CN113977479B - 一种利用光学对正的自动对正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制造加工领域，具体涉及一种利用光学对正的自动对正方法及装置。包括待对正的工件与光收发模块，光收发模块包括第一发射端、第二发射端、第一接收端与第二接收端，并且均设置于同一水平面上，在工件上标定第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点，第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点均位于水平面，在水平面上旋转工件，使第一发射端与第一接收端之间光束通过第一参照点与第二参照点，使第二发射端与第二接收端之间的光束通过第三参照点与第四参照点，完成对正操作。本发明采用光学自动化对正，提高了对正效率和精度，并且减少了对正过程中工件的磨损。

Description

一种利用光学对正的自动对正方法
技术领域
本发明属于制造加工领域，具体涉及一种利用光学对正的自动对正方法及装置。
背景技术
在众多行业的自动化运行过程中均涉及对正操作，比如有定位要求工件的自动化装配，目前均采用机械方式对正，对正速度慢、误差大、对正不准确，且需要多次测试和校正。对正后需要额外传感器将对正结果传送至逻辑控制器。例如，市场上的建筑工程钻头前部需要焊接硬质合金片，该片是通过钎焊等焊接方式固定于钻头头部，抵抗磨损。目前大部分企业是通过人工将硬质合金片放入钻杆头部的凹槽中后进行焊接，速度慢，效率低。部分企业已经开发出焊接自动化设备，但其使用过程故障频发，均为对正工序故障造成。对正工序采用的是机械对正，主要问题是对正误差大、稳定性差，难以准确检测，对正失败后导致自动化运行自动中断，严重影响设备的运行，大大降低了生产产量。
发明内容
综上所述，现有技术存在以下缺陷：
1)结构复杂，磨损大，不耐用；
2)难以实现完全对正，与水平方向有夹角，误差较大，对正精度不高；
3)机械对正速度慢，效率低；
4)机械对正后因误差大、稳定性差，难以准确检测，导致程序程序中断无法继续进行；
5)对正时为保证效果，需要设置纠偏装置，且对正后仍需额外的探测器，对检测信号进行控制与处理。
为了解决上述问题，本发明提供了一种新对正方法及装置，本发明是通过以下技术方案实现的：一种利用光学对正的自动对正方法，包括待对正的工件与光收发模块，光收发模块包括第一发射端、第二发射端、第一接收端与第二接收端，第一发射端、第二发射端、第一接收端、第二接收端均设置于同一水平面上，并且第一发射端与第二接收端设置于工件的一侧，第一接收端与第二发射端分别位于工件的另一侧，
在工件上标定第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点，第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点均位于水平面，
对正方法如下：
在水平面上旋转工件，使第一发射端与第一接收端之间光束通过第一参照点与第二参照点，使第二发射端与第二接收端之间的光束通过第三参照点与第四参照点，完成对正操作。
进一步地，第一发射端与第二发射端互成角度，发射出两条交叉的光线，交叉点位于工件的水平面的中部。
进一步地，工件的旋转采用可变速的动力模块进行驱动。
进一步地，还包括控制模块，控制模块接收第一接收端与第二接收端的信号，并且向动力模块发送电信号。
一种利用光学对正的自动正装置，包括待对正的槽型工件，
还包括：第一激光发射器，设置于工件的一侧，用于发射第一光束；
第二激光发射器，设置于工件的另一侧，并且与第一激光发射器互成角度，用于发射第二光束；
第一激光接收器，与第二激光发射器设置于工件的同侧，用于接收第一光束；
第二激光接收器，与第一激光接收器设置于工件的同侧，用于接收第二光束；
第一激光接收器与第二激光接收器上设置有指示灯。
进一步地，还包括PLC控制器，控制器上至少设置有两个信号采集连接引脚，分别连接述第一激光接收器与第二激光接收器的信号输出端；
工件的底座设置有动力模块，动力模块包括步进电机与步进电机驱动器，步进电机连接步进电机驱动器，步进电机驱动器与PLC控制器输出端连接。
进一步地，还包括启动按钮与停止按钮，启动按钮与停止按钮均与PLC控制器连接。
本发明的有益效果为：
1)结构简单，磨损小，结实耐用；
2)误差小，对正精度高；
3)对正速度快，效率高，较原有对正机构节省时间；
4)对正成功率高，稳定性好；
5)对正后无需额外的探测器，可以直接将开关量检测信号送至可编程控制器进行处理，保证程序运行的稳定性
附图说明
图1为本发明实施例的线路连接示意图；
图2为本发明实施例的对正原理示意图。
图中：1、槽型工件；2、直流电源；3、第一激光发射器；4、第一光束；5、第二激光发射器；6、第二光束；7、第一激光接收器；8、第二激光接收器；9、PLC控制器；10、步进电机；11、步进电机驱动器。
具体实施方式
如图1-图2所示：一种利用光学对正的自动对正方法，包括待对正的槽型工件1与光收发模块，光收发模块包括第一发射端、第二发射端、第一接收端与第二接收端，第一发射端、第二发射端、第一接收端、第二接收端均设置于同一水平面上，并且第一发射端与第二接收端设置于工件的一侧，第一接收端与第二发射端分别位于工件的另一侧，
在工件上标定第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点，第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点均位于水平面，
对正方法如下：
在水平面上旋转工件，使第一发射端与第一接收端之间光束通过第一参照点与第二参照点，使第二发射端与第二接收端之间的光束通过第三参照点与第四参照点，完成对正操作。
第一发射端与第二发射端互成角度，发射出两条交叉的光线，交叉点位于工件的水平面的中部。
槽型工件1的底座是可旋转的，该底座采用可变速的动力模块进行驱动。
还包括控制模块，控制模块接收第一接收端与第二接收端的信号，并且向动力模块发送电信号。
一种利用光学对正的自动正装置，包括待对正的槽型工件1、直流电源2，
还包括：第一激光发射器3，设置于工件的一侧，用于发射第一光束4；
第二激光发射器5，设置于工件的另一侧，并且与第一激光发射器3互成角度，用于发射第二光束6；
第一激光接收器7，与第二激光发射器5设置于工件的同侧，用于接收第一光束4；
第二激光接收器8，与第一激光接收器7设置于工件的同侧，用于接收第二光束6；
第一激光接收器7与第二激光接收器8上设置有指示灯。
还包括PLC控制器9，控制器上至少设置有两个信号采集连接引脚，分别连接述第一激光接收器7与第二激光接收器8的信号输出端；
工件的底座设置有动力模块，动力模块包括步进电机10与步进电机驱动器11，步进电机10连接步进电机驱动器11，步进电机驱动器11与PLC控制器9输出端连接。
还包括启动按钮与停止按钮，启动按钮与停止按钮均与PLC控制器9连接。
在该装置中：直流电源2上设置有包括用于接通220V市电的L端、N端，用于接地的PE端，以及用于输出直流电的24+端与24-端；
PLC控制器9上设置有用于接通220V交流电的L端、N端，用于接地的PE端，公共端COM0端、COM1端，输入端X0、X1、X2、X3，输出端Y0、Y1端；
步进电机驱动器11上设置有脉冲端STEP+、STEP-，方向端DIR+、DIR-，直流接线端V+、V-，步进电机10接线端A+、A-、B+、B-；
步进电机10上设置有黄、蓝、绿、红四个接线端子；
第一激光及发射器与第二激光发射器5上分别设置有蓝、棕两个接线端；
第一激光接收器7与第二激光接收器8上分别设置有蓝、棕、黑三个接线端子。
其中：具体的线路连接如图1所示。
如图2所示，第一激光发射器3与第二激光发射器5的角度需要根据槽型工件1的尺寸进行计算，槽型工件1的槽宽为a长度为b，则第一光束4与第二光束6之间夹角的补角为α，tgα＝2ab/(b2-a2)，两束光全部通过槽型工件1的内槽表示对正完成，即第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点分别位于槽型工件1的内槽的四个棱处，并且位于同一平面；
第一光接收器与第二光接收器将型号发送至PLC控制器9后，PLC控制器9进行运算，
1)上料后当第一光束4、第二光束6两束光线全部通过时，对正结束；
2)当第一光束4通过，第二光束6未通过，可编程控制器控制步进电机10旋转，带动槽型工件1旋转，当第二光束6通过，步进电机10减速运行，并且当第二光束6再次通过时步进电机10停止转动，反之亦然；
3)第一光束4、第二光束6均不通过时步进电机10旋转，当第一光束4或第二光束6通过时减速，第一光束4与第二光束6均通过时停止，对正结束。
与现有技术相比，本申请所提出的技术方案在工件的磨损量、对正误差、速度、对正成功率等参数上均起到优化作用：
Figure GDA0004094582410000041

Claims (4)

1.一种利用光学对正的自动对正方法，其特征在于，包括待对正的槽型工件与光收发模块，所述光收发模块包括第一发射端、第二发射端、第一接收端与第二接收端，所述第一发射端、所述第二发射端、所述第一接收端、所述第二接收端均设置于同一水平面上，并且所述第一发射端与所述第二接收端设置于所述工件的一侧，所述第一接收端与所述第二发射端分别位于所述工件的另一侧，
在所述工件上标定第一参照点、第二参照点、第三参照点、第四参照点，所述第一参照点、所述第二参照点、所述第三参照点、所述第四参照点均位于所述水平面，
对正方法如下：
在所述水平面上旋转工件，使所述第一发射端与所述第一接收端之间光束通过所述第一参照点与所述第二参照点，使所述第二发射端与所述第二接收端之间的光束通过所述第三参照点与所述第四参照点，完成对正操作。
2.如权利要求1所述的一种利用光学对正的自动对正方法，其特征在于，所述第一发射端与所述第二发射端互成角度，发射出两条交叉的光线，交叉点位于所述工件的水平面的中部。
3.如权利要求2所述的一种利用光学对正的自动对正方法，其特征在于，所述工件的旋转采用可变速的动力模块进行驱动。
4.如权利要求3所述的一种利用光学对正的自动对正方法，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块接收所述第一接收端与所述第二接收端的信号，并且向所述动力模块发送电信号。
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