打孔设备、打孔方法、计算装置和存储介质与流程

1.本发明涉及打孔设备和方法，具体地，涉及采用激光和电火花复合加工的打孔设备和方法，以及相关的计算装置、存储介质。

背景技术：

2.为了保证燃气轮机涡轮叶片的冷却孔和表面陶瓷热障涂层的品质，涡轮叶片上的冷却孔有时会采用电火花和激光复合加工，首先采用激光烧蚀去除不导电的热障涂层，此后采用电火花打孔，完成冷却孔的加工。
3.然而通常激光和电火花工序在不同的设备上进行，导致两者存在位置及角度偏差。当偏差较大时，往往造成后续的电火花打孔的电极丝无法准确处于“去除陶瓷热障涂层的开口”位置。这会直接导致涂层烧伤或者工序无法进行。
4.针对该问题，目前采用目视手动调整电极丝的位置，使电极丝对准“开口”。然而这种方法的效率低，准确度也较差，对加工方向的修正不好把握。当电极丝未能精确对准时，可能会导致电极丝首先部分接触了陶瓷热障涂层，导致导电不良，产生电火花烧伤陶瓷热障涂层，造成运行过程中的涂层过早失效。

技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提供打孔设备和方法，其能够使电火花打孔的电极丝更准确地进入激光烧蚀的开口，减少热障涂层烧伤的问题。
6.根据本发明的一方面，提供了一种打孔设备，所述打孔设备包括：
7.工作台，在所述工作台上固定待打孔的目标对象；
8.校正单元，获取固定在所述工作台上的所述目标对象的图像，并根据获取的图像确定针对所述目标对象的校正信息；
9.操作单元，根据所述校正单元确定的所述校正信息进行打孔操作，以在所述目标对象的表面上的预定待打孔区域处形成孔。
10.在一示例性实施方式中，所述校正单元包括：
11.图像获取单元，获取固定在所述工作台上的所述目标对象的图像；
12.待打孔区域识别单元，接收所述图像获取单元获取的图像，并在所述图像中识别所述目标对象的表面上的预定待打孔区域；
13.校正信息确定单元，根据识别的预定待打孔区域确定所述校正信息，
14.其中，所述目标对象的表面上的预定待打孔区域是通过预先去除所述目标对象的外层的一部分以在所述目标对象的表面上形成的、暴露所述目标对象的被去除的外层的一部分覆盖的内层的对应的部分的开口。
15.在一示例性实施方式中，所述图像获取单元安装在所述操作单元上，以使所述图像获取单元的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元的打孔轴形成预定的位置关系，
16.所述校正信息确定单元包括：
17.位置偏差确定单元，根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的位置和所述预定的位置关系确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴的位置偏差的位置偏差信息；
18.姿态偏差确定单元，根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状和所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的实际形状，来确定所述识别的预定待打孔区域的形状与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的实际形状之间的形状偏差，并根据确定的形状偏差和所述预定的位置关系确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴的姿态偏差的姿态偏差信息。
19.在一示例性实施方式中，所述图像获取单元的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元的所述打孔轴平行并相距预定距离；其中，所述位置偏差确定单元配置为：根据所述识别的预定待打孔区域的中心在以所述图像的中心为原点的图像坐标系中所处的位置坐标信息、所述图像坐标系与真实坐标系之间的转换关系以及所述预定距离，来计算所述打孔轴在所述真实坐标系下相对于所述打孔轴的预设的理论位置的位置偏差，在所述理论位置中，所述打孔轴的末端的中心在所述目标对象的表面上的预定待打孔区域所在平面上的投影与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的中心重合。
20.在一示例性实施方式中，所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的实际形状为具有预定直径的圆形形状，其中，所述姿态偏差确定单元配置为，在所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状为椭圆形形状时，根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴的实际角度与预定的理论加工角度之间的偏差的角度偏差信息，在所述理论加工角度中，所述打孔轴的中心轴线与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的中心轴线处于一条直线上，
21.并且其中，所述姿态偏差确定单元配置为，在所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状为椭圆形形状时，根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度而将所述椭圆形形状转换为正圆形状，并且根据所述正圆形状的直径的长度与所述圆形形状的预定直径的长度的比值进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴的实际距离与预设的理论加工距离之间的偏差的加工距离偏差信息，所述理论加工距离是指预设的在所述打孔轴的末端的中心位置与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域所在平面之间的距离。
22.在一示例性实施方式中，所述操作单元为电火花加工装置，所述电火花加工装置包括主体和电极丝，所述电极丝具有限定纵向中心线的伸长形状，并且所述电极丝沿着所述纵向中心线包括安装于所述主体的第一端和与所述第一端相反的末端，所述电极丝限定所述打孔轴。
23.在一示例性实施方式中，所述打孔设备还包括激光加工装置，该激光加工装置适于在所述目标对象的外层上进行烧蚀以形成所述目标对象的表面上的预定待打孔区域，所述目标对象是涡轮叶片，并且所述涡轮叶片的外层为陶瓷热障涂层，所述孔是冷却孔。
24.根据本发明的另一方面，提供了一种打孔方法，所述打孔方法包括校正计算步骤和加工步骤：
25.在所述校正计算步骤中，利用校正单元获取固定在工作台上的目标对象的图像，并根据获取的图像确定针对所述目标对象的校正信息；
26.在所述加工步骤中，利用操作单元根据所述校正单元确定的所述校正信息进行打孔操作，以在所述目标对象的表面上的预定待打孔区域处形成孔。
27.在一示例性实施方式中，在所述校正计算步骤中包括：
28.利用图像获取单元获取固定在所述工作台上的所述目标对象的图像；
29.利用待打孔区域识别单元接收所述图像获取单元获取的图像，并在所述图像中识别所述目标对象的表面上的预定待打孔区域；
30.利用校正信息确定单元根据识别的预定待打孔区域确定所述校正信息，
31.其中，所述目标对象的表面上的预定待打孔区域是通过预先去除所述目标对象的外层的一部分以在所述目标对象的表面上形成的、暴露所述目标对象的被去除的外层的一部分覆盖的内层的对应的部分的开口。
32.在一示例性实施方式中，在所述校正计算步骤中包括以下步骤：
33.利用位置偏差确定单元根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的位置和所述图像获取单元的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元的打孔轴之间的预定的位置关系，来确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴的位置偏差的位置偏差信息；
34.利用姿态偏差确定单元根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状和所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的实际形状，来确定所述识别的预定待打孔区域的形状与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的实际形状之间的形状偏差，并根据确定的形状偏差和所述预定的位置关系确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴的姿态偏差的姿态偏差信息。
35.在一示例性实施方式中，所述图像获取单元的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元的所述打孔轴平行并相距预定距离，在所述校正计算步骤中包括以下步骤：所述位置偏差确定单元根据所述识别的预定待打孔区域的中心在以所述图像的中心为原点的图像坐标系中所处的位置坐标信息、所述图像坐标系与真实坐标系之间的转换关系以及所述预定距离，来计算所述打孔轴在所述真实坐标系下相对于所述打孔轴的预设的理论位置的位置偏差，在所述理论位置中，所述打孔轴的末端的中心在所述目标对象的表面上的预定待打孔区域所在平面上的投影与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的中心重合。
36.在一示例性实施方式中，所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的实际形状为具有预定直径的圆形形状，在所述校正计算步骤中还包括以下步骤：
37.在所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状为椭圆形形状时，所述姿态偏差确定单元根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴的实际角度与预定的理论加工角度之间的偏差的角度偏差信息，在所述理论加工角度中，所述打孔轴的中心轴线与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域的中心轴线处于一条直线上，
38.并且所述姿态偏差确定单元根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度而将所述椭圆形形状转换为正圆形状，并且根据所述正圆形状的直径的长度与所述圆形形状的预定直径的长度的比值进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴的实际距离与预设的理论加工距离之间的偏差的加工距离偏差信息，所述理论加工距离是指预设的在所述打孔轴的末端的中心位置与所述目标对象的表面上的预定待打孔区域所
在平面之间的距离。
39.在一示例性实施方式中，在所述校正计算步骤之前，所述方法还包括如下步骤：开口形成步骤，利用第一加工装置在所述目标对象的外层的区域进行材料去除而形成所述开口；目标对象装夹步骤，在形成所述开口之后，将所述目标对象装夹到所述工作台上。
40.在一示例性实施方式中，在所述校正计算步骤之前，所述方法还包括在所述校正计算步骤之后的调节步骤，在所述调节步骤中，所述操作单元基于在所述校正计算步骤中获得的所述位置偏差信息和所述姿态偏差信息对所述打孔轴的位置和姿态进行调节。
41.在一示例性实施方式中，所述开口的数量为多个，针对每个开口重复所述校正计算步骤、所述调节步骤和所述加工步骤；或者针对所有开口完成所述校正计算步骤之后，再分别针对每个开口进行后续的所述调节步骤和所述加工步骤。
42.在一示例性实施方式中，所述开口的数量为多个，仅针对一部分开口执行所述校正计算步骤，然后用线性插值的方法来获得修正值，之后针对所有开口执行所述调节步骤和所述加工步骤。
43.在一示例性实施方式中，在所述开口形成步骤中，利用作为所述第一加工装置的激光加工装置在所述目标对象上烧蚀出所述开口。
44.根据本发明的又一方面，提供了一种计算装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储了用于执行根据本发明的上述方案中任一方案所述的方法的计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序。
45.根据本发明的又一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序在运行时控制所述存储介质所在的设备执行根据本发明的上述方案中任一方案所述的方法。
46.通过本发明的打孔设备和方法，至少可以实现如下几个方面的有益技术效果。
47.第一、与现有技术相比，本发明的打孔设备和方法能够实现更准确的修正精度，因而能够提高孔加工的质量和效率，同时减少手工的工作时间。
48.第二、通过本发明的设备和方法，电火花打孔的电极丝能够更准确地进入激光烧蚀的开口，减少了热障涂层烧伤的问题，零件加工质量得到保证，并且由于是全自动过程，工人的工作强度得到大幅降低。
附图说明
49.下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
50.图1是根据本发明的一个示例性实施方式的打孔设备的示意图。
51.图2是根据本发明的一个示例性实施方式的打孔设备的图像获取单元所获取的图像的视图，该图像中包含开口的图像。
52.图3和图4是示出了由椭圆图形转换为正圆图形的原理的视图。
53.图5是根据本发明的一个示例性实施方式的打孔方法的流程图。
54.其中，附图标记如下：
55.1、工作台
56.2、操作单元
57.3、打孔轴
58.4、图像获取单元
59.5、校正模块
60.51、待打孔区域识别单元
61.52、校正信息确定单元
62.521、位置偏差确定单元
63.522、姿态偏差确定单元
64.6、目标对象
65.7、开口
66.d'e'、投影线
67.oo'、坐标轴线
68.s101、开口形成步骤
69.s103、目标对象装夹步骤
70.s105、校正计算步骤
71.s107、调节步骤
72.s109、加工步骤
73.xyz、坐标系
具体实施方式
74.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
75.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。
76.针对现有技术中存在的在开口上打孔难以对准的问题，本发明基于图像识别技术，通过图像比对计算来对打孔位置和角度进行修正计算，并将计算结果通过补偿机床程序来解决该问题。在采用激光和电火花复合加工来形成孔的情况下，激光打孔和电火花打孔二者工序加工位置一致的情况下，在电火花加工方向上，激光去除陶瓷涂层后的孔的形状为正圆，然而由于目标对象(例如涡轮叶片)存在位置和角度的偏差，在加工方向上呈现一个偏移了位置的椭圆。本发明采用图像获取单元来获取椭圆的位置及长轴和短轴的信息，通过从椭圆到正圆的位置变换等来获取目标对象坐标系的修正变换，由此达到针对目标对象修正操作单元的打孔轴的加工位置和姿态的目的。
77.为了便于理解本发明的方案，可以首先参照图3和图4，其中示出了椭圆图形转换为正圆图形的原理。由于目标对象的表面上的预定待打孔区域的位置和角度存在偏差，需要对加工原点和角度修正，在打圆孔的情况下，加工平面内的角度无需修正。将图像中的椭圆图形转换为正圆图形是一个数学问题：当椭圆与圆心重合后，可以知道椭圆是一个圆形
在某距离和角度下的投影，图3和图4中的d'e'指示投影线，图4中oo'指示坐标轴线，该坐标轴线对应图3中的两个平面相交处的轴线。可以理解的是，基于数学计算方法可以对相关的方向和距离进行求解，从而通过对操作单元的打孔轴的位置、角度和运行路径的控制，来修正针对目标对象的表面上的预定待打孔区域的位置和角度的偏差，下文中会进行具体说明。
78.参照图1，示出了根据本发明的一个示例性实施方式的打孔设备的示意图。具体地，本发明提供了采用激光和电火花复合加工来形成孔的打孔设备。该打孔设备主要包括：工作台1，在工作台1上固定待打孔的目标对象6；校正单元，获取固定在工作台1上的目标对象6的图像，并根据获取的图像确定针对目标对象6的校正信息；操作单元2，根据校正单元确定的校正信息进行打孔操作，以在目标对象6的表面上的预定待打孔区域处形成孔。
79.具体地，操作单元2可以为电火花加工装置，电火花加工装置包括主体和电极丝，电极丝具有限定纵向中心线的伸长形状，并且电极丝沿着纵向中心线包括安装于主体的第一端和与第一端相反的末端，电极丝限定打孔轴3。打孔轴3的横截面的尺寸与开口7的尺寸对应。该打孔设备还可以包括激光加工装置，该激光加工装置适于在目标对象6的外层上进行烧蚀以形成目标对象6的表面上的预定待打孔区域，即，开口7。目标对象6可以是涡轮叶片，并且涡轮叶片的外层为陶瓷热障涂层，所要形成的孔是冷却孔。
80.仍然参照图1，校正单元主要包括图像获取单元4和校正模块5。图像获取单元4可以是相机，用于获取固定在工作台1上的目标对象6的图像。校正模块5例如可以是工业计算机(ipc)。校正模块5可以包括待打孔区域识别单元51和校正信息确定单元52。待打孔区域识别单元51用于接收图像获取单元4获取的图像，并在图像中识别目标对象6的表面上的预定待打孔区域。校正信息确定单元52根据识别的预定待打孔区域确定校正信息。图2中示出了图像获取单元4所获取的图像，该图像中包含开口7的图像。
81.仍然参照图1，图像获取单元4安装在操作单元2上，以使图像获取单元4的用于获取图像的镜头的光轴与操作单元2的打孔轴3形成预定的位置关系。校正信息确定单元52可以包括：位置偏差确定单元521，根据识别的预定待打孔区域的在图像中的位置和预定的位置关系确定包括在校正信息中的、表示打孔轴3的位置偏差的位置偏差信息；姿态偏差确定单元522，根据识别的预定待打孔区域的在图像中的形状和目标对象6的表面上的预定待打孔区域的实际形状，来确定识别的预定待打孔区域的形状与目标对象6的表面上的预定待打孔区域的实际形状之间的形状偏差，并根据确定的形状偏差和预定的位置关系确定包括在校正信息中的、表示打孔轴3的姿态偏差的姿态偏差信息。
82.在此说明，识别的预定待打孔区域的在图像中的位置可以是由待打孔区域识别单元51来确定，并且识别的预定待打孔区域的在图像中的形状也可以是由待打孔区域识别单元51来确定。
83.参照图1，图像获取单元4的用于获取图像的镜头的光轴与操作单元的打孔轴3可以是平行的并相距预定距离。位置偏差确定单元521配置为：根据识别的预定待打孔区域的中心在以图像的中心为原点的图像坐标系中所处的位置坐标信息、图像坐标系与真实坐标系之间的转换关系以及所述预定距离，来计算打孔轴3在真实坐标系下相对于打孔轴3的预设的理论位置的位置偏差，理论位置是指，在打孔轴3的末端的中心在目标对象6的表面上的预定待打孔区域所在平面上的投影与目标对象6的表面上的预定待打孔区域的中心重合
时，打孔轴3所处的位置，也就是说，理论位置是指打孔轴3的末端的中心与开口7的中心对准的位置。校正单元配置为执行一校正计算过程和一调节过程。
84.目标对象6的表面上的预定待打孔区域(即开口7)限定一基准平面。所述位置偏差对应于所述目标对象6的表面上的预定待打孔区域相对于打孔轴3的理论位置而言在基准平面中的x轴和y轴上的偏移量δx和δy。因此，位置偏差确定单元521基于所述位置偏差的值，能够获得针对目标对象6的位置的第一修正值。在第一修正值不等于零的情况下，在调节过程中，操作单元2基于第一修正值控制相对于目标对象6移动，进而使得打孔轴3处于理论位置中。
85.参照图1，目标对象6的表面上的预定待打孔区域(即开口7)的实际形状为具有预定直径的圆形形状。姿态偏差确定单元522配置为，在识别的预定待打孔区域的在图像中的形状为椭圆形形状时，根据椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度进行计算来得到包括在姿态偏差信息中的、表示打孔轴3的实际角度与预定的理论加工角度之间的偏差的角度偏差信息，理论加工角度是指，在打孔轴3的中心轴线与目标对象6的表面上的预定待打孔区域的中心轴线处于一条直线上时，打孔轴3所处的角度，
86.所述角度偏差信息对应于目标对象6的表面上的预定待打孔区域的中心轴线相对于打孔轴3的中心轴线在两个角度方向上的偏转角θ和γ。在校正计算过程中，姿态偏差确定单元522计算开口7的图像的形状，如果开口的图像为椭圆形形状，则姿态偏差确定单元522基于角度偏差信息利用包含三角函数、矩阵转换等数学方法进行计算来获得针对目标对象6的角度的第二修正值，并且如果在第二修正值不等于零的情况下，在调节过程中，操作单元2基于第二修正值控制打孔轴3相对于目标对象6移动，进而使得目标对象6的角度等于理论加工角度。
87.当然，可以理解的是，在识别的预定待打孔区域(即开口7)的在图像中的形状为椭圆形形状时，也可以通过手动或自动调节图像获取单元4来使得开口7的在图像中的形状为正圆形状，进而直接实现了针对目标对象6的角度的修正。
88.此外，姿态偏差确定单元522可以配置为，在识别的预定待打孔区域(即开口7)的在图像中的形状为椭圆形形状时，根据椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度而将椭圆形形状转换为正圆形状，并且根据正圆形状的直径的长度与圆形形状的预定直径的长度的比值进行计算来得到包括在姿态偏差信息中的、表示打孔轴3的实际距离与预设的理论加工距离之间的偏差的加工距离偏差信息，理论加工距离是指预设的在打孔轴3的末端的中心位置与目标对象6的表面上的预定待打孔区域所在平面之间的距离。
89.可以理解的是，图像获取单元4的位置和参数等因素会使得所获得的正圆形状的直径发生变化，而正圆形状的直径显然是与打孔轴3的加工距离(也可称作加工高度)相关联的函数。
90.可以理解的是，加工距离偏差信息是对应于目标对象6的表面上的预定待打孔区域相对于打孔轴3的理论加工距离在与基准平面垂直的z轴上的偏移量δz。在校正计算过程中，位置偏差确定单元521配置为，基于δz来获得针对目标对象6的位置的第三修正值，并且如果在第三修正值不等于零的情况下，在调节过程中，操作单元2基于第三修正值控制打孔轴3相对于目标对象6移动，进而使得打孔轴3的实际加工距离等于理论加工距离。校正单元可以交替地执行校正计算过程和调节过程。
91.根据本发明，还提供了一种打孔方法，打孔方法可以主要包括如下步骤中的一个或多个步骤：开口形成步骤s101，利用第一加工装置在目标对象6的外层的区域进行材料去除而形成开口7，具体地，在开口形成步骤s101中，可以利用作为第一加工装置的激光加工装置在目标对象6上烧蚀出开口7；目标对象装夹步骤s103，在形成开口7之后，将目标对象6装夹到工作台1上；校正计算步骤s105，利用校正单元获取固定在工作台1上的目标对象6的图像，并根据获取的图像确定针对目标对象6的校正信息；调节步骤s107，操作单元2基于在校正计算步骤s105中获得的位置偏差信息和姿态偏差信息对打孔轴3的位置和姿态进行调节；以及加工步骤s109，利用操作单元2进行打孔操作，以在目标对象6的表面上的预定待打孔区域处形成孔。校正计算步骤s105和调节步骤s107能够交替地执行。可以理解的是，调节步骤s107和加工步骤s109可以整合为一个步骤。
92.在校正计算步骤s105中可以包括：利用图像获取单元4获取固定在工作台1上的目标对象6的图像；利用待打孔区域识别单元51接收图像获取单元4获取的图像，并在图像中识别目标对象6的表面上的预定待打孔区域；利用校正信息确定单元52根据识别的预定待打孔区域确定校正信息。目标对象6的表面上的预定待打孔区域是通过预先去除目标对象6的外层的一部分以在目标对象6的表面上形成的、暴露目标对象6的被去除的外层的一部分覆盖的内层的对应的部分的开口7。
93.在校正计算步骤s105中可以包括以下步骤：利用位置偏差确定单元521根据识别的预定待打孔区域的在图像中的位置和图像获取单元4的用于获取图像的镜头的光轴与操作单元2的打孔轴3之间的预定的位置关系确定包括在校正信息中的、表示打孔轴3的位置偏差的位置偏差信息；利用姿态偏差确定单元522根据识别的预定待打孔区域的在图像中的形状和目标对象6的表面上的预定待打孔区域的实际形状，来确定识别的预定待打孔区域的形状与目标对象6的表面上的预定待打孔区域的实际形状之间的形状偏差，并根据确定的形状偏差和预定的位置关系确定包括在校正信息中的、表示打孔轴3的姿态偏差的姿态偏差信息。
94.图像获取单元4的用于获取图像的镜头的光轴与操作单元的打孔轴3可以是平行的并相距预定距离，在校正计算步骤s105中包括以下步骤：位置偏差确定单元根据识别的预定待打孔区域的中心在以图像的中心为原点的图像坐标系中所处的位置坐标信息、图像坐标系与真实坐标系之间的转换关系以及预定距离，来计算打孔轴3在真实坐标系下相对于打孔轴3的预设的理论位置的位置偏差，理论位置是指，在打孔轴3的末端的中心在目标对象6的表面上的预定待打孔区域所在平面上的投影与目标对象6的表面上的预定待打孔区域的中心重合时，打孔轴3所处的位置。
95.目标对象6的表面上的预定待打孔区域的实际形状可以是具有预定直径的圆形形状，在校正计算步骤s105中还包括以下步骤：在识别的预定待打孔区域的在图像中的形状为椭圆形形状时，姿态偏差确定单元522根据椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度进行计算来得到包括在姿态偏差信息中的、表示打孔轴3的实际角度与预定的理论加工角度之间的偏差的角度偏差信息，理论加工角度是指，在打孔轴3的中心轴线与目标对象6的表面上的预定待打孔区域的中心轴线处于一条直线上时，打孔轴3所处的角度。进一步地，姿态偏差确定单元522根据椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度而将椭圆形形状转换为正圆形状，并且根据正圆形状的直径的长度与圆形形状的预定直径的长度的比值进行计算来得
到包括在姿态偏差信息中的、表示打孔轴3的实际距离与预设的理论加工距离之间的偏差的加工距离偏差信息，理论加工距离是指预设的在打孔轴3的末端的中心位置与目标对象6的表面上的预定待打孔区域所在平面之间的距离。
96.开口7的数量可以为多个，针对每个开口7重复校正计算步骤s105、调节步骤s107和加工步骤s109；或者针对所有开口7完成校正计算步骤s105之后，再分别针对每个开口7进行后续的调节步骤s107和加工步骤s109。当然，根据本发明的方法，也可以仅针对一部分开口执行校正计算步骤s105，然后用线性插值的方法来获得修正值，之后针对所有开口执行调节步骤s107和加工步骤s109。
97.根据本发明的方案，对于电火花加工可以有两套程序，第一套程序用于加工，第二套程序由第一套程序偏移固定距离值而生成，用于利用图像获取单元后续校正使用。运行第二套程序时，图像获取单元的镜头的中心坐标位置与电极丝在第一套程序中的理论加工位置相同。在激光烧蚀开口的步骤完成之后，将目标对象装夹到电火花设备的工作台上，运行第二套程序，这时将看到开口的形状是一个椭圆，并且该椭圆的圆心与图像获取单元的镜头的中心坐标位置(即理论加工位置)存在偏差。校正单元记录椭圆的圆心、椭圆长轴及短轴的长度的数值等信息，从而能够利用这些数值来进行后续的修正计算。
98.上文中对电火花加工装置的电极丝的位置和姿态的调整，也就是针对目标对象上的开口的位置和姿态的偏差进行修正的过程。由于开口的圆形形状的直径为已知值，因此根据圆形形状的真实坐标系进行了以下变换：
99.第一、根据开口的图像的椭圆圆心与理论位置之间的距离来变换加工所在平面的原点，即修正电极丝的末端的中心位置。
100.第二、根据开口的图像的椭圆的长轴和短轴的测量值将椭圆旋转为正圆，获得旋转角度及旋转轴，根据加工方向排除与加工方向严重不符的数值解，来修正电极丝的加工角度。
101.第三、再次运行第二套程序，测量由椭圆形图像变换为正圆图像的直径，通过计算来修正电极丝的加工距离。
102.在第二套程序运行之后，可以将获得的修正值导入第一套程序中，利用第一套程序可完成该孔的电火花加工。
103.本领域的技术人员可以理解的是，在本发明的实施例中的利用激光和电火花形成的是圆孔，本发明的设备和方法也可以适用于一些其他形式的孔，例如正方形的孔，通过正方形的孔的本身的尺寸信息以及图像获取单元拍摄的图像的信息，也可以适当地调整打孔轴的位置和姿态，以实现快速且精确打孔的目的。
104.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种打孔设备，其特征在于，所述打孔设备包括：工作台(1)，在所述工作台(1)上固定待打孔的目标对象(6)；校正单元，获取固定在所述工作台(1)上的所述目标对象(6)的图像，并根据获取的图像确定针对所述目标对象(6)的校正信息；操作单元(2)，根据所述校正单元确定的所述校正信息进行打孔操作，以在所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域处形成孔。2.根据权利要求1所述的打孔设备，其特征在于，所述校正单元包括：图像获取单元(4)，获取固定在所述工作台(1)上的所述目标对象(6)的图像；待打孔区域识别单元(51)，接收所述图像获取单元(4)获取的图像，并在所述图像中识别所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域；校正信息确定单元(52)，根据识别的预定待打孔区域确定所述校正信息，其中，所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域是通过预先去除所述目标对象(6)的外层的一部分以在所述目标对象(6)的表面上形成的、暴露所述目标对象(6)的被去除的外层的一部分覆盖的内层的对应的部分的开口(7)。3.根据权利要求2所述的打孔设备，其特征在于，所述图像获取单元(4)安装在所述操作单元(2)上，以使所述图像获取单元(4)的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元(2)的打孔轴(3)形成预定的位置关系，所述校正信息确定单元(52)包括：位置偏差确定单元(521)，根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的位置和所述预定的位置关系确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴(3)的位置偏差的位置偏差信息；姿态偏差确定单元(522)，根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状和所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的实际形状，来确定所述识别的预定待打孔区域的形状与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的实际形状之间的形状偏差，并根据确定的形状偏差和所述预定的位置关系确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴(3)的姿态偏差的姿态偏差信息。4.根据权利要求3所述的打孔设备，其特征在于，所述图像获取单元(4)的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元的所述打孔轴(3)平行并相距预定距离；其中，所述位置偏差确定单元(521)配置为：根据所述识别的预定待打孔区域的中心在以所述图像的中心为原点的图像坐标系中所处的位置坐标信息、所述图像坐标系与真实坐标系之间的转换关系以及所述预定距离，来计算所述打孔轴(3)在所述真实坐标系下相对于所述打孔轴(3)的预设的理论位置的位置偏差，在所述理论位置中，所述打孔轴(3)的末端的中心在所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域所在平面上的投影与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的中心重合。5.根据权利要求4所述的打孔设备，其特征在于，所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的实际形状为具有预定直径的圆形形状，其中，所述姿态偏差确定单元(522)配置为，在所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状为椭圆形形状时，根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴(3)的实际角度与预定的理论加工角
度之间的偏差的角度偏差信息，在所述理论加工角度中，所述打孔轴(3)的中心轴线与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的中心轴线处于一条直线上，并且其中，所述姿态偏差确定单元(522)配置为，在所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状为椭圆形形状时，根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度而将所述椭圆形形状转换为正圆形状，并且根据所述正圆形状的直径的长度与所述圆形形状的预定直径的长度的比值进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴(3)的实际距离与预设的理论加工距离之间的偏差的加工距离偏差信息，所述理论加工距离是指预设的在所述打孔轴(3)的末端的中心位置与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域所在平面之间的距离。6.根据权利要求3至5中任一项所述的打孔设备，其特征在于，所述操作单元(2)为电火花加工装置，所述电火花加工装置包括主体和电极丝，所述电极丝具有限定纵向中心线的伸长形状，并且所述电极丝沿着所述纵向中心线包括安装于所述主体的第一端和与所述第一端相反的末端，所述电极丝限定所述打孔轴(3)。7.根据权利要求2至5中任一项所述的打孔设备，其特征在于，所述打孔设备还包括激光加工装置，该激光加工装置适于在所述目标对象(6)的外层上进行烧蚀以形成所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域，所述目标对象(6)是涡轮叶片，并且所述涡轮叶片的外层为陶瓷热障涂层，所述孔是冷却孔。8.一种打孔方法，其特征在于，所述打孔方法包括校正计算步骤(s105)和加工步骤(s109)：在所述校正计算步骤(s105)中，利用校正单元获取固定在工作台(1)上的目标对象(6)的图像，并根据获取的图像确定针对所述目标对象(6)的校正信息；在所述加工步骤(s109)中，利用操作单元(2)根据所述校正单元确定的所述校正信息进行打孔操作，以在所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域处形成孔。9.根据权利要求8所述的打孔方法，其特征在于，在所述校正计算步骤(s105)中包括：利用图像获取单元(4)获取固定在所述工作台(1)上的所述目标对象(6)的图像；利用待打孔区域识别单元(51)接收所述图像获取单元(4)获取的图像，并在所述图像中识别所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域；利用校正信息确定单元(52)根据识别的预定待打孔区域确定所述校正信息，其中，所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域是通过预先去除所述目标对象(6)的外层的一部分以在所述目标对象(6)的表面上形成的、暴露所述目标对象(6)的被去除的外层的一部分覆盖的内层的对应的部分的开口(7)。10.根据权利要求9所述的打孔方法，其特征在于，在所述校正计算步骤(s105)中包括以下步骤：利用位置偏差确定单元(521)根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的位置和所述图像获取单元(4)的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元(2)的打孔轴(3)之间的预定的位置关系，来确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴(3)的位置偏差的位置偏差信息；利用姿态偏差确定单元(522)根据所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状和所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的实际形状，来确定所述识别的预定待打
孔区域的形状与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的实际形状之间的形状偏差，并根据确定的形状偏差和所述预定的位置关系确定包括在所述校正信息中的、表示所述打孔轴(3)的姿态偏差的姿态偏差信息。11.根据权利要求10所述的打孔方法，其特征在于，所述图像获取单元(4)的用于获取图像的镜头的光轴与所述操作单元的所述打孔轴(3)平行并相距预定距离，在所述校正计算步骤(s105)中包括以下步骤：所述位置偏差确定单元根据所述识别的预定待打孔区域的中心在以所述图像的中心为原点的图像坐标系中所处的位置坐标信息、所述图像坐标系与真实坐标系之间的转换关系以及所述预定距离，来计算所述打孔轴(3)在所述真实坐标系下相对于所述打孔轴(3)的预设的理论位置的位置偏差，在所述理论位置中，所述打孔轴(3)的末端的中心在所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域所在平面上的投影与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的中心重合。12.根据权利要求11所述的打孔方法，其特征在于，所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的实际形状为具有预定直径的圆形形状，在所述校正计算步骤(s105)中还包括以下步骤：在所述识别的预定待打孔区域的在所述图像中的形状为椭圆形形状时，所述姿态偏差确定单元(522)根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴(3)的实际角度与预定的理论加工角度之间的偏差的角度偏差信息，在所述理论加工角度中，所述打孔轴(3)的中心轴线与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域的中心轴线处于一条直线上，并且所述姿态偏差确定单元(522)根据所述椭圆形形状的长轴的长度和短轴的长度而将所述椭圆形形状转换为正圆形状，并且根据所述正圆形状的直径的长度与所述圆形形状的预定直径的长度的比值进行计算来得到包括在所述姿态偏差信息中的、表示所述打孔轴(3)的实际距离与预设的理论加工距离之间的偏差的加工距离偏差信息，所述理论加工距离是指预设的在所述打孔轴(3)的末端的中心位置与所述目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域所在平面之间的距离。13.根据权利要求9至12中任一项所述的打孔方法，其特征在于，在所述校正计算步骤之前，所述方法还包括如下步骤：开口形成步骤(s101)，利用第一加工装置在所述目标对象(6)的外层的区域进行材料去除而形成所述开口(7)；目标对象装夹步骤(s103)，在形成所述开口(7)之后，将所述目标对象(6)装夹到所述工作台(1)上。14.根据权利要求10至12中任一项所述的打孔方法，其特征在于，在所述校正计算步骤之前，所述方法还包括在所述校正计算步骤(s105)之后的调节步骤(s107)，在所述调节步骤(s107)中，所述操作单元(2)基于在所述校正计算步骤(s105)中获得的所述位置偏差信息和所述姿态偏差信息对所述打孔轴(3)的位置和姿态进行调节。15.根据权利要求14所述的打孔方法，其特征在于，所述开口(7)的数量为多个，针对每个开口(7)重复所述校正计算步骤(s105)、所述调节步骤(s107)和所述加工步骤(s109)；或者针对所有开口(7)完成所述校正计算步骤(s105)之后，再分别针对每个开口(7)进行后续
的所述调节步骤(s107)和所述加工步骤(s109)。16.根据权利要求14所述的打孔方法，其特征在于，所述开口(7)的数量为多个，仅针对一部分开口执行所述校正计算步骤(s105)，然后用线性插值的方法来获得修正值，之后针对所有开口执行所述调节步骤(s107)和所述加工步骤(s109)。17.根据权利要求13所述的打孔方法，其特征在于，在所述开口形成步骤(s101)中，利用作为所述第一加工装置的激光加工装置在所述目标对象(6)上烧蚀出所述开口(7)。18.计算装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储了用于执行权利要求8至17中任一项所述的方法的计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序。19.存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序在运行时控制所述存储介质所在的设备执行根据权利要求8至17中任意一项所述的方法。

技术总结

本发明提供了打孔设备、打孔方法、计算装置和存储介质。打孔设备包括：工作台(1)，在工作台(1)上固定待打孔的目标对象(6)；校正单元，获取固定在工作台(1)上的目标对象(6)的图像，并根据获取的图像确定针对目标对象(6)的校正信息；操作单元(2)，根据校正单元确定的校正信息进行打孔操作，以在目标对象(6)的表面上的预定待打孔区域处形成孔。本发明的打孔设备可以是采用激光和电火花复合加工的打孔设备，通过该打孔设备可以在涡轮叶片中形成冷却孔，本发明的打孔设备和打孔方法能够提高孔加工的质量和效率。工的质量和效率。工的质量和效率。