一种激光打磨系统及其打磨方法

摘要

本发明公开了一种激光打磨系统及其打磨方法，激光测距装置，测距信号线缆，控制系统，运动信号线缆，机器人手臂，激光发生控制线缆，激光发生装置，激光传输线缆，激光打磨枪头，烟尘收集头，烟尘收集管路，烟尘收集装置，烟尘收集装置控制线缆，根据待打磨物件的材料特性和打磨要求，由激光发生装置设置激光打磨参数，根据待打磨物件确定打磨区域，由控制系统设置打磨轨迹，机器人手臂沿打磨轨迹运动，激光发生装置控制激光打磨枪头发射激光束，在打磨点形成高能量光斑，实施打磨，烟尘收集头同步收集烟尘，送至烟尘收集装置。

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种激光打磨技术。

背景技术

胶接、焊接等连接操作实施前，需要对零件打磨粗化。目前打磨粗化方式，主要为人工打磨和机器打磨，均属于接触式打磨。人工或机器采用持砂纸、砂盘等方式，通过与零件物理接触、磨削，进行打磨。大部分情况下，依赖人工打磨方式，打磨效率低、劳动强度大，打磨质量不便于控制，产品一致性较差，打磨粉尘和烟雾对操作人员的健康有一定的伤害。更重要的是，上述打磨方式对复杂零件、细小零件、精密零件，会造成损伤，无法实现内腔和沟槽类零件的打磨。

现有技术中，通过视频采集、在线规划打磨路线或离线编程方式确定打磨轨迹，最终通过砂带打磨，只适用于对平面简单无差别的零件表面进行打磨。采用激光扫描零件，将3D激光扫描图像与标准零件比对，识别缺陷，自动编程打磨轨迹，作为优化。但是，打磨仍采用打磨头，未实现无损打磨，也无法实现内腔和沟槽类零件的打磨。

因此，如何对复杂零件、细小零件、精密零件、内腔和沟槽类零件，实施精确、自动、无损打磨，成为本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种激光打磨系统及其打磨方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

打磨系统包括：

激光测距装置，测距信号线缆，控制系统，运动信号线缆，机器人手臂，激光发生控制线缆，激光发生装置，激光传输线缆，激光打磨枪头，烟尘收集头，烟尘收集管路，烟尘收集装置，烟尘收集装置控制线缆。

激光测距装置和激光打磨枪头并列安装于机器人手臂，烟尘收集头安装于激光打磨枪头下方。

测距信号线缆、运动信号线缆、激光发生控制线缆、烟尘收集装置控制线缆的一端连接控制系统，另一端分别连接激光测距装置、机器人手臂、激光发生装置、烟尘收集装置。

激光传输线缆的两端连接激光发生装置和激光打磨枪头，烟尘收集管路的两端连接烟尘收集头和烟尘收集装置。

打磨方法包括：

根据待打磨物件的材料特性和打磨要求，由激光发生装置设置激光打磨参数，包括激光扫描速度、激光焦距、振动频率、扫描次数。

根据待打磨物件确定打磨区域，由控制系统设置打磨轨迹，机器人手臂沿打磨轨迹运动，激光发生装置控制激光打磨枪头发射激光束，在打磨点形成高能量光斑，实施打磨，烟尘收集头同步收集烟尘，送至烟尘收集装置。

激光测距装置实时测量激光打磨枪头和打磨点之间的距离，根据设置的激光焦距实时调整距离。

设置激光扫描速度2000～7000m/s、激光焦距15-20cm、振动频率100-250kHz、扫描次数1-5次，采用波长1000-2000nm的激光束。

本发明的有益效果：自动测量激光打磨枪头和待打磨零件表面之间的距离，实时调整激光打磨枪头同待打磨零件表面的距离，将高能量激光打到零件表面形成光斑，使零件表面瞬间粗化；无接触式打磨对零件无机械应力，可对复杂零件、细小零件、精密零件无损伤打磨，激光不受空间限制，可对内腔和细小沟槽类零件精确打磨；自动按设定的打磨轨迹打磨，减轻了劳动强度、减少打磨工作量、提供打磨质量一致性，提高打磨的精度和安全，避免烟尘对人体的影响，适合多品种小批量产品。

附图说明

图1是系统结构图，图2是打磨流程图。

附图标记：1-激光测距装置，2-测距信号线缆，3-控制系统，4-运动信号线缆，5-机器人手臂，6-激光发生控制线缆，7-激光发生装置，8-激光传输线缆，9-激光打磨枪头，10-烟尘收集头，11-烟尘收集管路，12-烟尘收集装置，13-烟尘收集装置控制线缆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。

系统结构如图1所示：

激光测距装置1和激光打磨枪头9并列安装于机器人手臂5，烟尘收集头10安装于激光打磨枪头9下方。

测距信号线缆2、运动信号线缆4、激光发生控制线缆6、烟尘收集装置控制线缆13的一端连接控制系统3，另一端分别连接激光测距装置1、机器人手臂5、激光发生装置7、烟尘收集装置12。

激光传输线缆8的两端连接激光发生装置7和激光打磨枪头9，烟尘收集管路11的两端连接烟尘收集头10和烟尘收集装置12。

打磨流程如图2所示：

激光发生装置7中根据待打磨零件材料特性和打磨要求设置激光打磨参数，设置参数为激光扫描速度为2000～7000m/s、激光焦距15-20cm、振动频率100-250kHz、扫描次数1-5次。

控制系统3调用设定的打磨轨迹，控制机器人手臂5运动，激光测距装置1对激光打磨枪头9和待打磨零件表面的距离进行测量，将测量数据通过测距信号线缆2传输回控制系统3。

控制系统3按照设定的激光焦距参数驱动控制机器人手臂5移动，实时调整使激光打磨枪头9和待打磨零件表面的距离，使其符合打磨要求，并将数据实时通过测距信号线缆2传输回控制系统3。

控制系统3通过激光发生控制线缆6将启动激光打磨的信号传递给激光发生装置7，激光束通过激光传输线缆8传递给激光打磨枪头9，同时控制系统3通过烟尘收集装置控制线缆13启动烟尘收集装置12。

激光打磨枪头9输出波长为1000-2000nm的激光束，在零件表面形成一个个细微高能量光斑，光斑瞬间使物体表面物质气化，实施打磨操作。

烟尘收集头10和激光打磨枪头9同步运动，将烟尘通过烟尘收集管路11传输到烟尘收集装置12。

打磨轨迹运行结束后，控制系统3关闭机器人手臂5、激光发生装置7、烟尘收集装置12，其中烟尘收集装置12关闭时间延时1s-5s。

上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。