[发明专利]一种六轴五联动机床的激光加工头空间位置标定方法

说明书

本发明提供一种六轴五联动机床的激光加工头空间位置标定方法，解决六轴五联动机床的激光焦点与C轴回转中心坐标难以找准，对后续加工精度产生影响的问题。本发明方法在C轴转台上设置检测平板，激光焦点在高精度检测平板上刻画出各轴的运动轨迹，然后通过视觉界面捕捉各交点的坐标，从而得到C轴转台的XYZ机床坐标，从而建立激光焦点与C轴的坐标关系，该方法测量的各点坐标为实际激光焦点位置，准确度较高。

技术领域

本发明属于激光加工领域，具体涉及一种六轴五联动机床的激光加工头空间位置标定方法。

背景技术

激光加工技术由于具有非接触、近似“冷加工”、无污染和材料适用性广等优点，已成为航空、航天等领域大型构件的关键加工技术。激光加工时，需准确标定激光焦点与各轴间的相对位置关系，为后续零部件加工奠定基础。

在实际的工程应用中，对于部分机床结构，激光机床不能带动光学部件使激光焦点移动到转台中心，使得激光焦点的位置不满足加工要求，例如，六轴五联动激光机床采用立铣式结构，C轴安装于X轴的滑鞍上，X轴带动C轴进行直线运动；Y轴和X轴独立，Z轴安装于Y轴滑鞍上，Y轴带动Z轴进行直线运动；光学传输系统通过大理石安装板与Z轴滑鞍连接，Z轴带动光学传输系统上下运动；机床X/Y/Z/A/B轴进行插补实现五轴联动，但是，C轴作为分度轴不与其他轴进行联动，C轴转台中心与激光焦点的位置存在偏差，难以找准，对后续的加工精度产生影响。

发明内容

本发明提供一种六轴五联动机床的激光加工头空间位置标定方法，解决六轴五联动机床的激光焦点与C轴回转中心坐标难以找准，对后续加工精度产生影响的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种六轴五联动机床的激光加工头空间位置标定方法，包括以下步骤：

步骤一、在六轴五联动机床的激光加工头上设置激光焦点位置标定装置，所述激光焦点位置标定装置包括测距传感器和视觉相机；

步骤二、在六轴五联动机床的C轴转台台面上设置检测平板；

步骤三、移动测距传感器，调整检测平板的空间姿态，使其表面与XY轴的平面平行；

步骤四、调节激光加工头的位置，将激光光束垂直于检测平板，使激光焦点落于检测平板表面；

步骤五、调节视觉相机的成像面位置，使得视觉相机在激光焦点处成像清晰；

步骤六、旋转C轴转台，激光加工头出射的激光束在检测平板上形成一圆形轨迹；

步骤七、移动六轴五联动机床的X轴和Y轴，使得激光束在检测平板上形成两条平行线，两条平行线均与圆形轨迹相交，得到四个交点J1、J2、J3、J4；

步骤八、移动六轴五联动机床的X轴和Y轴，通过视觉相机寻找四个交点，使得视觉界面中的激光焦点分别与交点J1、J2、J3、J4重合，并读取视觉界面中激光焦点与交点J1、J2、J3、J4重合时的坐标(x₁，y₁)、(x₂，y₁)、(x₃，y₂)、(x₄，y₂))；

步骤九、通过四个激光焦点的坐标，得到C轴回转中心的X和Y坐标；

步骤十、调节激光加工头的位置，使激光束轴线与C轴转台的台面平行，移动Z轴，使视觉界面中的激光焦点与C轴转台端面重合，得到C轴回转中心的z轴坐标，进而得到C轴转台的XYZ机床坐标(x，y，z)，从而建立了激光焦点与C轴的坐标关系。