[发明专利]一种测定金属管材切割系统旋转轴机械中心位置的方法

说明书

本发明涉及金属管材的激光切割运动控制领域，具体地说是一种测定金属管材切割系统旋转轴机械中心位置的方法。一种测定金属管材切割系统旋转轴机械中心位置的方法，包括电容式调高器，其特征在于：具体方法如下：通过卡尺测量金属管材的宽度W和高度H，然后观察电容式调高器的感应头是否在金属管材的上方，若不在金属管材的上方，调整切割喷嘴的位置；粗矫平操作；粗寻中操作；精矫平操作；精寻中操作。通过粗矫平操作，防止管材过度倾斜，导致调高器意外撞管；通过粗寻中操作计算出管材中心大概位置，防止调高器扎到方管外面；粗矫平、粗寻中后，通过精矫平操作提高矫平的精度，完成矫平；最后通过精寻中操作完成高精度的机械中心测量。

技术领域

本发明涉及金属管材的激光切割运动控制领域，具体地说是一种测定金属管材切割系统旋转轴机械中心位置的方法。

背景技术

金属管材切割系统旋转轴中心坐标，是三维数控系统刀路计算过程中需要设置的重要参数。金属管材切割系统旋转轴中心的测定一般采用简单的人工测量手动输入方式或是采用昂贵的对刀仪测定实现。采用简单的人工测量手动输入方式容易引入人为测量误差，导致测定不够准确，而且测量时间很长。利用对刀仪的测量方法，需要添加额外的测量传感器，成本较高，而且测量步骤较为复杂。

发明内容

为克服现有测量方法的不足，现提供一种测定金属管材切割系统旋转轴机械中心位置的方法，该方法依靠激光切割系统中的切割头喷嘴作为电容式调高器的感应头，节约成本。该方法利用有效的测量方法，使测量结果较为准确。这种用于激光切割系统的旋转轴中心位置测定方法，是一种自动化控制的测量方法，具有重复精度较高，成本较低，使用便捷、安全性可靠等优良特点。

为实现上述目的，设计一种测定金属管材切割系统旋转轴机械中心位置的方法，包括电容式调高器，其特征在于：具体方法如下：

（1）通过卡尺测量金属管材的宽度W和高度H，然后观察电容式调高器的感应头是否在金属管材的上方，若不在金属管材的上方，调整切割喷嘴的位置；

（2）粗矫平操作：系统控制切割头先向X轴正向移△X，通过控制电容式调高器测量金属管材上表面的Z轴坐标zp1；再控制切割头向X轴负方向平移2*△X，然后再次通过控制电容式调高器测量金属管材上表面的Z轴坐标zp2；

（3）得出金属管材的上表面的倾斜角大约为arctan[(zp1-zp2)/(2*△X)]，根据倾斜角度控制旋转轴转动-arctan[(zp1-zp2)/ (2*△X)]；

（4）粗寻中操作：系统控制切割头以较快速度分别向金属管材的X方向正边界和X方向负边界运动，并捕捉切割头喷嘴出边时的X轴的正边界坐标xp1和X轴的负边界坐标xp2；

（5）得出机械中心x轴坐标在(xp1+xp2)/2附近，控制切割喷嘴平移到X轴(xp1+xp2)/2位置；

（6）精矫平操作：经过粗矫平和粗寻中操作后，估计出金属管材的X轴正边界和负边界位置，通过系统控制切割头先向X轴正向移W/4距离，再通过控制电容式调高器测量金属管材上表面的Z轴坐标Zq1，然后再控制切割头向X轴负方向移W/4，再次通过控制电容式调高器测量金属管材上表面的Z轴坐标Zq2；

（7）得出金属管材的倾斜角为arctan[(Zq1-Zq2)*2/W)]，控制旋转轴转动-arctan[(Zq1-Zq2) *2/ W)]；

（8）精寻中操作：对金属管材的上表面及下表面分别进行精寻中操作，得出X轴的正边界坐标X1、X轴的负边界坐标X2、金属管材上表面的Z1坐标及旋转轴旋转180°后的X轴的正边界坐标X3、X轴的负边界坐标X4、金属管材上表面的Z2坐标；

（9）得到机械的旋转轴中心坐标R（Xr,Zr），Xr=（X1+X2+X3+X4）/4；Zr=（Z1+Z2）/2-H/2-△F，H为金属管材高度，△F为电容式调高器的跟随距离参数。