[发明专利]一种矩形工件位置和角度测量方法

摘要

一种矩形工件位置和角度测量方法，包括，1)采用二维形状测量传感器，随激光切割头在切割范围内X轴或Y轴方向平面移动，传感器光线竖直向下照射在钢板的边部，与X轴方向成角度θ，获取钢板边沿轮廓；2)第一次测量得到矩形片料左、右边沿位置值；3)平移扫描测量矩形片料长边，对矩形片料长边边沿位置进行采样，记录机床坐标位置；4)利用长边边沿数据样本，用二点直线法或最小二乘法拟合直线，计算矩形片料长边和X轴的偏角；5)利用左右边沿值与理论左右边沿值进行对比，推算矩形片料在X、Y轴方向偏移量；6)将计算得到的偏角和X、Y偏移值传输给数控系统对工件坐标系进行补偿；7)数控系统使用补偿后的工件坐标系开始激光切割加工。

主权项

1.一种矩形工件位置和角度测量方法，其特征是，包括，1)采用一个二维形状测量传感器，安装在激光切割头上，激光切割头安装于三轴数控机床的Z轴，传感器随激光切割头在切割范围内X轴或Y轴方向平面移动，传感器的光线竖直向下照射在钢板的边部，光线与X轴方向成一角度θ，获取钢板边沿轮廓；在传感器安装好后，对传感器的安装位置进行标定，即传感器中心点和激光切割头的喷嘴中心点的相对位置，这样就可以通过数控机床Z轴的移动来精确控制传感器光线的照射位置；2)第一次测量将待切割的矩形片料在数控机床切割工位上放置好，控制传感器位于矩形片料角部上方，触发传感器进行第一次测量，得到矩形片料的左边沿和右边沿位置值；3)平移扫描测量矩形片料长边激光切割头携带传感器沿X轴方向平移，移动过程中以一定时间间隔或距离间隔触发多次测量，对矩形片料的长边边沿位置进行采样，同时实时记录采样时的数控机床X轴坐标位置；4)利用测量得到的矩形片料长边边沿数据样本，用二点直线法或最小二乘法拟合直线，计算矩形片料长边和X轴的偏角；5)利用步骤2)测量得到的矩形片料左右边沿位置值，与理论左右边沿位置值进行对比，推算矩形片料在X、Y轴方向的偏移量；6)将步骤4)计算得到的偏角和步骤5)得到的X、Y偏移值传输给数控机床控制系统，对数控机床的理论工件坐标系进行补偿；7)数控机床控制系统使用补偿后的工件坐标系开始激光切割加工；其中：步骤4)中偏角δ的计算，采用两点直线法，取矩形片料长边上两个位置的边部测量值，连接两次测量的边沿点A1和A2而形成的直线A1A2，认为是矩形片料的长边即X′轴，在三角形ΔA1A2D中，由三角函数关系可推导，从而，式中，L1和L2分别为两次测量的传感器的左边沿位置读数，x1和x2分别为两次测量的实时数控机床X轴坐标值，θ为传感器光线相对于X轴的安装角度；或者，采用多点测量、然后用最小二乘法来拟合长边；假设拟合直线表示为直线方程y＝a0+a1x，式中有两个待定参数，a0代表截距，a1代表斜率；对于等精度测量所得到的N组数据(xi，yi)，i＝1，2……，N，xi值被认为是准确的，所有的误差只联系yi；以左边沿读数L1在Y方向的投影作为Lisinθ作为直线的yi，以N次测量的实时机床坐标值为xi，计算最小二乘法拟合的直线方程的斜率：根据直线斜率与倾斜角的关系得出：δ＝tan‑1a1接下来计算偏移Δx和Δy；及根据以上计算公式，计算机系统将计算得到的Δx、Δy和δ传输给数控机床控制系统，补偿理论工件坐标系，找正零件后进行加工作业，确保零件的加工尺寸精度。