[发明专利]非接触式铸造锭的激光标刻设备、工作方法及模拟方法

权利要求书

1.非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：其包括：三向进给系统、直线机构、摆台(7)、激光标刻单元、三维线激光扫描仪(10)、整机底座(12)；

三向进给系统包括X向进给系统、Y向进给系统、Z向进给系统，直线直线机构对应地包括X轴执行机构(1)、Y轴执行机构(3)、Z轴执行机构(2)，三向进给系统分别驱动对应的直线机构，其中X向进给系统、Z向进给系统、X轴执行机构、Z轴执行机构在整机底座上，Y向进给系统、Y轴执行机构垂直于整机底座；

摆台与Y轴执行机构连接并进行上下左右方向的摆动，激光标刻单元包括激光标刻头(8)和激光标刻头支架(9)，激光标刻头通过激光标刻头支架固定到摆台，三维线激光扫描仪固定到激光标刻头支架。

2.根据权利要求1所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：所述X向进给系统、Y向进给系统、Z向进给系统均包括滚珠丝杠副、伺服电机。

3.根据权利要求2所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：所述滚珠丝杠副的型号是SFU2510-4。

4.根据权利要求1-3任一项所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：在所述滚珠丝杠副的轴肩上安装垫片。

5.根据权利要求4所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：所述Y轴执行机构具有Y轴执行机构底座(11)，其安装在Z轴执行机构上，Z轴执行机构安装在X轴执行机构上，X轴执行机构安装在整机底座上。

6.根据权利要求5所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：所述Y向进给系统的Y轴伺服电机(5)通过联轴器(4)与Y轴执行机构连接，所述X向进给系统的X轴伺服电机通过联轴器与X轴执行机构连接，所述Z向进给系统的Z轴伺服电机通过联轴器与Z轴执行机构连接。

7.根据权利要求6所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：所述摆台包括：摆台支架(71)、相互垂直的A轴(72)、B轴(73)，A轴、B轴安装在摆台支架上，A轴绕X轴旋转，B轴绕Y轴旋转，摆台支架围绕A轴、B轴旋转来找到铸造锭平面的垂直方向，A轴通过A轴伺服电机驱动，B轴通过B轴伺服电机(6)驱动。

8.根据权利要求1所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备，其特征在于：该设备还包括机柜，其设置在整机底座的后方。

9.根据权利要求7所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备的工作方法，其特征在于：该工作方法包括以下步骤：

(1)滚珠丝杠副在安装时通过滚珠丝杠轴肩处安装垫片进行定位预紧；

(2)通过三维线激光扫描仪扫描铸造锭的表面情况；

(3)通过平面方程计算铸造锭平面的法向量，经过摆台的A、B轴旋转找到铸造锭平面的垂直方向；

(4)通过X向进给系统、Y向进给系统、Z向进给系统联动实现标刻面的定位与对焦，完成标刻。

10.根据权利要求7所述的非接触式铸造锭的激光标刻设备的模拟方法，其特征在于：该模拟方法采用有限元分析法，其包括：Y轴滚珠丝杠副的有限元分析、摆台支架的有限元分析、Y轴执行机构的有限元分析。