一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机械加工技术领域，适用于机床激光切割头相对于工件的定位过程。其包括切割头定位系统、激光切割头装置、固定支撑架和双目视觉位置测量系统，所述切割头定位系统为机械臂举持定位装置，切割头定位系统端部设有安装架，所述激光切割头装置通过安装架固定安装在切割头定位系统端部，所述双目视觉位置测量系统固定安装在静止的固定支撑架上。本发明专利技术的优点在于通过采用双目视觉位置测量系统对静止的工件进行扫描测量而形成相对于双目视觉位置测量系统自身的工件空间标志点体系的位置和姿态信息，并且通过双目视觉位置测量系统对运动的激光切割头进行扫描测量，可间接得到激光切割头的激光轴线相对于工件的位置和姿态信息。

A fixed scanning positioning device and method for laser cutting head positioning

The invention relates to the technical field of mechanical processing, which is suitable for the positioning process of the laser cutting head of a machine tool relative to the workpiece. The cutting head positioning system, laser cutting fixed supporting frame and the binocular vision position measurement system, the cutting head device, a head positioning system positioning device for mechanical arm, cutting head positioning system is arranged on the end of the mounting bracket, the laser cutting head device by installing frame is fixedly mounted on the end of the cutting head positioning system, the binocular vision position measurement system is fixed on the stationary fixed support frame. The invention has the advantages of the workpiece on the static scanning and the formation of binocular vision space relative to the workpiece position measuring system the sign system's position and attitude using binocular vision position measurement system, and through the binocular vision position measurement system on the motion of the laser cutting head for scanning, the laser axis laser cutting can be obtained indirectly the head of the workpiece position and orientation relative to the.

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置及方法
本专利技术涉及机械加工
，适用于机床激光切割头相对于工件的定位过程，尤其适用于机床加工首件定位，具体的说是涉及一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置及方法。
技术介绍
现在对机床的激光切割头的加工轨迹初始位置的定位方法一般是通过在激光切割头侧部安装激光对准器，然后通过人工操作机床机械臂，使激光对准器对准工件的初始点位。这种人工操作机械臂对点的方式效率低下，精度低，难以满足自动化生产的要求。现在出现的利用双目视觉位置测量系统对激光切割头与工件相对位置进行快速定位的方式，是将双目视觉位置测量系统固定安装在激光切割头上并跟随激光切割头运动，在切割复杂工件时，双目视觉位置测量系统安装空间会影响激光切割头加工姿态的调整，因而这种随动式安装方式限制了激光切割头的运动范围。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是如何克服现有技术的不足，一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置及方法。根据本专利技术的一方面，提出了一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置，包括切割头定位系统、激光切割头装置、固定支撑架和双目视觉位置测量系统，所述切割头定位系统为机械臂举持定位装置，切割头定位系统端部设有安装架，所述激光切割头装置通过安装架固定安装在切割头定位系统端部，所述双目视觉位置测量系统固定安装在静止的固定支撑架上，所述双目视觉位置测量系统用于测量激光切割头装置及工件的相对位置和姿态信息，所述双目视觉位置测量系统可将测量信号反馈给机床控制系统以实现对切割头定位系统的运动纠偏。进一步，所述双目视觉位置测量系统的观察范围包括激光切割头装置的运动空间和工件所占空间。进一步，所述固定支撑架可独立固定于远离机床的位置，也可固定连接在机床的机架上。根据本专利技术的另一方面，提出了一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位方法，包括步骤S1，对待加工工件的不同位置通过标志点进行标记，形成可代表工件位置的空间标志点体系；步骤S2，通过双目视觉位置测量系统对工件的空间标志点体系进行扫描测量，将得到的工件空间标志点体系相对于所述双目视觉位置测量系统的位置和姿态信息输入机床控制系统；步骤S3，通过所述双目视觉位置测量系统对运动中的激光切割头装置进行持续的扫描测量，将得到的激光切割头装置的激光轴线相对于所述双目视觉位置测量系统的位置和姿态信息输入机床控制系统；步骤S4，通过机床控制系统对步骤S1和步骤S3中得到的相对位置和姿态信息进行叠加解算，间接得到激光切割头装置的激光轴线相对于工件的相对位置和姿态信息。进一步，所述步骤S2还包括所述双目视觉位置测量系统对工件的不同空间位置标志点进行逐点扫描并反复逼近式测量而形成相对工件坐标系的过程。本专利技术的优点在于通过采用双目视觉位置测量系统对静止的工件进行扫描测量而形成相对于双目视觉位置测量系统自身的工件空间标志点体系的位置和姿态信息，并且通过双目视觉位置测量系统对运动的激光切割头进行扫描测量，而得到相对于双目视觉位置测量系统自身的激光切割头的激光轴线的相对位置和姿态信息，最终通过机床控制系统对两个相对的位置姿态信息进行叠加解算，可间接得到激光切割头的激光轴线相对于工件的位置和姿态信息，从而可在加工前迅速判断激光切割头的激光轴线是否已到达指定的工件切割点位。本专利技术基于双目视觉位置测量算法技术，将双目视觉位置测量系统独立安装，摆脱了双目视觉位置测量系统对激光切割头运动范围的限制，增大了双目视觉位置测量系统的观测范围，提高了机床系统的定位精度，具有很高的实用性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：图1是本专利技术的整体结构示意图。具体实施方式图1所示，根据本专利技术的一方面，提出了一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置，包括切割头定位系统1、激光切割头装置2、固定支撑架3和双目视觉位置测量系统4，所述切割头定位系统1为机械臂举持定位装置，通过机械臂举持定位装置可使激光切割头装置2在机床控制系统作用下到达指定位置或生成指定的运动轨迹，切割头定位系统1端部设有安装架11，所述激光切割头装置2通过安装架11固定安装在切割头定位系统1端部，所述双目视觉位置测量系统4固定安装在静止的固定支撑架3上，所述双目视觉位置测量系统4用于测量激光切割头装置2及工件5的相对位置和姿态信息，所述双目视觉位置测量系统4可将测量信号反馈给机床控制系统以实现对切割头定位系统1的运动纠偏。所述双目视觉位置测量系统4的观察范围包括激光切割头装置2的运动空间和工件5所占空间，双目视觉位置测量系统4虽然远离激光切割头装置2和工件5并静态安装，但激光切割头装置2和工件5都应位于双目视觉位置测量系统4的扫描测量范围之内，从而可使双目视觉位置测量系统4通过逐点扫描形成所需的相对位置和姿态信息，以供机床控制系统进行数据信息解算和处理。所述固定支撑架3可独立固定于远离机床的位置，也可固定连接在机床的机架上，只要是使双目视觉位置测量系统4具有足够大的可视范围的安装位置，都可以进行选取。根据本专利技术的另一方面，提出了一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位方法，包括：步骤S1，对待加工工件5的不同位置通过标志点51进行标记，形成可代表工件5位置的空间标志点51体系；步骤S2，通过双目视觉位置测量系统4对工件5的空间标志点体系进行扫描测量，将得到的工件5空间标志点体系相对于所述双目视觉位置测量系统4的位置和姿态信息输入机床控制系统；步骤S3，通过所述双目视觉位置测量系统4对运动中的激光切割头装置2进行持续的扫描测量，将得到的激光切割头装置2的激光轴线相对于所述双目视觉位置测量系统4的位置和姿态信息输入机床控制系统；步骤S4，通过机床控制系统对步骤S1和步骤S3中得到的相对位置和姿态信息进行叠加解算，间接得到激光切割头装置2的激光轴线相对于工件5的相对位置和姿态信息。其中，步骤S2和S3中利用双目视觉位置测量系统4的扫描测量的过程前，都是需要在扫描测量的对象上设置多个标志点51，用以在扫描测量后在双目视觉位置测量系统4中生成可代表扫描测量对象的空间位置和姿态的数字坐标系，当然该技术属于双目视觉位置测量技术中的公知技术，所属
的人员可在实际实施本专利技术技术方案时，根据需要进行相关操作。另外，所述步骤S2还包括所述双目视觉位置测量系统4对工件5的不同空间位置标志点51进行逐点扫描并反复逼近式测量而形成相对工件5坐标系的过程，在对工件5进行扫描测量时，该过程所得到的工件5空间标志点体系相对于所述双目视觉位置测量系统4的位置和姿态信息是通过多点逐个扫描形成的，且所得到的工件5空间的标志点51体系是通过扫描形成的工件5坐标系标示的，在扫描的信息处理过程中，扫描的点数越多，其位置姿态信息越准确。通过采用双目视觉位置测量系统4对静止的工件5进行扫描测量而形成相对于双目视觉位置测量系统4自身的工件5空间标志点51的体系的位置和姿态信息，并且通过双目视觉位置测量系统4对运动的激光切割头装置2进行扫描测量，而得到相对于双目视觉位置测量系统4自身的激光切割头装置2的激光轴线的相对位置和姿态信息，最终通过机床控制系统对两个相对的位置姿态信息进行叠加解算，可间接得到激光切割头装置2的激光轴线相对于工件5的位置和姿态信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置，包括切割头定位系统、激光切割头装置、固定支撑架和双目视觉位置测量系统，所述切割头定位系统为机械臂举持定位装置，切割头定位系统端部设有安装架，所述激光切割头装置通过安装架固定安装在切割头定位系统端部，其特征在于：所述双目视觉位置测量系统固定安装在静止的固定支撑架上，所述双目视觉位置测量系统用于测量激光切割头装置及工件的相对位置和姿态信息，所述双目视觉位置测量系统可将测量信号反馈给机床控制系统以实现对切割头定位系统的运动纠偏。

【技术特征摘要】
1.一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置，包括切割头定位系统、激光切割头装置、固定支撑架和双目视觉位置测量系统，所述切割头定位系统为机械臂举持定位装置，切割头定位系统端部设有安装架，所述激光切割头装置通过安装架固定安装在切割头定位系统端部，其特征在于：所述双目视觉位置测量系统固定安装在静止的固定支撑架上，所述双目视觉位置测量系统用于测量激光切割头装置及工件的相对位置和姿态信息，所述双目视觉位置测量系统可将测量信号反馈给机床控制系统以实现对切割头定位系统的运动纠偏。2.根据权利要求1所述的一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置，其特征在于：所述双目视觉位置测量系统的观察范围包括激光切割头装置的运动空间和工件所占空间。3.根据权利要求1所述的一种用于激光切割头定位的固定式扫描定位装置，其特征在于：所述固定支撑架可独立固定于远离机床的位置，也可固定连接在机床的机架上。4.一种用于激光切割头定位的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：于浩源，陶喜冰，李远强，
申请(专利权)人：青岛科捷机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37