[实用新型]一种用于激光材料加工的非同轴定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光材料加工中精确定位的装置，属于材料加工领域。

背景技术

对加工点的准确定位，是完成激光加工的基本要求，如激光切割氧化铝镀银电极时需要严格按照所镀电极边缘进行切割，以及在激光焊接中需要将激光束的中心对准焊缝中心。现有激光加工定位方法及装置主要使用同轴He-Ne激光进行加工点定位并进行加工路径的空走，定位精度差，无法完成高质量的激光加工及精密加工，主要原因有：(1)由于定位He-Ne激光亮度高和人眼分辨率的限制，通过人眼不容易同时清晰地观察到材料上激光定位点及其周围的微细图案；(2)由于定位激光具有一定光斑大小，且与实际加工激光光斑不一致，所以很难确定定位激光的中心是否与既定加工路径中心重合，以及激光切割过程中的补偿；(3)实际应用中，同轴定位激光会由于各种原因与实际加工激光发生光轴偏离现象，重新校正过程复杂。因此，目前现行的同轴He-Ne激光的定位方法及装置无法满足对加工材料某一绝对位置的精准定位要求(如印有微电路的非金属电路基板的激光加工)，设计并发明用于激光束对加工点精确定位的方法及装置具有非常重要的实用价值和需求意义。实用新型专利CN2535180中提到了同轴定位系统，该系统通过加入与激光束同轴的CCD成像系统完成精确定位，但这种方法需要改动现有激光加工头的构造，整个定位系统复杂，对现有激光加工头的改装困难，不利于推广。发明专利CN1640607中提出了激光焊接时采用双CCD成像定位系统在焊接前对工件进行校准定位，这种方法无法观测加工路径过程中激光是否按照希望的路径进行加工，不适合复杂图案的激光加工(如切割复杂图案)过程，且该方法仅对具有和标准件相同外形的材料才适用，对材料的外形前期准备要求高。此外，上述两种装置的投资大，不利于产品推广。

因此，需要寻找一种操作简单、适用范围广、不必改变现有激光加工头的构造、可直观定位并调整加工路径的精确定位方法及装置是十分必要的，用以满足激光对材料包括切割、焊接以及辐照等各类加工精确定位的工艺要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于激光材料加工的非同轴精确定位加工点的装置，利用现有激光加工机床高定位精度和重复定位精度的特点，实现在计算机和激光加工机床的共同控制下对工件进行精确定位。该方法及装置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，提高了劳动生产率和成品率，减轻了劳动强度。

为了达到上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。包括有CCD摄像机、图像采集卡、能够将计算机的控制指令转换为控制CCD摄像机的指令格式的控制电路、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。所述的固定装置包括有可调倾斜块、第二转接板、第三转接板和用于与激光加工头固定连接的第一转接板。其中：可调倾斜块的一端与第一转接板固定连接，另一端与第二转接板固定连接。CCD摄像机与第二转接板固定连接；第三转接板固定连接在第二转接板的下侧，照明光源固定连接在第三转接板上。控制电路固定连接在第一转接板上。通过本固定装置可以使CCD摄像机、LED照明光源和控制电路刚性的固定在激光加工头上，随激光加工头一同做X，Y，Z轴的平动以及C轴的转动。控制电路的一端与CCD摄像机的控制接口相连，另一端与计算机相连；计算机还通过图像采集卡与CCD摄像机的图像输出接口相连。

使用上述的非同轴定位装置的，通过二次定位的方法来完成工件加工点的定位，基本过程是：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以及激光加工的加工线宽，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加工要求并调整加工路径、加工补偿和工件位置直至符合加工要求，最后根据CCD摄像机的激光加工头的相对位置移动激光加工头到CCD摄像机的位置，进行最终的激光加工。

其具体过程如下：

1)用激光加工头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在“十字”图案中心位置时的位置坐标a；