[发明专利]一种基于视觉误差补偿的激光辅助校正方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于视觉误差补偿的激光辅助校正装置，所述装置包括激光模块、视觉检测模块、信号传输模块和中央处理模块。激光模块用于发射激光束，在需要加工的材料表面辐射出激光轨迹；视觉检测模块用于检测激光轨迹位置数据、视觉测量标记点位置数据和材料边界位置数据，所述视觉检测模块设置于材料正上方，且与所述激光模块同轴安装；信号传输模块用于将所检测到的位置数据传输至中央处理模块。本发明还公开了上述激光辅助校正方法。此装置和方法可保证在不停机的前提下连续的进行生产和位置校正，提高了激光辅助在金属材料加工运用中的实际意义。

技术领域

本发明属于金属成形领域，具体涉及一种基于视觉误差补偿的激光辅助校正方法及装置。

背景技术

基于市场的快速变化，对高性能、高增值零部件的需求呈现指数级别增长；轻量化已经成为了各大工业领域关注的重中之重。由此，大量的新型金属加工工艺被提出及研究。热辅助成形作为其中的核心技术之一，采取了多种模式进行加工，而采用激光作为能量源的激光辅助成形技术，具有反应快速、成形准确、对设备改造程度低等优点，保证了所制造的零部件可以具有良好的机械性能及表面光洁度，同时在制造过程中减少材料消耗、硬件升级成本，完全不影响产率，这些优势是众多传统工艺及附加工艺难以达到的。

然而，在激光辅助成形过程中，存在一难以攻克的弊端，即为复杂的加工环境下，激光、金属材料和机加工系统的协同工作问题。以金属冲压过程为例，巨大的冲击力让材料发生位移，这会导致预先预热辐射的激光轮廓难以被完美的加工，导致了偏差、零件表面缺陷、质量降低、甚至让激光辅助的效果完全消失，此问题会极大地影响激光辅助成形工艺的实用性。

目前，要解决上述问题，只可以采用极为被动的基于零件的分析补偿过程：当零件生产完毕之后，用已完成的零件作为标准，判断零件上的激光加温痕迹和实际加工痕迹的偏差，再进行手工的调节激光/材料位置，此过程极为低效且效果不佳，原因如下：

1.金属成形过程为连续过程，实际获得零件滞后过大，平均已经消耗了4-8个工位或以上，导致了巨大的工时浪费；

2.连续过程导致在获得参照零件之前，所有的后续零件质量皆不可保证，极大的浪费了原材料；

3.材料及加工过程中的误差是累计叠加的，现有的参照零件已经不可以代表现时材料状态，导致修正意义不大；

4.多次反复的停机矫正、大量的消耗生产时间、反而提高了制造成本、不具有实际意义。

综上所述，如何解决、或实时监控材料的位置状态，是激光辅助成形过程的基础，如不解决此核心问题，激光辅助成形带来的经济效益和良好性能影响将会大打折扣。

发明内容

针对目前在金属加工领域的激光辅助成形工艺存在的由于震动、设备干涉、环境影响而造成的材料偏移问题，本发明提供了一种基于视觉误差补偿的激光辅助校正方法及装置。

激光辅助工艺，为激光加温、打标、蚀刻、抛光等，需要在材料特定位置上进行的某种激光辅助成形工艺；也可以为某种前处理工艺，为后续的冲压、拉拔、铣削等金属加工工艺。金属成形方法，除金属冲压方式外，还包括一切采用激光辅助作为前序工艺的金属拉伸、完全、机加工、抛光、铣削等金属加工方式。成形设备可为各类冲床、机床、CNC等金属成形设备。本发明核心工作在于协同激光及金属加工的过程，适用于各类加工技术。

本发明提出一种基于视觉误差补偿的激光辅助校正装置，其包括激光模块、视觉检测模块、信号传输模块和中央处理模块，其中，

激光模块，用于发射激光束，在需要加工的材料表面辐射出激光轨迹；

视觉检测模块，用于检测激光轨迹位置数据、视觉测量标记点位置数据和材料边界位置数据；

信号传输模块，用于将所检测到的位置数据传输至中央处理模块；