1)固定连接，另一端与第二转接板(3)固定连接；CCD摄像机(4)与第二转接板(3)固定连接；第三转接板(6)固定连接在第二转接板(3)的下侧，照明光源固定连接在第三转接板(6)上；控制电路(10)固定连接在第一转接板(1)上；控制电路(10)的一端与CCD摄像机(4)的控制接口(7)相连，另一端与计算机相连；计算机还通过图像采集卡与CCD摄像机(4)的图像输出接口(8)相连；应用如上所述的非同轴定位装置进行定位的方法包括以下步骤：1)用激光加工头(9)在待加工材料的废料处进行激光预加工“十字”图案，并通过激光加工机床控制系统显示界面读出激光加工头(9)在“十字”图案中心位置时的位置坐标a；2)移动激光加工头(9)，将CCD摄像机(4)对准预加工的“十字”图案(11)，计算机通过控制电路(10)控制CCD摄像机(4)的放大倍率和对焦，由图像采集卡采集图像信号传入计算机，得到放大的预加工的“十字”图案(12)；进一步调整激光加工头(9)的位置，使预加工图案的“十字”中心对准计算机屏幕上的中心网格(13)；之后沿z轴移动激光加工头，在计算机屏幕上观察“十字”图案的中心是否保持在中心网格上，如果偏离，调整可调倾斜块(2)，利用“1/2法”使网格中心沿z轴各个高度都对准“十字”图案，完成成像光轴与激光加工头光轴平行的校准；在图像显示模块中心上标记一个直径与预加工线宽相等的圆标记加工线宽(14)，最后通过激光加工机床控制系统显示界面读出此时激光加工头的位置坐标b，将位置坐标a和位置坐标b分别输入到计算机中，计算出CCD摄像机(4)和激光加工头(9)的相对位置坐标c；3)将CCD摄像机(4)对准需要加工的工件位置的加工起始点，通过标记的线宽设定激光加工的加工补偿；然后控制激光加工头(9)牵引固定装置以及固定装置上的CCD摄像机、控制电路和照明光源空走加工路径，并进行带有加工线宽标记的实时图像采集，观察整个加工过程中加工路径是否符合加工要求，如不符合，调整加工路径、加工补偿和工件位置直至符合加工要求为止；4)通过相对位置坐标c将激光加工头移动到CCD摄像机所在的位置，进行最终的激光加工。