[发明专利]在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法

权利要求书

1.一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1确定激光焦点坐标

建立初始的工具坐标系，该工具坐标系的原点为机械手末端中心，坐标轴的方向与机械手自身坐标系的坐标轴方向相同；确定激光焦点在所述工具坐标系中的坐标；

S2确定离焦量

沿所述工具坐标系的Z轴方向，上下调整机械手的位置，使得所述激光的光圈刚好覆盖待加工丝材的直径，此时机械手Z轴方向的位移即为激光的离焦量，根据该离焦量确定所述光圈的中心在所工具坐标系中的坐标，所述光圈的中心即为实际加工点；

S3工具坐标系的更新

将所述光圈的中心作为所述工具坐标系的原点，各个坐标轴方向不变，以此更新所述工具坐标系，此时的工具坐标系即为实际加工坐标系，实现工具坐标系与实际加工坐标系的统一，以及实际加工点的定位；

在步骤S1中，确定激光焦点在所述工具坐标中的坐标按照下列步骤进行：

S11在激光增材制造的成形平台上放置多个光敏元件，调整机械手并带动激光发射器转动，使得激光发射器的焦点落在所述多个光敏元件的中心；

S12旋转机械手的A轴和B轴，改变激光焦点在所述多个光敏元件中的位置，以此确定激光焦点在所述工具坐标系中的坐标。

2.如权利要求1所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，在S12中，所述激光焦点在所述工具坐标系中的X轴和Y轴坐标按照下列方式获得：

(a)设定激光焦点X轴和Y轴的初始坐标；

(b)旋转机械手的A轴，所述激光焦点在所述多个光敏元件中移动，根据激光焦点移动的位移，采用二分法更新该激光焦点的X轴和Y轴坐标，并将更新后获得的激光焦点的X轴和Y轴坐标作为工具坐标系原点的X轴和Y轴坐标；

(c)重复步骤(b)，直至旋转所述A轴时激光焦点停留在所述多个光敏元件的中心不动，此时的激光焦点的X轴和Y轴坐标即为激光焦点在所述工具坐标系中X轴和Y轴坐标。

3.如权利要求1或2所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，在S12中，所述激光焦点在所述工具坐标系中的Z轴坐标按照下列方式获得：

(a)设定激光焦点Z轴的初始坐标；

(b)旋转机械手的B轴，所述激光焦点在所述多个光敏元件中移动，根据激光焦点移动的位移，采用二分法更新该激光焦点的Z轴坐标，并将更新后获得的激光焦点的Z轴坐标作为工具坐标系原点的Z轴坐标；

(c)重复步骤(b)，直至旋转所述B轴时激光焦点停留在所述多个光敏元件的中心不动，此时的激光焦点的Z轴坐标即为激光焦点在所述工具坐标系中Z轴坐标。

4.如权利要求1所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，在步骤S11中，多个光敏元件呈n×n的矩阵分布，保持横向和纵向的对称。

5.如权利要求1或2所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述激光焦点的坐标通过测量仪器测量获得。

6.如权利要求1或2所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，在步骤S1中，在确定激光焦点在所述工具坐标系中的坐标后，更新工具坐标系，使得工具坐标系的原点移动至激光焦点处，实现工具坐标系的初步更新。

7.如权利要求1或2所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，在步骤S2中，在上下调整机械手的位置，使得所述激光的光圈刚好覆盖待加工丝材的直径之后，还包括：利用激光熔融丝材成形单道，将成形的单道与预设标准进行比较，当成形的单道满足预设标准时，当前机械手的Z轴方向的位移即为激光的离焦量，即最优离焦量，否则，再次调整机械手的位置Z轴方向的位置，直至成形的单道满足预设标准。

8.如权利要求7所述的一种在激光增材制造中利用光敏元件定位实际加工点的方法，其特征在于，所述将成形的单道与预设标准进行比较是通过采用三维测量的方式测量成形的单道，然后将测量的结果与预设标准进行比较。