刀具编码的激光自适应标刻技术

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1、2015年3月第41卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2015V01．41No．3http：／／bhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．(311DOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0206刀具编码的激光自适应标刻技术徐琅1，何卫平2，万敏“，李卫东1，雷蕾2(1．北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100191；2．西北工业大学机电学院，西安7

2、10072)摘要：针对激光标刻刀具编码时出现的标刻效率低、标刻质量不稳定、危害工人身体等问题，提出了一种自适应标刻技术．设计了特定结构的输送机和V型块，配合光电开关的检测功能实现自适应传送刀具；设计了使不同刀具在抓取后轴线处在同一位置的机械手爪，以保证不同刀具端面都能快速定位到激光头标刻区域；利用机械手的快速移动，采用了光电开关辅助对焦来提升对焦的速度和精度．在这3项关键技术支持下，完成了整个方案的设计．样机的测试结果表明，相比传统标刻方式，自适应标刻技术能将标刻效率提升4倍以上，保证标刻编码质量稳定可靠，实现

3、无人化标刻．关键词：激光标刻；刀具；编码；自适应；无人化中图分类号：TP273．2文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)03-0479-06刀具是制造企业生产中的核心资源，对刀具的追踪管理是企业信息化管理的重要环节．为了实现刀具信息能自动准确进行采集，提高刀具管理效率，越来越多企业开始采用激光标刻的编码对刀具进行管理¨。1．具体做法是，使用激光标刻机对每把刀具的端面和柱面分别标刻包含该刀具身份信息的二维码和明码，通过识读设备自动获取刀具二维码信息，并以明码信息辅助进而形成双保险，实现对刀具的全生

4、命周期追踪管理"⋯．然而传统激光标刻方式存在诸多缺陷．其过多的人为操作过程极大影响了刀具标刻效率，尤其在对焦阶段，工人必须不断调整刀具位置来进行打标试验以选择标刻时产生火花最大时的刀具位置作为刀具标刻面对焦位置，该过程需花费大量时间．同时，由于是否对焦全凭人眼判断，对焦的不准确带来了标刻质量不稳定的问题．此外，操作工人的身体特别是眼睛不可避免地受到了激光辐射伤害．近年来，国内外学者在激光标刻机控制系统改进和标刻参数优化方面有很多研究成果”-13]．其中，秦应雄等¨1和杨泽光M1通过优化控制算法对激光标刻机的控制

5、系统进行了改进，提高了激光标刻机的标刻效率．邱化冬等⋯J、郭永强等‘12]和Shidida等¨副通过试验研究的方法得到了一些材料激光标刻时的优化标刻参量．这些研究对提高激光标刻机的标刻效率及标刻质量有一定帮助，但是它们都未考虑人为操作对标刻过程产生的负面影响，工人身体受到的激光辐射伤害也一直被忽视．为克服人为操作对标刻过程的负面作用，保护工人身体，有研究者开发出了一种激光飞动标刻系统并开展了相关研究¨4。15

6、．激光飞动标刻与激光静止标刻不同之处是工作台由原来的固定工作台变成了循环运动的传送带，多了一个用于检测

7、工件运动的光电探测器．当工件随着传送带传送到激光头下方时，探测器能够检测到工件并发收稿日期：2014-04—15；录用日期：2014-05-21；网络出版时间：2014-09．1016：10网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0206．html基金项目：西北工业大学研究生创业种子基金资助项目(Z2011063)作者简介：徐琅(1988一)，男，江西临川人，博士生，18310980159@163．com+通讯作者：万敏(1962一)，

8、男，江西南昌人，教授，mwan@buaa．edu．cn，主要研究方向为板料塑性成形技术及应用{t用格式：徐琅，伺l平．万敏，等．73具编码的激光自适应标刻技术[sJ．北京航空航天大学学报，2015，41(3)：479．484．xuL，HeWP，WanM，eta1．Self-adaptivelasermarkingtechnologyformarkingcodeontoolfJJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41p)：47

9、9-484(inChinese)．480北京航空航天大学学报2015年送信号指示激光器进行标刻．激光飞动标刻可实现对批量工件的自动标刻，效率较高，但是它无法自适应对焦，所以每次只能对同一型号的批量工件进行标刻．此外，它只能对工件的一个工位进行标刻．对需要进行刀具管理的企业而言，它们要标刻的刀具往往具有不同规格，且需要在刀具2个工位上进行标刻，所以激光飞动标刻还不能解决目前企业在刀具标刻