涉及激光劃線，具體為一種復雜航空鋁鎂合金鑄件激光劃線裝置及方法。

背景技術：

1、隨著航空制造業向高精度、高復雜度和高自動化方向發展，大量復雜結構的航空零部件(如發動機機匣、渦輪外殼等)逐漸采用鋁鎂合金材料鑄造成型。此類鑄件通常具有非對稱曲面、多級臺階、內部腔體等復雜結構特征，對后續加工工藝提出了更高的精度和一致性要求。其中，劃線工藝作為加工前的關鍵準備步驟，直接影響后續加工的定位基準和精度控制，是確保零件加工質量的基礎環節。

2、目前，行業主流的劃線方式仍以人工操作為主，劃線人員依靠劃線平臺、高度尺、專用模板等輔助工具，通過目測和經驗完成工件的定位與劃線。例如，在某些發動機鑄件劃線場景中，操作者需多次翻轉工件以完成各面的劃線，并通過人工對齊定位基準面，導致劃線精度嚴重依賴于人員經驗和操作熟練度。這種傳統劃線方式普遍存在如下問題：

3、劃線精度不穩定：復雜曲面和異形結構難以通過簡單量具和模板準確匹配，尤其在存在自由曲面或非規則結構的區域，人工難以實現高精度定位與劃線。

4、重復裝夾誤差大：由于人工需多次翻轉工件進行多角度劃線，裝夾過程容易引入累積誤差，嚴重影響整體劃線質量。

5、效率低且人力成本高：每件復雜工件的劃線時間長，依賴熟練操作工，難以適應批量制造需求。

6、一致性差，無法追溯與記錄：劃線過程缺乏數字化記錄，不利于工藝標準化管理與質量追溯。

7、針對以上問題，部分研究已開始探索自動化劃線方法。例如，有研究提出采用激光投影輔助劃線，通過將cad路徑投射于工件表面進行人工描線；也有系統嘗試將工業機器人結合視覺系統用于簡單結構件的自動劃線。但這些方法大多局限于平面或規則結構，難以適應復雜航空鑄件的高曲率、不規則、多方位等結構特征，且仍存在定位誤差大、坐標系統對接困難、路徑規劃受限等問題。

8、綜上所述，如何實現對復雜航空鋁鎂合金鑄件的高精度、全自動激光劃線，突破傳統人工方式的精度與效率瓶頸，成為本領域亟待解決的技術難題。

技術實現思路

1、為解決現有技術中存在的，現有技術中存在無法實現對復雜航空鋁鎂合金鑄件的高精度、全自動激光劃線，突破傳統人工方式的精度與效率瓶頸的技術難題，本發明提供的技術方案為：

2、一種復雜航空鋁鎂合金鑄件激光劃線裝置，包括：

3、劃線平臺；

4、可翻轉工裝，包括工裝框架和翻轉機構，所述工裝框架水平放置于劃線平臺上，翻轉機構用于帶動所述工裝框架及被裝夾的鋁鎂合金鑄件實現多個固定角度的翻轉；

5、機械運動組件，包括沿x、y、z三個方向可移動的高精度滑臺模組，所述滑臺模組安裝于劃線平臺上。

6、進一步，提供一個優選實施方式，所述劃線平臺設置有自動調平找正機構，用于確保平臺處于水平狀態。

7、進一步，提供一個優選實施方式，所述可翻轉工裝還包括定位裝置，所述定位裝置用于實現掃描坐標系與劃線路徑坐標系之間的轉換。

8、進一步，提供一個優選實施方式，所述機械運動組件頂部設有安裝架，所述安裝架設置有第一工位和第二工位，分別用于安裝激光三維成像系統和激光劃線系統。

9、進一步，提供一個優選實施方式，所述激光三維成像系統包括激光掃描儀、圖像處理系統和數據傳輸接口，用于對所述鋁鎂合金鑄件進行三維建模并生成劃線區域圖像；

10、進一步，提供一個優選實施方式，所述激光劃線系統包括激光器、聚焦組件及控制模塊，用于根據生成的劃線路徑在所述鋁鎂合金鑄件表面進行激光劃線操作。

11、基于同一發明構思，本發明還提供了一種復雜航空鋁鎂合金鑄件激光劃線方法，基于所述的裝置實現，包括：

12、采集鋁鎂合金鑄件的三維點云數據的步驟；

13、識別鋁鎂合金鑄件的結構特征并確定劃線區域，生成初始劃線路徑數據的步驟；

14、解析坐標轉換參數，并基于所述參數將所述劃線路徑數據從掃描坐標系轉換為劃線執行坐標系下的數據的步驟；

15、生成劃線路徑控制信號，包括劃線軌跡、劃線速度、激光功率與劃線寬度參數的步驟。

16、基于同一發明構思，本發明還提供了計算機儲存介質，用于儲存計算機程序，當所述計算機程序被計算機讀取時，所述計算機執行所述的方法。

17、基于同一發明構思，本發明還提供了計算機，包括處理器和儲存介質，當所述處理器讀取所述儲存介質中儲存的計算機程序時，所述計算機執行所述的方法。

18、基于同一發明構思，本發明還提供了計算機程序產品，作為計算機程序，當所述計算機程序被執行時，實現所述的方法。

19、與現有技術相比，本發明提供的技術方案的有益之處在于：

20、通過引入激光三維成像系統，實現對復雜航空鋁鎂合金鑄件的整體結構進行高精度數字化掃描，能夠完整捕捉復雜鑄件的曲面細節和多級結構形貌。相比傳統依賴人工量具定位的方式，激光成像系統具備非接觸、快速建模、誤差小等優勢，為后續自動劃線提供準確、統一的三維坐標數據，大幅提升了劃線的定位精度和數字化水平。

21、采用機械運動組件中的高精密滑臺模組實現激光設備在三維空間內的可控移動，使得劃線裝置能夠靈活應對鑄件上不同位置、不同角度的劃線需求。現有系統中，多依賴固定角度加工平臺或手動轉動設備，難以覆蓋復雜面位，而本發明通過六自由度運動控制系統實現了對異形結構全面無死角的劃線路徑執行，顯著提高了適應能力和劃線質量。

22、引入可翻轉工裝結構，支持工件在不同角度(如0°、90°、180°、270°)的精準翻轉，使復雜鑄件在保持定位精度的前提下可被多視角全面掃描和劃線。與現有技術中人工翻轉后需重新找正對位不同，本發明通過一體式翻轉結構與工裝框架內置的定位裝置實現坐標系的自動識別與轉換，有效避免了重復裝夾誤差，確保了劃線基準的一致性和連續性。

23、本發明的激光劃線系統搭載控制系統，可根據工件材質和表面結構調節激光功率、劃線速度和劃線寬度，使劃線軌跡適應不同區域的加工要求。傳統手動劃線在應對光潔表面或不同反光率材料時容易出現劃痕深淺不一的問題，而該系統實現了激光參數的自動化匹配，提高了劃線的一致性與清晰度，滿足航空零件精密工藝標準。

24、圖像處理系統與路徑規劃算法結合，使得激光劃線路徑能夠根據三維成像結果進行自動生成，并結合鑄件結構特征進行路徑優化。與傳統模板比對或經驗劃線相比，路徑規劃系統實現了由cad圖到實物的無縫映射，大幅減少人工干預，實現了高度一致的劃線過程，對航空制造流程標準化和自動化具有重要意義。

25、控制柜的集成化設計將所有系統電源、信號處理與顯示模塊統一整合，不僅提升了系統操作的便利性，也便于對整個劃線流程進行實時監控與參數調節。與現有劃線設備中分散式控制結構相比，該方案的控制柜設計便于生產現場快速部署與管理，有助于提升設備的穩定性和系統的可維護性。

26、可以應用于復雜航空結構件的高精度自動劃線工藝中，特別適用于鋁鎂合金鑄件的多面定位與精密標記。