一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，包括：将三个测距传感器均设置于激光喷嘴上的同一位置，并使第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，同时使第二和第三测距传感器均与激光喷嘴的轴向呈夹角α；第一测距传感器测量自身到加工面的距离为a，第二测距传感器为b，第三测距传感器为c；计算a与b的比值以及a与c的比值，并判断两比值是否均等于cosα，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直，如果否，则不垂直。本发明专利技术通过三个测距传感器的测距功能，避免了现有技术中的肉眼观察和接触式的直尺测量方法，较快速且精确地识别激光喷嘴与加工面的关系。本发明专利技术还公开一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核系统，其有益效果如上所述。

【技术实现步骤摘要】
一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法与系统
本专利技术涉及激光切割
，特别涉及一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法。本专利技术还涉及一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核系统。
技术介绍
随着中国机械工业的发展，机械设备的生产、制造及加工都具有了较高标准的工艺要求。激光切割是一种高效、高水平的金属板材切割工艺，激光切割机利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm)的切缝，完成对材料的切割。由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。为了实现复杂形状或大切割行程的切割工艺，激光切割一般通过计算机化数字控制技术(CNC)装置实现，或称机器人激光切割。而在机器人进行平面激光切割加工过程中，为了达到加工材料边缘整齐、光滑度等切割工艺要求，往往需要在切割过程中确保激光喷嘴与加工面保持垂直。目前，工业上一般使用肉眼观察和接触式的直尺测量方法测量激光喷嘴与加工面之间的垂直度或倾斜角度，通过不断的调整和测量，使激光喷嘴与加工面逐渐保持垂直。然而，传统的垂直度校核方法效率低、误差大，不仅耽误生产制造流程，往往还是无法满足较高的切割工艺标准要求。因此，如何较快速、精确地识别激光喷嘴与加工面是否垂直，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，能够较快速、精确地识别激光喷嘴与加工面的夹角关系。本专利技术的另一目的是提供一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核系统。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，包括：将第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器均设置于激光喷嘴上的同一位置，并使所述第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，同时使所述第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向均与激光喷嘴的轴向呈夹角α；所述第一测距传感器测量自身到加工面的距离为a，所述第二测距传感器测量自身到加工面的距离为b，所述第三测距传感器测量自身到加工面的距离为c；计算a与b的比值以及a与c的比值，并判断两比值是否均等于cosα，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直，如果否，则不垂直；在设置所述第二测距传感器和第三测距传感器时，使所述第二测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面，与所述第三测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面垂直。优选地，判断两所述比值是否均等于cosα时，具体包括：判断a与b的比值是否等于cosα，如果否，则激光喷嘴与加工面不垂直，如果是，则继续进行下一步；判断a与c的比值是否等于cosα，如果否，则激光喷嘴与加工面不垂直，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直。优选地，还包括：当a与b的比值不等于cosα时，根据两者间的差值调整激光喷嘴在所述第二测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面内的倾斜角度；当a与c的比值不等于cosα时，根据两者间的差值调整激光喷嘴在所述第三测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面内的倾斜角度。优选地，调整激光喷嘴的倾斜角度具体包括：根据a、b及α的值计算激光喷嘴与加工面的夹角为β，再根据β与90°之间的差值调整激光喷嘴的倾斜角度；根据a、c及α的值计算激光喷嘴与加工面的夹角为γ，再根据γ与90°之间的差值调整激光喷嘴的倾斜角度。优选地，在设置所述第二测距传感器和第三测距传感器时，使所述夹角α的角度范围为：30°≤α≤60°。本专利技术还提供一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核系统，包括设置于激光喷嘴上同一位置的第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器；所述第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，所述第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向均与激光喷嘴的轴向呈等值夹角；还包括根据所述第一测距传感器、第二测距传感器及第三测距传感器采集的自身到加工面的距离数据判断激光喷嘴是否垂直于加工面的控制器；所述第二测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面，与所述第三测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面垂直。优选地，所述第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器均为红外测距传感器。优选地，所述第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向所呈的夹角均为30°～60°。本专利技术所提供的激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，主要包括三个步骤，其中：S1、将第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器均设置于激光喷嘴上的同一位置，并使第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，同时使第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向均与激光喷嘴的轴向呈夹角α。在本步骤中，将三个测距传感器设置在激光喷嘴上，通过测距传感器的测距功能避免手工测量或接触式测量，避免对校核结果造成影响。三个测距传感器的设置方式不一，其中第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，而第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向均与激光喷嘴的轴向具有一定夹角。如此设置，是为了利用几何学中的直线与平面垂直的判定定理，即“若一条直线同时垂直于平面内的两条相交直线，则该直线垂直于该平面”。其中第一测距传感器到加工面的距离线段即相当于其中的待判定直线，而第二测距传感器和第三测距传感器到加工面的距离线段在平面上的投影即为两条相交直线。S2、第一测距传感器测量自身到加工面的距离为a，第二测距传感器测量自身到加工面的距离为b，第三测距传感器测量自身到加工面的距离为c。在本步骤中，启动三个测距传感器，并分别测量出自身到加工面的距离。S3、计算a与b的比值以及a与c的比值，并判断两比值是否均等于cosα，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直，如果否，则不垂直。在本步骤中，利用直线与平面的垂直判定定理，分别计算a与b的比值以及a与c的比值，如果a/b＝cosα且a/c＝cosα，那么说明第一测距传感器到加工面的距离线段垂直于第二测距传感器和第三测距传感器到加工面的距离线段在平面上的投影，即相当于待判定直线垂直于平面内的两条相交直线，那么待判定直线就垂直于平面，而第一测距传感器的测距方向平行于激光喷嘴的轴向，因此此时就可判断激光喷嘴垂直于加工面；如果a/b≠cosα或者a/c≠cosα，或者a/b及a/c均不等于cosα，那么自然激光喷嘴就不垂直于加工面。综上，本专利技术所提供的激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，通过第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器的测距功能，避免了现有技术中的肉眼观察和接触式的直尺测量方法，较快速且精确地识别激光喷嘴与加工面的夹角关系，判断激光喷嘴与加工面是否垂直。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的一种具体实施方式的流程图；图2为本专利技术所提供的另一种具体实施方式的流程图；图3为本专利技术所提供的一种具体实施方式中激光喷嘴垂直于加工面时的状态示意图；图4为本专利技术所提供的一种具体实施方式中激光喷嘴不垂直于加工面时的状态示意图。其中，图1—图4中：第一测距传感器—本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，其特征在于，包括：将第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器均设置于激光喷嘴上的同一位置，并使所述第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，同时使所述第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向均与激光喷嘴的轴向呈夹角α；所述第一测距传感器测量自身到加工面的距离为a，所述第二测距传感器测量自身到加工面的距离为b，所述第三测距传感器测量自身到加工面的距离为c；计算a与b的比值以及a与c的比值，并判断两比值是否均等于cosα，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直，如果否，则不垂直；在设置所述第二测距传感器和第三测距传感器时，使所述第二测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面，与所述第三测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面垂直。

【技术特征摘要】
1.一种激光喷嘴与加工面垂直度的校核方法，其特征在于，包括：将第一测距传感器、第二测距传感器和第三测距传感器均设置于激光喷嘴上的同一位置，并使所述第一测距传感器的测距方向与激光喷嘴的轴向平行，同时使所述第二测距传感器和第三测距传感器的测距方向均与激光喷嘴的轴向呈夹角α；所述第一测距传感器测量自身到加工面的距离为a，所述第二测距传感器测量自身到加工面的距离为b，所述第三测距传感器测量自身到加工面的距离为c；计算a与b的比值以及a与c的比值，并判断两比值是否均等于cosα，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直，如果否，则不垂直；在设置所述第二测距传感器和第三测距传感器时，使所述第二测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面，与所述第三测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面垂直。2.根据权利要求1所述的校核方法，其特征在于，判断两所述比值是否均等于cosα时，具体包括：判断a与b的比值是否等于cosα，如果否，则激光喷嘴与加工面不垂直，如果是，则继续进行下一步；判断a与c的比值是否等于cosα，如果否，则激光喷嘴与加工面不垂直，如果是，则激光喷嘴与加工面垂直。3.根据权利要求2所述的校核方法，其特征在于，还包括：当a与b的比值不等于cosα时，根据两者间的差值调整激光喷嘴在所述第二测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面内的倾斜角度；当a与c的比值不等于cosα时，根据两者间的差值调整激光喷嘴在所述第三测距传感器和第一测距传感器的测距方向共同所在平面内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖磊，吴佳霖，李金江，徐地华，
申请(专利权)人：广东正业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44