激光双光束焊接机床上十字滑台的位置测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及激光双光束焊接技术领域，特别涉及一种激光双光束焊接机床上十字 滑台的位置测量装置。
【背景技术】
[0002] 激光双光束焊接是近几年发展起来的一项新型焊接工艺，由于采用两束激光在两 边同时进行"T"型接头焊接，使接头两边的热变形相互抵消，有效控制了焊接过程中的变 形，改善了零件的性能，在航空等领域得到广泛的应用。目前大部分激光双光束系统由机器 人和激光器构成，但由于机器人在插补能力上的缺陷导致这类系统的精度和效率不如数控 机床。
[0003] 为保证数控激光双光束焊接机床的效率，必须采用焊缝跟踪技术，而采用焊缝跟 踪技术就需要在机床上安装两套十字滑台，实现对激光焊头的姿态调整，两套十字滑台安 装在一个弧形导轨上，只有这种结构才能保证焊接头能围绕着"T"型接头调整角度。但这 种结构也带来一个问题，如何为十字滑台定位。
[0004] 对于数控激光双光束焊接机床，尤其是多轴联动的数控机床（本申请中机床十轴 六联动），必须通过十字滑台定位后给出机床在各种状态下的精确数模，才能保证最后零件 的加工精度，否则，编程、仿真、加工就无从谈起。但是，现有技术中没有合适的圆光栅或线 性光栅，磁栅的误差较大，同时由于弧形导轨的齿轮间隙较大，导致十字滑台定位后的误差 也比较大。因此，现有技术无法满足精确测量十字滑台位置的需求，从而使得无法保证数控 激光双光束焊接机床的加工精度。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种激光双光束焊接机床上十字滑台的位置测量装置，以提 高数控激光双光束焊接机床的加工精度。该装置包括：激光双光束焊接机床包括两个十字 滑台，两个十字滑台以弧形导轨的中轴线对称分别安装在弧形导轨上，激光双光束焊接机 床上十字滑台的位置测量装置包括：反射板，安装在弧形导轨的中轴线上，且反射板的平面 与弧形导轨的中轴线平行；激光长度传感器，安装在十字滑台上，每个十字滑台上安装两个 激光长度传感器，且该两个激光长度传感器安装在使自身发射的激光光线能够在所述反射 板上反射的位置上，每个激光长度传感器用于在自身所在的十字滑台移动到固定位置时， 接收自身发射的激光光线经所述反射板反射后的反射光线，并根据接收的反射光线实时计 算该激光长度传感器与激光光线在所述反射板上的反射点之间的距离，再将计算的距离数 值发送给可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器，用于根据每个十字滑台上安装的两个激 光长度传感器发送的距离数值，实时计算该十字滑台在弧形导轨上的偏摆角度。
[0006] 在一个实施例中，所述可编程逻辑控制器根据每个十字滑台上安装的两个激光长 度传感器发送的距离数值，采用三角函数实时计算该十字滑台在弧形导轨上的偏摆角度。
[0007] 在一个实施例中，所述反射板的直线度大于等于0. 1毫米每米。
[0008] 在一个实施例中，所述可编程逻辑控制器通过以下公式计算十字滑台在弧形导轨 上的偏摆角度：
【主权项】
1. 一种激光双光束焊接机床上十字滑台的位置測量装置，其特征在于，激光双光束焊 接机床包括两个十字滑台，两个十字滑台以弧形导轨的中轴线对称分别安装在弧形导轨 上，激光双光束焊接机床上十字滑台的位置測量装置包括： 反射板，安装在弧形导轨的中轴线上，且反射板的平面与弧形导轨的中轴线平行； 激光长度传感器，安装在十字滑台上，每个十字滑台上安装两个激光长度传感器，且该 两个激光长度传感器安装在使自身发射的激光光线能够在所述反射板上反射的位置上，每 个激光长度传感器用于在自身所在的十字滑台移动到固定位置时，接收自身发射的激光光 线经所述反射板反射后的反射光线，井根据接收的反射光线实时计算该激光长度传感器与 激光光线在所述反射板上的反射点之间的距离，再将计算的距离数值发送给可编程逻辑控 制器； 可编程逻辑控制器，用于根据每个十字滑台上安装的两个激光长度传感器发送的距离 数值，实时计算该十字滑台在弧形导轨上的偏摆角度。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器根据每个十字滑台 上安装的两个激光长度传感器发送的距离数值，采用三角函数实时计算该十字滑台在弧形 导轨上的偏摆角度。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射板的直线度大于等于0. 1毫米每 米。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过以 下公式计算十字滑台在弧形导轨上的偏摆角度：
其中，9是十字滑台与反射板之间的夹角，用于表示十字滑台在弧形导轨上的偏摆角 度，5表示反射板所在直线的矢量，み是十字滑台的矢量，|3|是《的摸，|$是5的摸，4是十 字滑台上第一激光长度传感器在e最小时与反射点之间的距离测量值，七是十字滑台上 第一激光长度传感器在0最大时与反射点之间的距离测量值，和是十字滑台上第一激光长 度传感器在当前e下与反射点之间的距离测量值，ん是十字滑台上第二激光长度传感器在 e最小时与反射点之间的距离测量值，b2i十字滑台上第二激光长度传感器在0最大时 与反射点之间的距离测量值，b3i十字滑台上第二激光长度传感器在当前0下与反射点之 间的距离测量值。
【专利摘要】本发明实施例提供一种激光双光束焊接机床上十字滑台的位置测量装置，该装置包括：反射板，安装在弧形导轨的中轴线上，且反射板的平面与弧形导轨的中轴线平行；激光长度传感器，每个十字滑台上安装两个激光长度传感器，每个激光长度传感器用于在自身所在的十字滑台移动到固定位置时，接收自身发射的激光光线经所述反射板反射后的反射光线，根据接收的反射光线实时计算该激光长度传感器与激光光线在所述反射板上的反射点之间的距离，将计算的距离数值发送给可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器根据每个十字滑台上安装的两个激光长度传感器发送的距离数值，实时计算该十字滑台在弧形导轨上的偏摆角度。该方案提高数控激光双光束焊接机床的加工精度。
【IPC分类】B23K26-70, G01B11-26, G01B11-14, G01B11-00
【公开号】CN104625439
【申请号】CN201410856689
【发明人】陈新松, 巩水利, 张晓兵, 蔡凡, 赵晓龙
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月31日