一种磁力皮带动态跟随激光切割的方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属加工领域，特别涉及用于汽车制造技术领域的一种磁力皮带动态跟随激光切割的方法及其系统。
【背景技术】
[0002]基于激光技术用于材料切割加工领域已经是一种成熟的商用技术，对于金属矩形板材来料的激光数控加工系统已被广泛应用，随着激光技术的蓬勃发展，也为板材加工带来了更快的速度、更灵活的应用方式，同时也产生了对自动化的上下料，高节奏连续生产的需求。成卷卷料的开卷激光切割加工也已在研究与逐步应用中，例如中国专利CN102281986A中公开了一种成卷卷材进行激光切割加工的输送器系统，通过两个系列的输送器以及包含的平行的多个支撑输送器对带状型材起到支撑作用，同时随着沿横轴构件的纵向轴往复运动的激光头对卷材进行加工获得料片，支撑输送器可以让出切割道路用于激光头切割穿过原材料而获得切割轮廓。这种方式极大弥补并解决了以往数控离线加工中无法成卷供料切割以及针状切割台面对切割路径的避让与带来的废料落料问题，成为一种对替代成卷卷材模具落料方式加工料片的革新方式，避免了对高强度材料冲压吨位的要求以及高额的模具设计费用与维护保有成本，另外基于卷材激光切割的方法也对材料利用率的提尚有非常大贡献。
[0003]成卷加工需要在工序前段具有开卷矫直功能，主要包括开卷机、入料夹送，料头剪，活套，送料机等设备而导致产线庞大，投资高，另外，在加工中还需要增加开卷的准备时间，相对灵活性变差。同时，激光切割自身的节奏往往不能匹配高速的开卷送料而导致产线等待时间较长。
[0004]通过组料的供料方式再进行激光落料加工，是一种便捷以及成本低廉的方法。然而，常用的数控激光切割机采用针状的台面，从而使激光切割路径与针状台面有干涉带来切割质量与各种异形废料无法自动剔除的问题，因此，该加工方法面临着自动化效率较低的问题，以人工与半自动为主的加工方式不适合上百万片的大批量加工要求。为了解决以上问题，在中国专利申请号201310157659.3公开了一种横杆上设置模块方式的衬板模等专利中对支撑接料方式都有各种新型的方法公开，但是在线动态调整的灵活性较低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种磁力皮带动态跟随激光切割的方法及其系统，可以实现激光切割路径与磁力皮带无接触的加工，并将组料加工成一片以上片料并进行堆垛，同时实现了废料在线自动剔除功能。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]一种磁力皮带动态跟随激光切割的系统，其包括:一加工位；两磁力皮带组，分别设于加工位的进料侧和出料侧，磁力皮带组中各根磁力皮带可伸长或缩回，且各磁力皮带间间隙可调；激光切割单元，设于加工位，至少一激光切割机及激光切割头；上料机器人及其端拾器，设于加工位的进料侧磁力皮带组外侧，相对的另外一侧设一组料垛，端拾器上安装组料边部测量装置；下料机器人及其端拾器，设于出料侧磁力皮带组外侧，相对的另外一侧设置一片料垛；废料传送带装置，设于加工位与进料方向垂直的一侧；烟尘处理装置与组料切割的实时测量装置，设于加工位；片料堆垛前的位置检测装置，设于加工位外侧的出料侧磁力皮带组位置的搬运位；切割控制系统，磁力皮带组、激光切割单元、上料机器人、下料机器人、废料传送带装置、烟尘处理装置、实时测量装置和片料位置检测装置分别连接切割控制系统，使以上各单元与装置之间互相通信形成关联的作业控制，且磁力皮带伸长或缩回与激光切割头随动。
[0008]进一步，所述两磁力皮带组，其包括，分别控制进料侧与出料侧磁力皮带组传送电机及其控制模块；若干磁力皮带，每个磁力皮带包括，至少一个可单独控制的电磁模块；控制各磁力皮带伸缩的伸缩电机及其控制模块；控制各磁力皮带间隙调节的宽度电机及其控制丰旲块O
[0009]进一步，所述的组料边部测量装置包括用于组料垛位位置检测的一个测距传感器和两个光电开关。
[0010]又，所述组料切割的实时测量装置，包括，用于工件坐标测量的两个相机；用于切割后分离视觉检测识别、废料掉落视觉检测识别的两个相机。
[0011]另外，所述的片料堆垛前的片料位置检测装置包括一个相机，安装于搬运位上方，用于检测片料在搬运位的位置。
[0012]本发明的磁力皮带动态跟随激光切割的系统的激光切割方法，其特征是，
[0013]a)首先，根据片料图形设计获得定尺长宽的组料；
[0014]b)进料侧各根磁力皮带间隙根据组料宽度与切割轮廓预先调整至固定间隙与固定的伸缩位置形成进料侧磁力皮带组的进料初始位，同时出料侧各根磁力皮带根据组料宽度与切割轮廓预先调制至固定间隙与固定的伸缩位置形成出料侧组磁力皮带的出料初始位；
[0015]c)在获得定尺长宽的组料后，组料成垛置于组料垛上，组料边部测量装置对组料垛上的组料位置进行测量，随后，上料机器人上的端拾器吸取一件组料置于进料侧磁力皮带组上，进料侧磁力皮带组将组料送至激光切割加工位；
[0016]d)进入加工位激光切割区域的组料由实时测量装置对组料位置进行快速定位测量，以在切割作业前修正控制系统工件坐标系的原点位置坐标以及角度，完成测量后，激光切割头对组料按需要加工的轮廓形状以规划的路径顺序进行切割:
[0017]切割过程中，进料侧与出料侧的各根磁力皮带根据切割路径同步动态调节，根据切割形状决定伸缩调节量，同步动态的调节采用切割控制系统中给出信号的方式传送给磁力皮带伸缩控制模块实现，调节过程中磁力皮带需要让出在切割过程中的割缝，避免激光透过组料接触到任意一根磁力皮带；已完成的切割轮廓对应位置的进料侧与出料侧磁力皮带可以伸长或缩回，对加工片料起到稳定支撑作用，同时保证出料侧接料出料的需要；
[0018]切割过程中，对于已形成的废料，在切割控制系统中给出信号传送给实时测量装置，实时对废料掉落情况进行检测识别；切割完成后，切割控制系统给出信号，组料切割的实时测量装置对已完成的全部切割轮廓进行检测，判定加工片料与组料的分离情况；
[0019]e)片料加工完成后，进料侧磁力皮带组位于进料终止位，出料侧磁力皮带组位于出料终止位；加工片料在出料侧磁力皮带组上的出料终止位进入出料输出状态并输出至搬运位，与此同时，进料与出料侧的磁力皮带组再次伸长或所谓至初始位置，进料侧磁力皮带组将第二片组料再次送至激光切割加工位，以此进行上料、切割、下料的循环加工；
[0020]f)在片料搬运前，片料位置检测装置的相机对片料位置进行检测，将片料位置反馈给下料机器人以纠正其位姿，随后下料机器人末端的端拾器对加工片料吸附拾取并堆垛至垛料位。
[0021]进一步，在切割过程中进料侧与出料侧各根磁力皮带可根据切割路径同步动态调节:对于切割轮廓形状所形成的切割路径，编制切割特征信息对应所要调节的磁力皮带伸缩作业的相应信号，在切割系统控制下实现磁力皮带的伸缩调节；磁力皮带组中的每根磁力皮带都可实现伸长与缩回的动态调整，且磁力皮带调节过程中切割头同步在执行切割路径的切割。
[0022]优选的，步骤d)在端拾器对组料上料前进行组料的位置和角度的测量，通过组料边部测量装置中的测距传感器进行端拾器与组料之间限定高度距离测量，光电开关进行组料的X、Y方向的边部位置检测并产生输出信号，用于测定组料位置和角度。
[0023]优选的，进料侧与出料侧磁力皮带组通过控制电磁模块实现磁性的开与关，在激光切割区域的电磁模块在磁力皮带组静止时全部或部分上磁，在伸长或缩回的动态过程中电磁模块全部释放磁力；对于切割轮廓形状所形成的切割路径，编制磁性特征信息对应的磁力皮带电磁模块的磁性信号，在切割控制系统控制下实现电磁模块磁性的控制。
[0024]根据片料图形设计获得定尺长宽的组料成垛置于组料垛上，上料机器人上的端拾器上的组料边部测量装置对组料垛上的组料位置进行测量后，上料机器人上的端拾器吸取一件组料置于进料侧磁力皮带组上，进料侧磁力皮带组将组料送至激光切割加工位。进料侧各根磁力皮带间隙根据组料宽度与切割轮廓预先调整至固定间隙与固定的伸缩位置形成进料侧组磁力皮带的进料初始位，同时出料侧各根磁力皮带根据组料宽度与切割轮廓预先调制至固定间隙与固定的伸缩位置形成出料侧组磁力皮带的出料初始位。进入加工位激光切割区域的组料由工件坐标测量系统对组料位置进行快速测量，