一种基于视觉和激光定位的超声工具头加工装置的制作方法

本实用新型涉及焊接加工技术领域，具体涉及一种基于视觉和激光定位的超声工具头加工装置。

背景技术：

锂电池是电动汽车、消费电子等领域的核心储能部件。锂电池的装配连接主要采用超声焊接技术。超声工具头是实现超声焊接的关键部件，在锂电池生产中使用量巨大。其中工具头花纹的加工精度直接决定着锂电池焊接质量。目前工具头花纹采用磨削加工方法获得，数控磨床给超声工具头加工制造打来了巨大便利和高效的生产率，但是在超声工具头加工过程中，由于被焊接材料及其厚度的变化，工具头形状和花纹形貌的也存在较大变化，因此每个超声工具头加工过程中都需要人工测量和移动来找正工件在磨床上的正确位置，加工辅助时间长、装夹精度严重受工人的技能高低和工作状态好坏的影响。因此需要一种能够对工件进行测量和定位的加工装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可对工件进行测量和定位识别的基于视觉和激光定位的超声工具头加工装置。

本实用新型采用如下方案实现：

一种基于视觉和激光定位的超声工具头加工装置，包括底箱、设置在底箱上的底座，设置在底座上的移动机构，设置在底座上的用于加工工件的加工机构，以及设置在移动机构上方的定位测量组件；所述加工机构通过第一支撑架固定在底座上，且加工机构位于移动机构的上方；所述底座上还设置有第二支撑架，所述定位测量组件固定在第一支撑架上；所述定位测量组件包括视觉装置和位移测量装置。

进一步的，所述移动机构包括设置在底座上的X轴机构，设置在X轴机构上的Y轴机构；所述X轴机构包括设置在底座上的第一滑轨、可移动连接在第一滑轨上的平台、设置在底座上的与平台连接的第一丝杠，以及设置在底座上的用于驱动第一丝杠转动的第一驱动电机。

进一步的，所述Y轴机构包括设置在平台上的支撑板、设置在固定板上的第二滑轨、可移动连接在第二滑轨上的工作台、设置在固定板上的与工作台连接的第二丝杠，以及设置在固定板上的用于驱动第二丝杠转动的第二驱动电机。

进一步的，所述加工机构包括可移动连接在第一支撑架上的支撑板、设置在支撑板上的磨机、竖直设置在支撑板上的与支撑板连接的第三丝杠、设置在第一支撑架上的用于驱动第三丝杠转动的第三驱动件；所述第一支撑架上竖直设置有第三滑轨，所述支撑板可移动连接在第三滑轨上。

进一步的，所述移动机构与设置在底箱内的运动控制器连接。

进一步的，所述运动控制器、视觉装置和位移测量装置均与一工业计算机相连接。

进一步的，所述视觉装置为工业摄像机。

进一步的，所述位移测量装置为激光位移传感器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型设置了视觉装置和激光位移传感器，可实现自动测量和识别工件在机床上的准确位置，不需要人工测量找正定位，缩短了定位操作的时间，大大提高超声工具头的生产加工效率，降低了生产成本。同时，全自动的定位操作可以有效提高数控系统的对刀精度，避免人工操作失误而造成定位错误。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于视觉和激光定位的超声工具头加工装置一实施例的结构图。

图2为本实施例另一角度示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型，下面将结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细描述。

如附图1和图2所示，本实用新型提供的一种基于视觉和激光定位的超声工具头加工装置包括底箱1、设置在底箱上的底座2，设置在底座上的移动机构3，设置在底座上的用于加工工件的加工机构4，以及设置在移动机构3上方的定位测量组件5。加工机构3通过第一支撑架21固定在底座2上，且加工机构位于移动机构3的上方。底座2上还设置有第二支撑架22，定位测量组件5固定在第二支撑架上。定位测量组件5包括视觉装置51和位移测量装置52，本实施例中第二支撑架具体为倒置的“凵”状，视觉装置51和位移测量装置52固定于横梁上。具体实施时，第二支撑架也不仅仅局限于上述形状，只要能够实现将视觉装置51和位移测量装置52固定于移动组件的上方即可。

移动机构3包括设置在底座上的X轴机构31，设置在X轴机构上的Y轴机构32；所述X轴机构31包括设置在底座上的第一滑轨311、可移动连接在第一滑轨上的平台312、设置在底座2上的与平台连接的第一丝杠313，以及设置在底座上的用于驱动第一丝杠转动的第一驱动电机314。Y轴机构32包括设置在平台上的支撑板321、设置在固定板上的第二滑轨322、可移动连接在第二滑轨上的工作台323、设置在固定板上的与工作台连接的第二丝杠324，以及设置在固定板上的用于驱动第二丝杠转动的第二驱动电机325。

加工机构4包括可移动连接在第一支撑架21上的支撑板41、设置在支撑板上的磨机42、竖直设置在支撑板上的与支撑板连接的第三丝杠43、设置在第一支撑架上的用于驱动第三丝杠转动的第三驱动件44；所述第一支撑架21上竖直设置有第三滑轨45，所述支撑板可移动连接在第三滑轨上。磨机具体实施时安装有加工用的刀具。

移动机构3与设置在底箱内的运动控制器连接6。运动控制器6、视觉装置51和位移测量装置52均与一工业计算机7相连接。

本实施例中，视觉装置51为工业摄像机，位移测量装置52为激光位移传感器。机器视觉装置具体实施时还设置有光源，工业相机为基于CCD或CMOS芯片的相机，通过数据线与数据采集卡连接，数据采集卡内置于工业计算机内，数据采集卡可以连接1个或2个相机和1个激光位移传感器。同时工业计算机通过USB，以太网线，R232或R485接口与运动控制器（由于运动控制器与移动机构相连接，也相当于工业计算机与移动机构连接）和加工装置连接。光源为LED光源、卤素灯或高频荧光灯。由于本实施例中的运动控制器与工业计算机均为现有技术，在此处不再做累赘的叙述。

具体工作时，首先将超声工具头毛坯工件固定于工作台上，启动本实用新型，通过控制X轴机构和Y轴机构，使工件置于视觉装置的视野范围。视觉装置捕获加工区域的图像，将数据信息传递到工业计算机，由工业计算机计算出对刀点的平面坐标，也即X轴方向和Y轴方向坐标。接着激光位移传感器1捕获加工区域位移信息，将信息传递到工业计算机，经由工业计算机计算出加工区域竖直方向的Z轴坐标。工业计算机将计算出的坐标信息发送给运动控制器，由运动控制器控制第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机，对工件进行精确的移动定位，实现精准的对刀操作，进行加工作业。

本实用新型设置了视觉装置和激光位移传感器，可实现自动测量和识别工件在机床上的准确位置，不需要人工测量找正定位，缩短了定位操作的时间，大大提高超声工具头的生产加工效率，降低了生产成本。同时，全自动的定位操作可以有效提高数控系统的对刀精度，避免人工操作失误而造成定位错误。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、 “底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的范围内。