[发明专利]一种五轴激光装备RTCP标定设备及方法

权利要求书

1.一种基于五轴激光装备RTCP标定设备的RTCP标定方法，其特征在于：

所述五轴激光装备RTCP标定设备包括基座(1)、旋转台(2)、俯仰调整装置(3)、轴向调整装置(4)、CCD探测器(5)和控制器；

所述旋转台(2)安装于基座(1)上，其旋转轴线水平设置；

所述CCD探测器(5)安装于轴向调整装置(4)上，轴向调整装置(4)安装于俯仰调整装置(3)上，俯仰调整装置(3)安装于旋转台(2)上；

或者，所述CCD探测器(5)安装于俯仰调整装置(3)上，俯仰调整装置(3)安装于轴向调整装置(4)上，轴向调整装置(4)安装于旋转台(2)上；

所述控制器根据五轴激光装备(8)的运动程序控制旋转台(2)旋转、根据CCD探测器(5)反馈信息计算五轴激光装备(8)的RTCP参数以及偏移量；

包括以下步骤：

1)调整标定设备

1.1)将五轴激光装备RTCP标定设备固定于五轴激光装备(8)的工作台(6)上，对其CCD探测器(5)进行调平，使得CCD探测器(5)靶面平行于工作台面，所述五轴激光装备(8)的五轴包括X、Y、Z三个相互垂直的直线轴构成的三维直角坐标系，围绕X轴旋转的A轴，围绕Z轴旋转的C轴或者围绕Y轴旋转的B轴；

1.2)将五轴激光装备(8)的A轴、C轴旋转至零位，去掉激光加工头(7)上的聚焦镜，使激光垂直向下，使激光加工头(7)沿Z轴上下移动，在CCD探测器(5)上观察光斑位置，若光斑位置不变动，则激光垂直于CCD探测器(5)靶面；若光斑位置变动，则调整激光方向，直至光斑位置不再变动；

1.3)在激光加工头(7)上安装聚焦镜，使激光加工头(7)沿Z轴上下移动，在CCD探测器(5)上观察光斑位置，光斑最小时为焦点位置，将五轴激光装备RTCP标定设备当前位置设为其原点位置，建立RTCP标定设备的三维直角坐标系，并令RTCP标定设备的三维直角坐标系与五轴激光装备(8) 三维直角坐标系的方向相同；

2)参数标定

所述参数包括AB、BC、CD和DE，点A为五轴激光装备(8)C轴的旋转中心，点C为五轴激光装备(8)A轴的旋转中心；AB为A轴旋转中心和C轴旋转中心在Y轴的偏置，BC为C轴旋转中心和A轴旋转中心在X轴的偏置，CD为C轴旋转中心和A轴旋转中心在Z轴偏置，DE为激光和CD之间的偏置；

2.1)以绝对运动模式使C轴从零位逆时针旋转90°，使激光加工头(7)沿X和Y轴移动，直至聚焦光斑移动到CCD探测器(5)中心位置，CCD探测器(5)获取激光加工头(7)沿X轴移动距离ΔX11以及沿Y轴移动距离ΔY11，且ΔX11和ΔY11满足以下关系：

ΔX11＝AB1+DE1+BC1；

ΔY11＝AB1+DE1-BC1；

控制器分别计算(AB1+DE1)和BC1的值；

2.2)以绝对运动模式使C轴顺时针旋转180°，重复与步骤2.1)相同的操作，获取ΔX12和ΔY12，且ΔX12和ΔY12满足以下关系：

ΔX12＝AB2+DE2-BC2；

ΔY12＝AB2+DE2+BC2；

控制器分别计算(AB2+DE2)和BC2的值；

2.3)控制器计算(AB1+DE1)和(AB2+DE2)的平均值将其作为(AB+DE)值、计算BC1和BC2的平均值将其作为BC值；

2.4)以绝对运动模式使C轴回归至零位，然后A轴逆时针旋转90°，五轴激光装备RTCP标定设备旋转台(2)绕X轴逆时针旋转90°，激光加工头(7)沿Y和Z轴移动，直至聚焦光斑移动到CCD中心位置，CCD探测器(5)获取激光加工头(7)沿Y轴移动距离ΔY21以及沿Z轴移动距离ΔZ21，且ΔY21和ΔZ21满足以下关系：

ΔY21＝CD1-DE1+EF；

ΔZ21＝CD1+DE1+EF；

控制器分别计算CD1和DE1的值；其中，EF为聚焦镜焦距；

2.5)以绝对运动模式使A轴顺时针旋转180°，五轴激光装备RTCP标定设备旋转台(2)绕X轴顺时针旋转180°，重复与步骤2.4)相同的操作，获取ΔY22和ΔZ22，且ΔY22和ΔZ22满足以下关系：

ΔY22＝CD2+DE2+EF；

ΔZ22＝CD2-DE2+EF；

控制器分别计算CD2和DE2的值；

2.6)控制器计算CD1和CD2的平均值将其作为CD值、计算DE1和DE2的平均值将其作为DE值；

2.7)控制器根据步骤2.3)获取的(AB+DE)值和步骤2.6)获取的DE值，计算出AB值；

2.8)采用聚焦镜焦距EF和步骤2.3)、步骤2.6)和步骤2.7)所得AB、BC、CD和DE值，对五轴激光装备(8)的RTCP参数AB、BC、CD、DE和EF进行重新标定。