申请/专利权人：中科和光(天津)应用激光技术研究所有限公司

申请日：2018-12-17

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN109807472B

主分类号：B23K26/38

分类号：B23K26/38;B23K26/03;B23K26/70

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.06.21#实质审查的生效;2019.05.28#公开

摘要：本发明提供了一种可远距离操控的激光切割设备，包括激光切割装置、图像采集装置、可调节安装架，所述激光切割装置、图像采集装置都通过通讯装置连接上位机；所述可调节支架包括固定座、以及安装在固定座上的调节支臂，所述激光切割装置和图像采集装置都安装在调节支臂上，所述调节支臂上设有调节装置和滑台，通过调节装置调节滑台的位置，所述激光切割装置和图像采集装置都安装在滑台上，通过调节装置调节滑台的位置，进而调节激光切割装置和图像采集装置的位置。本发明所述的可远距离操控的激光切割设备，设备操作简单、智能化程度高；可通过信号线、电源线和通讯线路的连接，实现远距离切割。

主权项：1.一种可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：包括激光切割装置4、图像采集装置、可调节支架，所述激光切割装置4、图像采集装置都通过通讯装置连接上位机；所述可调节支架包括固定座、以及安装在固定座上的调节支臂，所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在调节支臂上，所述调节支臂上设有调节装置和滑台，通过调节装置调节滑台的位置，所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在滑台上，通过调节装置调节滑台的位置，进而调节激光切割装置4和图像采集装置的位置；所述图像采集装置为工业相机5，所述工业相机5固定安装在安装结构上，所述安装结构安装在竖向调节板8上，所述竖向调节板8通过螺栓固定在X轴调节支臂1的滑台上；所述竖向调节板8上设有竖向调节孔，所述安装结构通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，通过调节螺栓调节安装结构的高度；所述安装结构包括固定板12、L型板13、角度微调板10、升降板9，所述固定板12与L型板13、工业相机5之间通过螺栓固定安装，所述L型板13的另一条边通过螺栓固定在角度微调板10上，所述角度微调板10通过螺栓固定在升降板9上，所述升降板9通过调节螺栓固定在竖向调节板8上；所述角度微调板10上设有三个同圆心的弧形调节孔1001，所述L型板13上设有与所述弧形调节孔1001对应的固定孔，每个固定孔与弧形调节孔1001之间都通过螺栓固定；通过弧形调节孔1001调节L型板13的竖向角度；三个弧形调节孔1001的中心位置通过螺栓与L型板13固定；所述角度微调板10竖向固定在升降板9上，所述升降板9为L型钢板，所述升降板9的一条边通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，另一条边水平设置，所述角度微调板10的底部通过螺栓固定在升降板9的水平设置在边上；所述升降板9上设有向外凸的凸块，所述凸块设置在竖向调节孔中，所述凸块为两个，调节螺栓设置在上下两个凸块之间，通过所述凸块对升降板9的上下调节进行限位；所述可调节支架包括三个调节支臂，分别为X轴调节支臂1、Y轴调节支臂2、Z轴调节支臂3；所述Z轴调节支臂3固定安装在固定座上，所述Y轴调节支臂2竖向安装在Z轴的滑台上；所述X轴调节支臂1横向安装Y轴调节支臂2的滑台上；所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在X轴调节支臂1的滑台上；所述工业相机5的下方还设有环形光源6，所述环形光源6连接上位机；所述环形光源6安装在环形板11上，所述环形板11通过调节螺栓安装在竖向调节板8的竖向调节孔中，所述环形板11的中间位置设有通孔。

全文数据：一种可远距离操控的激光切割设备技术领域本发明属于远程控制技术领域，尤其是涉及一种可远距离操控的激光切割设备。背景技术智能制造技术已经引起广泛关注。激光切割具有切割速度快、切割效率高、切割面光滑、热影响区域小等优点，已经得到了广泛应用。高空铁塔在安装过程中，会出现安装孔位错位的现象，需要进行高空切割扩孔，传统做法是工人带着切割设备在高空手工操作，效率低，难度大，时间长，且操作人员会面临安全问题。发明内容有鉴于此，本发明旨在提出一种可远距离操控的激光切割设备，以解决现有的切割设备大多需要人工进行直接操作，并不适用于一些特殊工作区域的问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种可远距离操控的激光切割设备，包括激光切割装置、图像采集装置、可调节安装架，所述激光切割装置、图像采集装置都通过通讯装置连接上位机；所述可调节支架包括固定座、以及安装在固定座上的调节支臂，所述激光切割装置和图像采集装置都安装在调节支臂上，所述调节支臂上设有调节装置和滑台，通过调节装置调节滑台的位置，所述激光切割装置和图像采集装置都安装在滑台上，通过调节装置调节滑台的位置，进而调节激光切割装置和图像采集装置的位置。进一步的，所述可调节支架包括三个调节支臂，分别为X轴调节支臂、Y轴调节支臂、Z轴调节支臂；所述Z轴调节支臂固定安装在固定座上，所述Y轴调节支臂竖向安装在Z轴的滑台上；所述X轴调节支臂横向安装Y轴调节支臂的滑台上；所述激光切割装置和图像采集装置都安装在X轴调节支臂的滑台上。进一步的，所述调节装置为驱动电机，所述驱动电机通过联轴器连接滚珠丝杆，滑台与所述滚珠丝杆螺纹连接，所述调节支臂内还设有滑杆，滑台与滑杆滑动连接，通过驱动电机驱动滑台的移动，进而调节各调节支臂的位置。进一步的，所述图像采集装置为工业相机，所述工业相机固定安装在安装结构上，所述安装结构安装在竖向调节板上，所述竖向调节板通过螺栓固定在X轴调节支臂的滑台上；所述竖向调节板上设有竖向调节孔，所述安装结构通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，通过调节螺栓调节安装结构的高度。进一步的，所述安装结构包括固定板、L型板、角度微调板、升降板，所述固定板与L型板、工业相机之间通过螺栓固定安装，所述L型板的另一条边通过螺栓固定在角度微调板上，所述角度微调板通过螺栓固定在升降板上，所述升降板通过调节螺栓固定在竖向调节板上。进一步的，所述角度微调板上设有三个同圆心的弧形调节孔，所述L型板上设有与所述弧形调节孔对应的固定孔，每个固定孔与弧形调节孔之间都通过螺栓固定；通过弧形调节孔调节L型板的竖向角度；三个弧形调节孔的中心位置通过螺栓与L型板固定。进一步的，所述角度微调板竖向固定在升降板上，所述升降板为L型钢板，所述升降板的一条边通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，另一条边水平设置，所述角度微调板的底部通过螺栓固定在升降板的水平设置在边上；所述升降板上设有向外凸的凸块，所述凸块设置在竖向调节孔中，所述凸块为两个，调节螺栓设置在上下两个凸块之间，通过所述凸块对升降板的上下调节进行限位。进一步的，其特征在于：所述工业相机的下方还设有环形光源，所述环形光源连接上位机；所述环形光源安装在环形板上，所述环形板通过调节螺栓安装在竖向调节板的竖向调节孔中，所述环形板的中间位置设有通孔。进一步的，所述激光切割装置的侧面还安装有位移传感器。进一步的，所述图像采集装置和激光切割装置通过通讯总线连接上位机。相对于现有技术，本发明所述的可远距离操控的激光切割设备具有以下优势：1本发明所述的可远距离操控的激光切割设备操作简单、智能化程度高；可通过信号线、电源线和通讯线路的连接，实现远距离切割；运用了机器视觉、激光测距和激光切割等技术，技术具有先进性。2本发明所述的可远距离操控的激光切割设备的工业相机可以竖向调节高度，以及小范围的竖向角度调节。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例所述的可远距离操控的激光切割设备正视整体结构图；图2为本发明实施例所述的可远距离操控的激光切割设备仰视结构图；图3为本发明实施例所述的工业相机安装结构图；图4为本发明实施例所述的工业相机与安装结构的结构图；图5为本发明实施例所述的可远距离操控的安装结构的结构图；图6为本发明实施例所述的可远距离操控的角度微调板结构图；图7为本发明实施例所述的可远距离操控的角度微调板安装图；图8为本发明实施例所述的可远距离操控的升降板安装结构图；图9为本发明实施例所述的升降板整体结构图；图10为本发明实施例所述的工作流程图。附图标记说明：1、X轴调节支臂；2、Y轴调节支臂；3、Z轴调节支臂；4、激光切割装置；5、工业相机；6、环形光源；7、位移传感器；8、竖向调节板；9、升降板；10、角度微调板；1001、弧形调节孔；11、环形板；12、固定板；13、L型板。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。如图1，图2所示，一种可远距离操控的激光切割设备，包括激光切割装置4、图像采集装置、可调节安装架，所述激光切割装置4、图像采集装置都通过通讯装置连接上位机；所述通讯装置包括有线通讯装置和无线通讯装置，上位机可以为PC或者控制主机、服务器。图像采集装置可以将采集到的图像传送给上位机，也可以传送至其他的图像处理设备进行图像数据分析，识别切割口，并制定切割路径。如图3至图5所示，所述可调节支架包括固定座、以及安装在固定座上的调节支臂，所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在调节支臂上，所述调节支臂上设有调节装置和滑台，通过调节装置调节滑台的位置，所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在滑台上，通过调节装置调节滑台的位置，进而调节激光切割装置4和图像采集装置的位置。所述可调节支架包括三个调节支臂，分别为X轴调节支臂1、Y轴调节支臂2、Z轴调节支臂3；所述Z轴调节支臂3固定安装在固定座上，所述Y轴调节支臂2竖向安装在Z轴的滑台上；所述X轴调节支臂1横向安装Y轴调节支臂2的滑台上；所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在X轴调节支臂1的滑台上。通过三维调节轴可以灵活的制定切割线路和进行路径规划。所述调节装置为驱动电机，所述驱动电机通过联轴器连接滚珠丝杆，滑台与所述滚珠丝杆螺纹连接，所述调节支臂内还设有滑杆，滑台与滑杆滑动连接，通过驱动电机驱动滑台的移动，进而调节各调节支臂的位置，驱动电机连接上位机，通过上位机向各调节支臂的驱动电机发送控制信号，进而控制每个调节支臂的运转，达到控制路径的目的。驱动电机不限于伺服电机和步进电机。所述图像采集装置为工业相机5，通过工业相机5实现图像信息采集，所述工业相机5固定安装在安装结构上，所述安装结构安装在竖向调节板8上，所述竖向调节板8通过螺栓固定在X轴调节支臂1的滑台上；所述竖向调节板8上设有竖向调节孔，所述安装结构通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，通过调节螺栓调节安装结构的高度。所述安装结构包括固定板12、L型板13、角度微调板10、升降板9，所述固定板12与L型板13、工业相机5之间通过螺栓固定安装，所述L型板13的另一条边通过螺栓固定在角度微调板10上，所述角度微调板10通过螺栓固定在升降板9上，所述升降板9通过调节螺栓固定在竖向调节板8上。如图6，图7所示，所述角度微调板10上设有三个同圆心的弧形调节孔1001，所述L型板13上设有与所述弧形调节孔1001对应的固定孔，每个固定孔与弧形调节孔1001之间都通过螺栓固定；通过弧形调节孔1001调节L型板13的竖向角度；三个弧形调节孔1001的中心位置通过螺栓与L型板13固定。通过三个弧形调节孔1001进行竖向角度的微调，调节工业相机5的拍摄角度。如图7至图9所示，所述角度微调板10竖向固定在升降板9上，所述升降板9为L型钢板，所述升降板9的一条边通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，另一条边水平设置，所述角度微调板10的底部通过螺栓固定在升降板9的水平设置在边上；所述升降板9上设有向外凸的凸块，所述凸块设置在竖向调节孔中，所述凸块为两个，调节螺栓设置在上下两个凸块之间，通过所述凸块对升降板9的上下调节进行限位。所述工业相机5的下方还设有环形光源6，通过环形光源6进行补光，所述环形光源6连接上位机；所述环形光源6安装在环形板11上，所述环形板11通过调节螺栓安装在竖向调节板8的竖向调节孔中，所述环形板11的中间位置设有通孔。如图1，图2所示，所述激光切割装置4的侧面还安装有位移传感器7。所述图像采集装置和激光切割装置4通过通讯总线连接上位机。所述位移传感器为激光测距传感器。整个设备由机器视觉来完成目标识别、定位以及切割路径规划、位移传感器7测定的距离可换算成激光切割头出光口到待切割工件的距离，从此控制激光切割头出光口与待切割工件的距离，达到理想地切割效果。如图10所示，工作流程如下：首先安装好可调节支架，启动程序自动接入相机视频流，接入位移传感器7，设置参数，输入电机设备；启动驱动电机步进寻找螺孔，通过工业相机5采集图像信息，将图像信息发送至上位机，由上位机进行对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，并制定待切割工件的切割路径，控制位移传感器7出光口绕切割路径移动，记录距离信息，并将激光切割出光口头移动到切割起始点，按照位移传感器7记录的距离信息，移动调节支臂，使激光切割头出光口距离待加工路径合适距离，打开激光器，停顿N秒，确认打穿钢板，按照PVT模式计算出的弧度起止点运行，完成切割画弧。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：包括激光切割装置4、图像采集装置、可调节安装架，所述激光切割装置4、图像采集装置都通过通讯装置连接上位机；所述可调节支架包括固定座、以及安装在固定座上的调节支臂，所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在调节支臂上，所述调节支臂上设有调节装置和滑台，通过调节装置调节滑台的位置，所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在滑台上，通过调节装置调节滑台的位置，进而调节激光切割装置4和图像采集装置的位置。2.根据权利要求1所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述可调节支架包括三个调节支臂，分别为X轴调节支臂1、Y轴调节支臂2、Z轴调节支臂3；所述Z轴调节支臂3固定安装在固定座上，所述Y轴调节支臂2竖向安装在Z轴的滑台上；所述X轴调节支臂1横向安装Y轴调节支臂2的滑台上；所述激光切割装置4和图像采集装置都安装在X轴调节支臂1的滑台上。3.根据权利要求2所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述调节装置为驱动电机，所述驱动电机通过联轴器连接滚珠丝杆，滑台与所述滚珠丝杆螺纹连接，所述调节支臂内还设有滑杆，滑台与滑杆滑动连接，通过驱动电机驱动滑台的移动，进而调节各调节支臂的位置。4.根据权利要求1所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述图像采集装置为工业相机5，所述工业相机5固定安装在安装结构上，所述安装结构安装在竖向调节板8上，所述竖向调节板8通过螺栓固定在X轴调节支臂1的滑台上；所述竖向调节板8上设有竖向调节孔，所述安装结构通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，通过调节螺栓调节安装结构的高度。5.根据权利要求4所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述安装结构包括固定板12、L型板13、角度微调板10、升降板9，所述固定板12与L型板13、工业相机5之间通过螺栓固定安装，所述L型板13的另一条边通过螺栓固定在角度微调板10上，所述角度微调板10通过螺栓固定在升降板9上，所述升降板9通过调节螺栓固定在竖向调节板8上。6.根据权利要求5所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述角度微调板10上设有三个同圆心的弧形调节孔1001，所述L型板13上设有与所述弧形调节孔1001对应的固定孔，每个固定孔与弧形调节孔1001之间都通过螺栓固定；通过弧形调节孔1001调节L型板13的竖向角度；三个弧形调节孔1001的中心位置通过螺栓与L型板13固定。7.根据权利要求6所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述角度微调板10竖向固定在升降板9上，所述升降板9为L型钢板，所述升降板9的一条边通过调节螺栓固定在竖向调节孔中，另一条边水平设置，所述角度微调板10的底部通过螺栓固定在升降板9的水平设置在边上；所述升降板9上设有向外凸的凸块，所述凸块设置在竖向调节孔中，所述凸块为两个，调节螺栓设置在上下两个凸块之间，通过所述凸块对升降板9的上下调节进行限位。8.根据权利要求4-7任一所述所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述工业相机5的下方还设有环形光源6，所述环形光源6连接上位机；所述环形光源6安装在环形板11上，所述环形板11通过调节螺栓安装在竖向调节板8的竖向调节孔中，所述环形板11的中间位置设有通孔。9.根据权利要求1所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述激光切割装置4的侧面还安装有位移传感器7。10.根据权利要求1所述的可远距离操控的激光切割设备，其特征在于：所述图像采集装置和激光切割装置4通过通讯总线连接上位机。

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