一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)及方法，涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)中的工件加工平臺上放置有工件，在工件的表面分布壓緊多個壓力傳感裝置；壓力傳感裝置與信號隔離及調(diào)理電路連接；信號隔離及調(diào)理電路與信號采集電路連接；信號采集電路與中央處理控制器連接；中央處理控制器還與激光切割頭、紅外相機裝置、氣體冷卻裝置分別連接；激光切割頭設(shè)置于工件上方，氣體冷卻裝置和紅外相機裝置設(shè)置于激光切割頭處；壓力傳感裝置感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息；中央處理控制器根據(jù)壓力值信息，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描；在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。
【專利說明】
一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射處的工件材料迅即熔化、氣化、燒蝕或達(dá)到燃點，同時通過與激光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實現(xiàn)割開工件的一種熱切割方法。激光切割由于其切割速度快，熱影響區(qū)小，光束無慣性，切縫邊緣垂直度好等特點已經(jīng)在工件加工等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]雖然激光切割的優(yōu)點較多，然而其作為一種熱切割方法，切割后工件變形也是一種不可避免的現(xiàn)象，特別是在熱壓成形三維工件的切割時，激光切割后變形有時可達(dá)1-2mm。例如，如圖1所示的TC4鈦合金熱成形三維工件，沿中間位置進(jìn)行激光切割后，變?yōu)閮蓚€工件;若工件未變形，則兩者應(yīng)可以重新貼合在一起，但是，從圖1可知，兩個工件拼合后，間隙較大(例如接近1mm)，這種由于工件變形導(dǎo)致的激光切割工件精度的降低，將導(dǎo)致切割后的工件的質(zhì)量較差，甚至報廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實施例提供一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)及方法，以解決當(dāng)前激光切割容易使工件發(fā)生變形，導(dǎo)致工件切割精度降低，工件質(zhì)量較差甚至報廢的問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，包括:工件加工平臺、激光切割頭、紅外相機裝置、氣體冷卻裝置、壓力傳感裝置、信號隔離及調(diào)理電路、信號采集電路、中央處理控制器；
[0007]所述工件加工平臺上放置有工件，在所述工件的表面分布壓緊多個所述壓力傳感裝置;所述壓力傳感裝置與所述信號隔離及調(diào)理電路連接;所述信號隔離及調(diào)理電路與所述信號采集電路連接;所述信號采集電路與所述中央處理控制器連接；
[0008]所述中央處理控制器還與所述激光切割頭、紅外相機裝置、氣體冷卻裝置分別連接;所述激光切割頭設(shè)置于所述工件上方，所述氣體冷卻裝置和紅外相機裝置設(shè)置于所述激光切割頭處；
[0009]所述中央處理控制器用于控制所述激光切割頭對工件進(jìn)行切割；
[0010]所述壓力傳感裝置用于感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息；
[0011 ]所述中央處理控制器還用于根據(jù)所述壓力值信息，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。
[0012]具體的，所述壓力傳感裝置包括壓板、壓力傳感器、支撐柱以及夾具底板;其中，所述壓板的第一表面與所述工件接觸壓緊;所述壓板的第一表面的對面為第二表面，所述第二表面與所述壓力傳感器連接;所述壓力傳感器通過所述支撐柱與所述夾具底板連接。
[0013]一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，應(yīng)用于上述的應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，所述方法包括:
[0014]根據(jù)預(yù)先設(shè)置的預(yù)緊力和壓緊順序采用多個壓力傳感裝置將工件進(jìn)行壓緊操作；
[0015]控制激光切割頭對工件進(jìn)行切割；
[0016]實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值，并確定在對工件進(jìn)行切割后工件各位置的壓力值信息；
[0017]根據(jù)工件各位置的壓力值信息，確定工件各位置是否發(fā)生變形；
[0018]若工件位置發(fā)生變形，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償。
[0019]具體的，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的預(yù)緊力和壓緊順序采用多個壓力傳感裝置將工件進(jìn)行壓緊操作，包括:
[0020]確定各壓力傳感裝置的壓緊方向和壓緊位置；
[0021]根據(jù)各壓力傳感裝置的壓緊位置確定具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置的壓緊順序；
[0022]將具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置以所述壓緊順序和0.5倍所述預(yù)緊力進(jìn)行第一次工件壓緊操作；
[0023]將具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置以所述壓緊順序和0.5倍所述預(yù)緊力進(jìn)行第二次工件壓緊操作。
[0024]此外，在控制激光切割頭對工件進(jìn)行切割和對工件位置進(jìn)行變形補償時，還包括:
[0025]控制紅外相機裝置實時監(jiān)測工件的溫度場分布數(shù)據(jù)，并接收紅外相機裝置監(jiān)測的所述工件的溫度場分布數(shù)據(jù)；
[0026]判斷所述工件的溫度場分布數(shù)據(jù)是否異常；
[0027]若所述工件的溫度場分布數(shù)據(jù)異常，則發(fā)出告警信息。
[0028]具體的，實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值，并確定在對工件進(jìn)行切割后工件各位置的壓力值信息，包括:
[0029]實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值；
[0030]若一位置的壓力值在一預(yù)設(shè)時間內(nèi)未變化，則將所述位置的壓力值確定為對工件進(jìn)行切割后該位置的壓力值信息。
[0031 ]具體的，根據(jù)工件各位置的壓力值信息，確定工件各位置是否發(fā)生變形，包括:
[0032]根據(jù)工件各位置的壓力值信息、各位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力和預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值，確定工件各位置是否發(fā)生變形。
[0033]具體的，根據(jù)工件各位置的壓力值信息、各位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力和預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值，確定工件各位置是否發(fā)生變形，包括:
[0034]根據(jù)公式:AF= Fe-Fp,確定一位置的壓力值Fe與一位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力Fp的差值A(chǔ)F;
[0035]若Δ F < Fo，確定工件該位置處未發(fā)生變形;若Δ F>Fo，確定工件該位置處發(fā)生變形;其中，F(xiàn)o為所述預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值。
[0036]具體的，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描，包括:
[0037]步驟1、控制激光切割頭以預(yù)先設(shè)置的離焦量、激光功率、掃描速度、掃描間隔、同軸氣體壓力對工件表面發(fā)生變形位置進(jìn)行激光掃描；
[0038]步驟2、控制激光切割頭停止掃描；
[0039]控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償，包括:
[0040]步驟3、控制氣體冷卻裝置以預(yù)先設(shè)置的氣體壓力向工件激光掃描區(qū)域噴射氬氣流，使得工件激光掃描區(qū)域冷卻，以對工件位置進(jìn)行上凸變形補償；
[0041 ]所述應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，還包括:
[0042]重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，直至Δ F < Fo。
[0043]此外，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描，包括:
[0044]步驟1、控制激光切割頭以預(yù)先設(shè)置的離焦量、激光功率、掃描速度、掃描間隔、同軸氣體壓力對工件表面發(fā)生變形位置進(jìn)行激光掃描；
[0045]步驟2、控制激光切割頭停止掃描；
[0046]控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償，包括:
[0047]步驟3、控制氣體冷卻裝置以預(yù)先設(shè)置的氣體壓力向工件激光掃描區(qū)域的背面噴射氬氣流，使得工件激光掃描區(qū)域的背面冷卻，以對工件位置進(jìn)行下凹變形補償；
[0048]所述應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，還包括:
[0049]重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，直至Δ F < Fo。
[0050]本發(fā)明實施例提供的一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)及方法，在工件表面分布壓緊多個壓力傳感裝置，能夠感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息。從而在獲知該壓力值信息后，在確認(rèn)工件某位置發(fā)生變形后，可以控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。從而實現(xiàn)了對工件位置進(jìn)行變形補償，避免了當(dāng)前激光切割容易使工件發(fā)生變形，導(dǎo)致工件切割精度降低，工件質(zhì)量較差甚至報廢的問題。
【附圖說明】
[0051]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0052]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的激光切割TC4鈦合金熱成形三維工件后，工件變形形成間隙示意圖；
[0053]圖2為本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖3為本發(fā)明實施例中的壓力傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法的流程圖一；
[0056]圖5為本發(fā)明實施例提供的一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法的流程圖二；
[0057]圖6為本發(fā)明實施例提供的切割路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0058]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0059]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，包括:工件加工平臺101、激光切割頭102、紅外相機裝置103、氣體冷卻裝置104、壓力傳感裝置105、信號隔離及調(diào)理電路106、信號采集電路107、中央處理控制器108。
[0060]該工件加工平臺101上放置有工件109，在該工件109的表面分布壓緊多個該壓力傳感裝置105。該壓力傳感裝置105與信號隔離及調(diào)理電路106連接。該信號隔離及調(diào)理電路106與該信號采集電路107連接;該信號采集電路107與該中央處理控制器108連接。
[0061 ] 該中央處理控制器108還與該激光切割頭102、紅外相機裝置103、氣體冷卻裝置分另Ij 104連接，以對該激光切割頭102、紅外相機裝置103、氣體冷卻裝置104分別進(jìn)行控制。該激光切割頭102設(shè)置于該工件109上方，該氣體冷卻裝置104和紅外相機裝置103設(shè)置于該激光切割頭102處，例如可以在激光切割頭102的兩側(cè)，但不僅局限于此。
[0062]該中央處理控制器108可以控制該激光切割頭102對工件109進(jìn)行切割。
[0063]該壓力傳感裝置105可以感應(yīng)工件109各位置在激光切割后的壓力值信息。
[0064]該中央處理控制器108還可以根據(jù)該壓力值信息，控制激光切割頭102對工件109表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置104對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。
[0065]值得說明的是，如圖3所示，該壓力傳感裝置105可以包括壓板51、壓力傳感器52、支撐柱53以及夾具底板54。其中，該壓板51的第一表面與該工件109接觸壓緊。該壓板51的第一表面的對面為第二表面，該第二表面與該壓力傳感器52連接。該壓力傳感器52通過該支撐柱53與該夾具底板54連接。
[0066]值得說明的是，該壓力傳感器52可以為100N的壓力傳感器。
[0067]另外，該信號隔離及調(diào)理電路106可以將壓力傳感器52的信號進(jìn)行放大、調(diào)理和隔離，此處屬于信號的具體處理問題，在本發(fā)明實施例中不再贅述。
[0068]上述的氣體冷卻裝置104可以在切割區(qū)域增加冷卻效果，減小激光切口部位高溫區(qū)對零件產(chǎn)生的熱影響，而導(dǎo)致的熱變形。
[0069]本發(fā)明實施例提供的一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，在工件表面分布壓緊多個壓力傳感裝置，能夠感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息。從而在獲知該壓力值信息后，在確認(rèn)工件某位置發(fā)生變形后，可以控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描；在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。從而實現(xiàn)了對工件位置進(jìn)行變形補償，避免了當(dāng)前激光切割容易使工件發(fā)生變形，導(dǎo)致工件切割精度降低，工件質(zhì)量較差甚至報廢的問題。
[0070]如圖4所示，本發(fā)明實施例提供一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，應(yīng)用于上述圖2所示的應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，該方法包括:
[0071]步驟201、根據(jù)預(yù)先設(shè)置的預(yù)緊力和壓緊順序采用多個壓力傳感裝置將工件進(jìn)行壓緊操作。
[0072]步驟202、控制激光切割頭對工件進(jìn)行切割。
[0073]步驟203、實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值，并確定在對工件進(jìn)行切割后工件各位置的壓力值信息。
[0074]步驟204、根據(jù)工件各位置的壓力值信息，確定工件各位置是否發(fā)生變形。
[0075]步驟205、若工件位置發(fā)生變形，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償。
[0076]本發(fā)明實施例提供的一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，在工件表面分布壓緊多個壓力傳感裝置，能夠感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息。從而在獲知該壓力值信息后，在確認(rèn)工件某位置發(fā)生變形后，可以控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描；在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。從而實現(xiàn)了對工件位置進(jìn)行變形補償，避免了當(dāng)前激光切割容易使工件發(fā)生變形，導(dǎo)致工件切割精度降低，工件質(zhì)量較差甚至報廢的問題。
[0077]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的了解本發(fā)明，下面列舉一個更為詳細(xì)的實施例，如圖5所示，本發(fā)明實施例提供一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，包括:
[0078]步驟301、確定各壓力傳感裝置的壓緊方向和壓緊位置。
[0079]步驟302、根據(jù)各壓力傳感裝置的壓緊位置確定具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置的壓緊順序。
[0080]步驟303、將具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置以該壓緊順序和0.5倍該預(yù)緊力進(jìn)行第一次工件壓緊操作。
[0081]一般情況下，該預(yù)緊力可以為35N至45N，但不僅局限于此。而0.5倍的預(yù)緊力即為該預(yù)緊力的半值。
[0082]步驟304、將具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置以該壓緊順序和0.5倍該預(yù)緊力進(jìn)行第二次工件壓緊操作。
[0083]值得說明的是，上述的壓緊順序一般為從工件中間位置向周邊位置依次壓緊。例如在一正方形板狀的工件表面，可以存在具有同一壓緊方向的5個壓力傳感裝置，分別表不為A、B、C、D、E;其中C壓力傳感裝置位于正方形的中心，其余壓力傳感裝置位于正方形四個角，則該壓緊順序可以為:C一A—B—D—E。根據(jù)上述步驟303-步驟304的壓緊方式，可以避免工件被直接壓緊而損毀。
[0084]步驟305、控制激光切割頭對工件進(jìn)行切割。
[0085]此處，在對工件進(jìn)行切割時，切割速度優(yōu)選高速度，減小熱傳導(dǎo)導(dǎo)致的工件溫度上升。
[0086]另外，如圖6所示，根據(jù)溫度場望小特性原則，可以將常規(guī)的切割軌跡路徑61，拆分為在最易變形點62開始分為兩條路徑(分別為圖6中的路徑63和路徑64)，使得該處的溫度累級效應(yīng)變小，從而可以減小熱變形。
[0087]步驟306、實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值。
[0088]步驟307、若一位置的壓力值在一預(yù)設(shè)時間內(nèi)未變化，則將該位置的壓力值確定為對工件進(jìn)行切割后該位置的壓力值信息。
[0089]步驟308、根據(jù)工件各位置的壓力值信息、各位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力和預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值，確定工件各位置是否發(fā)生變形。
[0090]此處的步驟308具體可以采用如下方式實現(xiàn):
[0091]根據(jù)公式:AF= Fe-Fp,確定一位置的壓力值Fe與一位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力Fp的差值Δ F。
[0092]若Δ F < Fo，確定工件該位置處未發(fā)生變形;若Δ F>Fo，確定工件該位置處發(fā)生變形;其中，F(xiàn)o為該預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值。
[0093]步驟309、在工件位置發(fā)生變形時，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償。
[0094]此處，工件位置發(fā)生的變形包括兩種，一種為工件位置發(fā)生上凸變形，則該步驟309可以通過如下步驟實現(xiàn):
[0095]步驟1、控制激光切割頭以預(yù)先設(shè)置的離焦量、激光功率、掃描速度、掃描間隔、同軸氣體壓力對工件表面發(fā)生變形位置進(jìn)行激光掃描。
[0096]該離焦量可以為60mm，激光功率可以為1000W，掃描速度可以為3m/min，掃描間隔可以為2_。另外，同軸氣體可以為氬氣，氣體壓力為0.2Mpa，通過上述參數(shù)可以使得工件加熱速度較快，可以在工件厚度方向產(chǎn)生大溫度梯度。
[0097]步驟2、控制激光切割頭停止掃描。
[0098]步驟3、控制氣體冷卻裝置以預(yù)先設(shè)置的氣體壓力向工件激光掃描區(qū)域噴射氬氣流，使得工件激光掃描區(qū)域冷卻，以對工件位置進(jìn)行上凸變形補償。
[0099]在進(jìn)行冷卻掃描時，該氣體壓力可以為1.2Mpa。
[0100]重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，直至AF SF0。
[0101]另一種情況，工件位置可以發(fā)生下凹變形，則該步驟309可以通過如下步驟實現(xiàn):
[0102]步驟1、控制激光切割頭以預(yù)先設(shè)置的離焦量、激光功率、掃描速度、掃描間隔、同軸氣體壓力對工件表面發(fā)生變形位置進(jìn)行激光掃描。
[0103]該離焦量可以為60mm，激光功率可以為1000W，掃描速度可以為3m/min，掃描間隔可以為2_。另外，同軸氣體可以為氬氣，氣體壓力為0.2Mpa，通過上述參數(shù)可以使得工件加熱速度較快，可以在工件厚度方向產(chǎn)生大溫度梯度。
[0104]步驟2、控制激光切割頭停止掃描。
[0105]步驟3、控制氣體冷卻裝置以預(yù)先設(shè)置的氣體壓力向工件激光掃描區(qū)域的背面噴射氬氣流，使得工件激光掃描區(qū)域的背面冷卻，以對工件位置進(jìn)行下凹變形補償。
[0106]在進(jìn)行冷卻掃描時，該氣體壓力可以為1.2Mpa。
[0107]重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，直至AF SF0。
[0108]值得說明的是，上述的上凸補償方式和下凹補償方式是基于金屬熱膨脹原理的，即:當(dāng)金屬工件溫度均勻上升，沿長度方向的熱膨脹也是均勻的。如果金屬部件受熱不均勻，兩側(cè)溫度上升不一致，當(dāng)上側(cè)溫度高于下側(cè)時，金屬部件上側(cè)的膨脹量大于下側(cè)的膨脹量，從而使金屬部件向上彎曲，產(chǎn)生了熱變形。熱變形的規(guī)律是:溫度高的一側(cè)向外凸出，溫度低的一側(cè)向內(nèi)凹進(jìn)，即“熱凸內(nèi)凹”。
[0109]值得說明的是，在上述步驟305和步驟309同時，本發(fā)明實施例還可以:
[0110]控制紅外相機裝置實時監(jiān)測工件的溫度場分布數(shù)據(jù)，并接收紅外相機裝置監(jiān)測的該工件的溫度場分布數(shù)據(jù)。
[0111]判斷該工件的溫度場分布數(shù)據(jù)是否異常。
[0112]若該工件的溫度場分布數(shù)據(jù)異常，則發(fā)出告警信息。
[0113]通過紅外相機監(jiān)測的溫度場分布數(shù)據(jù)，可以作為確定切割參數(shù)和切割軌跡判斷的基準(zhǔn)。
[0114]本發(fā)明實施例提供的一種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，在工件表面分布壓緊多個壓力傳感裝置，能夠感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息。從而在獲知該壓力值信息后，在確認(rèn)工件某位置發(fā)生變形后，可以控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描；在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。從而實現(xiàn)了對工件位置進(jìn)行變形補償，避免了當(dāng)前激光切割容易使工件發(fā)生變形，導(dǎo)致工件切割精度降低，工件質(zhì)量較差甚至報廢的問題。
[0115]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
[0116]本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0117]這些計算機程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0118]這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0119]本發(fā)明中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，其特征在于，包括:工件加工平臺、激光切割頭、紅外相機裝置、氣體冷卻裝置、壓力傳感裝置、信號隔離及調(diào)理電路、信號采集電路、中央處理控制器； 所述工件加工平臺上放置有工件，在所述工件的表面分布壓緊多個所述壓力傳感裝置;所述壓力傳感裝置與所述信號隔離及調(diào)理電路連接;所述信號隔離及調(diào)理電路與所述信號采集電路連接;所述信號采集電路與所述中央處理控制器連接； 所述中央處理控制器還與所述激光切割頭、紅外相機裝置、氣體冷卻裝置分別連接;所述激光切割頭設(shè)置于所述工件上方，所述氣體冷卻裝置和紅外相機裝置設(shè)置于所述激光切割頭處； 所述中央處理控制器用于控制所述激光切割頭對工件進(jìn)行切割； 所述壓力傳感裝置用于感應(yīng)工件各位置在激光切割后的壓力值信息； 所述中央處理控制器還用于根據(jù)所述壓力值信息，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感裝置包括壓板、壓力傳感器、支撐柱以及夾具底板;其中，所述壓板的第一表面與所述工件接觸壓緊;所述壓板的第一表面的對面為第二表面，所述第二表面與所述壓力傳感器連接；所述壓力傳感器通過所述支撐柱與所述夾具底板連接。3.—種應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1至2任一項所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的系統(tǒng)，所述方法包括: 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的預(yù)緊力和壓緊順序采用多個壓力傳感裝置將工件進(jìn)行壓緊操作； 控制激光切割頭對工件進(jìn)行切割； 實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值，并確定在對工件進(jìn)行切割后工件各位置的壓力值信息； 根據(jù)工件各位置的壓力值信息，確定工件各位置是否發(fā)生變形； 若工件位置發(fā)生變形，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描;在激光掃描后，控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的預(yù)緊力和壓緊順序采用多個壓力傳感裝置將工件進(jìn)行壓緊操作，包括: 確定各壓力傳感裝置的壓緊方向和壓緊位置； 根據(jù)各壓力傳感裝置的壓緊位置確定具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置的壓緊順序; 將具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置以所述壓緊順序和0.5倍所述預(yù)緊力進(jìn)行第一次工件壓緊操作； 將具有同一壓緊方向的各壓力傳感裝置以所述壓緊順序和0.5倍所述預(yù)緊力進(jìn)行第二次工件壓緊操作。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，在控制激光切割頭對工件進(jìn)行切割和對工件位置進(jìn)行變形補償時，還包括: 控制紅外相機裝置實時監(jiān)測工件的溫度場分布數(shù)據(jù)，并接收紅外相機裝置監(jiān)測的所述工件的溫度場分布數(shù)據(jù)； 判斷所述工件的溫度場分布數(shù)據(jù)是否異常； 若所述工件的溫度場分布數(shù)據(jù)異常，則發(fā)出告警信息。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值，并確定在對工件進(jìn)行切割后工件各位置的壓力值信息，包括: 實時接收壓力傳感裝置感應(yīng)到的工件各位置的壓力值； 若一位置的壓力值在一預(yù)設(shè)時間內(nèi)未變化，則將所述位置的壓力值確定為對工件進(jìn)行切割后該位置的壓力值信息。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，根據(jù)工件各位置的壓力值信息，確定工件各位置是否發(fā)生變形，包括: 根據(jù)工件各位置的壓力值信息、各位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力和預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值，確定工件各位置是否發(fā)生變形。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，根據(jù)工件各位置的壓力值信息、各位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力和預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值，確定工件各位置是否發(fā)生變形，包括: 根據(jù)公式:AF = Fe-Fp,確定一位置的壓力值Fe與一位置處的壓力傳感裝置的預(yù)緊力Fp的差值A(chǔ)F; 若Δ F < Fo，確定工件該位置處未發(fā)生變形;若△ F>Fo，確定工件該位置處發(fā)生變形;其中，F(xiàn)o為所述預(yù)先設(shè)置的臨界補償閾值。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描，包括: 步驟1、控制激光切割頭以預(yù)先設(shè)置的離焦量、激光功率、掃描速度、掃描間隔、同軸氣體壓力對工件表面發(fā)生變形位置進(jìn)行激光掃描； 步驟2、控制激光切割頭停止掃描； 控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償，包括: 步驟3、控制氣體冷卻裝置以預(yù)先設(shè)置的氣體壓力向工件激光掃描區(qū)域噴射氬氣流，使得工件激光掃描區(qū)域冷卻，以對工件位置進(jìn)行上凸變形補償； 所述應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，還包括: 重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，直至Δ F < Fo。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，其特征在于，控制激光切割頭對工件表面進(jìn)行激光掃描，包括: 步驟1、控制激光切割頭以預(yù)先設(shè)置的離焦量、激光功率、掃描速度、掃描間隔、同軸氣體壓力對工件表面發(fā)生變形位置進(jìn)行激光掃描； 步驟2、控制激光切割頭停止掃描； 控制氣體冷卻裝置對工件激光掃描區(qū)域或者激光掃描區(qū)域的背面進(jìn)行冷卻掃描，以對工件位置進(jìn)行變形補償，包括: 步驟3、控制氣體冷卻裝置以預(yù)先設(shè)置的氣體壓力向工件激光掃描區(qū)域的背面噴射氬氣流，使得工件激光掃描區(qū)域的背面冷卻，以對工件位置進(jìn)行下凹變形補償； 所述應(yīng)用激光切割及校正工件的方法，還包括: 重復(fù)執(zhí)行步驟I至步驟3，直至Δ F < Fo。
【文檔編號】B23K26/70GK105834594SQ201610282354
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】段愛琴, 鞏水利, 陳新松, 陳俐, 王彬
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所