[发明专利]一种复合加工中采用CCD重拾工件坐标方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，更具体的说，特别涉及一种复合加工中采用CCD重拾工件坐标方法。

背景技术

数冲冲床在加工零件时加工精度高，加工质量稳定，批量生产中效率高，而且能加工多种复杂的孔型和进行各种成型加工，加工的产品多样化、低成本，较强的加工能力。但数冲冲床在加工零件时受模具的限制，当零件上有较复杂的轮廓或没有合适的模具时，数冲冲床就不能够满足生产了，另外数冲冲床加工大零件的外形复杂轮廓也相对困难，加工外轮廓出现连续冲切痕迹。

激光切割具有切割速度快、精度高、效率高等优点，能完成各种复杂结构的加工，不受图形的限制，比较节省材料。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，切割表面光洁美观。但当零件上有较多的圆孔需要加工时，激光切割效率下降，运行成本增高，而且激光切割无法进行成型加工。

当要加工的零件圆孔数量多、轮廓复杂、异型图案、具有成型样式时，采用单一的机器明显无法满足加工要求。这就需要对数冲加工和激光切割加工这两道工序综合起来进行复合加工了，但是复合加工中会存在工件二次装夹后的位置偏差，造成两道工序的轨迹偏离理想的精度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种复合加工中采用CCD重拾工件坐标方法，能够消除二次装夹的位置偏差。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种复合加工中采用CCD重拾工件坐标方法，该方法采用的系统包括切割头、CCD摄像头、控制模块和CCD测量分析模块，具体方法步骤如下：

步骤S1：将数冲加工后的工件坐标系记为原工件坐标系，并将所述工件装夹在激光切割机床上，则确定原工件坐标系在机床坐标系上的位置；

步骤S2：在所述工件上选择两个不在同一直线上、待测量的圆孔即第一圆孔和第二圆孔，则得到两个圆孔的圆心在当前工件坐标系上的坐标，分别设为(d,c)和(b,a)，以及得到两个圆孔的圆心在机床坐标系上的坐标分别设为(X1,Y1)和(X2,Y2)；

步骤S3：将CCD摄像头安装于激光切割机床的切割头上，控制模块控制切割头运动，使其上的CCD摄像头粗定位到预先选择待测量的第一圆孔上方；

步骤S4：控制模块向CCD测量分析模块发出测量指令，CCD测量分析模块收到测量指令后给CCD摄像头一个触发信号，CCD摄像头对第一圆孔进行拍照，并将第一圆孔的照片输出给CCD测量分析模块；

步骤S5：CCD测量分析模块根据接收到第一圆孔的照片，获取第一圆孔的圆心图像坐标值记为(J1,K1)，并将此坐标值传送给控制模块存储；同时控制模块还存储拍照时切割头的坐标值记为(X11,Y11)；

步骤S6：控制模块再次控制切割头运动，使CCD摄像头粗定位到预先选择待测量的第二圆孔上方；

步骤S7：重复步骤S4～S5，控制模块得到第二圆孔的圆心图像坐标值记为(J2,K2)，以及此时切割头的坐标值记为(X12,Y12)；

步骤S8：控制模块根据接收到所述第一圆孔和第二圆孔圆心图像坐标值，计算当前工件坐标系的旋转偏差值和工件原点在机床坐标系上的坐标，具体过程如下：

步骤S81：根据公式(1)计算当前工件坐标系的旋转偏差值β：

β＝arctan(∣Y2-Y1∣/∣X2-X1∣)-arctan(∣a-c∣/∣b-d∣)(1)

根据公式(2)计算第一圆孔和第二圆孔的圆心在机床坐标系上的坐标值：

其中，Lx和Ly分别为CCD摄像头相对于切割头在X轴和Y轴的偏置量，为已知量；M为CCD摄像头的像素当量值，为已知量；

将公式(2)带入公式(1)即可得到当前工件坐标系的旋转偏差值；

步骤S82：根据步骤S81得到的第一圆孔在机床坐标系上的坐标(X1,Y1)，根据公式(3)计算工件原点在机床坐标系上的坐标(X,Y)：

步骤S9：控制模块控制切割头将机床的加工原点定位到所述工件原点坐标上(X、Y)上，并根据所述旋转偏差值β得到当前工作坐标系在机床坐标系上的位置，修正当前工件坐标系，使其与原工件坐标系重合。

所述步骤S5中，CCD测量分析模块通过黑白分析原理拾取工件上圆孔轮廓物象，根据圆轮廓测量出其圆心在CCD图像中的坐标值。

所述步骤S5中，若控制模块在设定时间内接收不到圆心图像坐标值，则默认CCD摄像头拍摄不到圆孔，并发出报警提示。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：