多切割头刀路生成方法、装置、加工方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及工控设备技术领域，尤其涉及一种多切割头刀路生成方法、装置、加工方法、设备及介质。

背景技术

从带状原料上成批下料，是钣金生产中的常用工序。在使用激光切割设备进行落料的过程中，采用多个切割头，可以数倍提高切割效率。然而，当采用多个切割头的时候，如果各个切割头的切割时间不匹配，将会影响切割工艺的效率。因此，对多切割头的运动路径的规划变得尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多切割头刀路生成方法、装置、加工方法、设备及介质，旨在解决现有技术中各个切割头的切割时间不匹配，从而导致影响切割工艺效率的问题。

本发明实施例提供了一种多切割头刀路生成方法。多个切割头设置在同轴异步切割设备中，用于对工件进行切割。所述多切割头刀路生成方法包括以下步骤：

步骤一：根据切割头的数量将原始刀路R

步骤二：在所述长度相等的切割刀路上插入各个切割头的避让路径，以生成更新后的切割刀路R

步骤七：输出所述切割刀路R

本发明另一实施例提供了一种多切割头刀路生成方法。多个切割头设置在同轴异步切割设备中，用于对工件进行切割。所述多切割头刀路生成方法包括以下步骤：

步骤一：根据切割头的数量将原始刀路R

步骤二：在所述长度相等的切割刀路上插入各个切割头的避让路径，以生成更新后的切割刀路R

步骤三：计算出所述切割刀路R

步骤四：从运行时间t

步骤五：若所述切割刀路R

步骤六：重复步骤二至步骤五的流程，直至所述切割刀路R

步骤七：输出所述切割刀路R

可选地，所述多个切割头可活动地设置在同一个共享轴Y轴上，且所述多个切割头的活动方向为所述共享轴的轴向方向。

可选地，所述多切割头刀路生成方法还包括以下步骤：

在所述原始刀路R

从所述节点F

将所述节点F

可选地，所述相邻切割头中的第一切割头的第一避让路径为：按照节点F

可选地，所述相邻切割头中的第二切割头的第二避让路径为：按照节点F

可选地，所述第一切割头和所述第二切割头的切割过程为：

设置所述第二切割头的切割起始点为节点F

使所述第二切割头沿所述原始刀路R

当所述第二切割头运动至所述节点F

当所述第二切割头运动至所述节点F

使所述第一切割头沿所述原始刀路R

当所述第一切割头运动至所述节点F

使所述第一切割头从所述节点F

可选地，所述运行时间最长的切割刀路R

可选地，所述运行时间最长的切割刀路R

可选地，所述运行时间最长的切割刀路R

本发明另一实施例还提供了一种多切割头刀路生成方法，包括以下步骤：

步骤一：根据切割头的数量将原始刀路R

步骤二：计算出所述切割刀路R

步骤三：从运行时间t

步骤四：若所述切割刀路R

步骤五：重复步骤二至步骤四的流程，直至所述切割刀路R

步骤六：输出所述切割刀路R

可选地，所述多切割头刀路生成方法还包括以下步骤：

计算第i个切割刀路的刀路偏距Vi =（m-i）NP，其中，P为落料间距，N为正整数；

获取切割头之间预设的最小间距D

可选地，所述运行时间最长的切割刀路R

可选地，所述预设时间值的范围为10ms - 100ms。

本发明实施例还提供了一种工件加工方法，包括以下步骤：

提供多个切割头；

获取工件的轮廓信息，确定所述多个切割头的原始刀路R

按照如上所述的多切割头刀路生成方法生成所述多个切割头的切割刀路R

按照所述切割刀路R

根据所述多个切割头的加工控制参数，对工件进行加工。

本发明实施例还提供了一种多切割头刀路生成装置，包括以下模块：

分割模块：根据切割头的数量将原始刀路R

插入模块：在所述长度相等的切割刀路上插入各个切割头的避让路径，以生成更新后的切割刀路R

计算模块：计算出所述切割刀路R

查找模块：从运行时间t

比较模块：若所述切割刀路R

输出模块：输出所述切割刀路R

本发明实施例还提供了一种激光切割设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的工件加工方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有工件加工控制程序，所述工件加工控制程序被处理器执行时实现如上所述的工件加工方法的步骤。

在本发明实施例提供一种多切割头刀路生成方法中，通过根据切割头的数量将原始刀路R

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为钣金加工过程中落料排版图。

图2为双头切割过程中的双头切割刀路示意图。

图3为双头切割过程中的轮廓示意图。

图4为本发明实施例提供的多切割头刀路生成方法的流程示意图。

图5为本发明实施例提供的激光切割设备的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的待切割工件的原始刀路示意图。

图7为确定图6中原始刀路的起点的流程示意图。

图8为对图6中的待切割工件进行切割的流程示意图。

图9为本发明实施例提供的多切割头刀路生成方法的流程示意图。

图10为本发明实施例提供的激光切割设备的结构示意图。

图11为图9中的减小运行时间最长的切割刀路的长度的流程示意图。

图12为图9中的增大运行时间最短的切割刀路的长度的流程示意图。

图13为图9中的刀路偏距设置的流程示意图。

图14为本发明另一实施例提供的工件加工方法的流程示意图。

图15为本发明又一实施例提供的多切割头刀路生成装置的模块示意图。

图16为图5或图10中的激光切割设备的控制设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为了更清楚地介绍本发明实施例提供的方案，以下先对激光切割中的一些术语进行说明和解释。

请参见图1至图3，待加工的钣金原料包括料带以及排列在料带上的待切割的工件。

激光切割所涉及的概念，定义如下：

落料：用各种方法如压力机、剪板机、锯床、火焰切割、等离子切割、激光切割等把待切割的工件从料带中分离出来，叫做落料。

单元：执行一次切割刀路所能形成的落料件组合，称为单元。激光落料过程，就是循环执行切割刀路，不断地以单元为单位生产落料件。图2所示刀路，一个单元包含八个落料件；图3所示刀路，一个单元包含一个落料件。

节距P：相邻两个单元轮廓上相同特征点在送料方向上的距离称为节距P，如图2所示。在激光落料中，通常是指某个切割头在相邻两个单元上的起刀点之间的距离。

间距D：相邻切割头在可能碰撞方向上的距离，称为间距D。如图1和图3所示，为防止切割头碰撞，系统须设定最小间距D

同步切割：切割过程中，多个切割头之间的位置关系保持不变，完成相同形状的工件切割，这种切割协调方式称为同步切割。

同步切割能最大限度地提高切割效率。同步切割时，多个切割头之间的相对运动保持静止，系统的控制方法简单，刀路设计也比较容易。同步切割适合较小工件。

由于多个切割头同步运动，切割头之间的位置关系保持不变，所以针对同轴同步切割，引入参数同步偏距Q和同轴节距P’，Q表示切割头之间须保持的距离，P’表示工件在与送料方向垂直的方向上的排样节距，如图2所示。

因此只需要生成其中一个切割头的切割刀路，并计算出其它切割头与该切割头的同步偏距，即可自动生成同轴同步切割的单元刀路，如图2所示。

第i个加工刀路的同步偏距Q

Q

其中，M为加工头数量，P为落料节距，i=1，2，3，…，M；

N为整数，N≥0，并满足：N P’≥ D

异步切割：切割过程中，两个及多个切割头之间存在相对运动，完成不同形状的切割刀路，协同完成工件切割，这种切割协调方式称为异步切割，如图3所示。

异步切割刀路灵活，适用性强，但系统的控制方法复杂，刀路设计的难度较大。异步切割时送料节距短，速度变化小，工件和废料不易错位，码垛可靠性高。

同轴异步切割的单元刀路，切割刀路的起点对切割效率影响很大。合理的起点，使共享轴任意坐标处多条切割刀路的运动方向趋势一致，确保各切割头的运动速度不受限制。同轴异步切割，每增加一个切割头，可以提高切割效率0.5~0.8倍。双头同轴异步切割最具经济性，因此下文讨论对应刀路的自动生成。

切割刀路的空程路径，需要增加避让设计，保证切割头间距不小于D

落料模型：落料生产的设计和数据可以用落料模型来表示。一个完整的落料模型用工件轮廓C和单元节距P来定义，如图4所示。轮廓由n个轮廓节点组成，轮廓节点之间用直线段连接，即：

C = {T

其中T

T

在保证切割精度的前提下，对轮廓曲线部分作离散化处理，转换成一组短线段。

考虑到一个切割单元可能由多个工件组成，一个工件也可能由一个外轮廓和多个内轮廓组成，所以落料模型B应为：

B = { P，C

其中，P表示节距，C

其中，节点的上标表示所属轮廓。

单元刀路模型：

如图6所示，R

R = { F

其中，F

F

其中，i =1，2，3，…，n，(xi，yi)是轮廓节点，z

z

z

切割头数量为M，由M个切割刀路组成的单元刀路。其模型S为：

S = { R

展开，得：

其中，上标表示所属刀路或切割头。

请参见图4，本发明实施例提供一种多切割头刀路生成方法。所述多个切割头设置在同轴异步切割设备中，用于对生产线上的工件进行切割。所述多切割头刀路生成方法包括以下步骤：

步骤一：根据切割头的数量将原始刀路R

其中上标表示所属轮廓。如果是单头切割机的话，获得了原始刀路R

把原始刀路R

Divide ( R

= { R

=

其中，Divide函数是分割算法，L

分割过程中，需要根据各段切割刀路长度的要求，用插值方法，在切割刀路的前端和后端插入刀路节点。

步骤二：在所述长度相等的切割刀路上插入各个切割头的避让路径，以生成更新后的切割刀路R

步骤三：计算出所述切割刀路R

步骤四：从运行时间t

步骤五：若所述切割刀路R

步骤六：重复步骤二至步骤五的流程，直至所述切割刀路R

步骤七：输出所述切割刀路R

在本发明实施例提供一种多切割头刀路生成方法中，通过根据切割头的数量将原始刀路R

请一并参见图5，在本实施例中，所述多切割头刀路生成方法应用在同轴异步的切割设备中。在本实施例中，为了描述方便，将与工件运动方向相反的方向定义为X轴方向，将与工件运动方向垂直且位于同一水平面上的方向定义为Y轴方向。此时，切割设备的共享轴230可以沿X轴运动，多个切割头210、220可以在共享轴上沿Y轴方向运动，每个切割头210、220在一定约束下可以到达加工范围内的任意一点，实现同轴布局的多头协调加工。具体地，所述多个切割头210、220可活动地设置在同一个共享轴上，且所述多个切割头210、220的活动方向为所述共享轴230的轴向方向，所述共享轴230的轴向方法垂直于所述生产线的运动方向。

请一并参见图6至图8，在本发明的一个实施例中，所述多个切割头包括第一切割头210和第二切割头220。此时，所述第一切割头210和所述第二切割头220的切割起始点的确定方式包括以下步骤：

在所述原始刀路R

从所述节点F

将所述节点F

根据需要，为了防止第一切割头210和第二切割头220之间相互碰撞，需要插入所述第一切割头210和所述第二切割头220的避让路径。具体地，所述第一切割头210的第一避让路径为：按照节点F

请参见图8，在具体的切割过程中，所述第一切割头210和所述第二切割头220的切割过程为：

设置所述第二切割头220的切割起始点为节点F

使所述第二切割头220沿所述原始刀路R

当所述第二切割头220运动至所述节点F

当所述第二切割头220运动至所述节点F

使所述第一切割头210沿所述原始刀路R

当所述第一切割头210运动至所述节点F

使所述第一切割头210从所述节点F

根据需要，所述多个切割头还可以包括除第一切割头210和第二切割头220以外的其余切割头。其余切割头的切割路径以此类推。

根据需要，步骤五中所述减小运行时间最长的切割刀路R

获取所述切割刀路R

根据需要，步骤五中所述增大运行时间最短的切割刀路R

获取所述切割刀路R

可以理解地，所述运行时间最长的切割刀路R

可以理解地，所述运行时间最长的切割刀路R

可以理解地，所述运行时间最长的切割刀路R

请参见图9，本发明另一实施例还提供了一种多切割头刀路生成方法。所述多切割头刀路生成方法用于异轴异步切割设备中，如图10所示。图10中的异轴异步切割设备200包括多个切割头1#、2#和3#。所述多切割头刀路生成方法包括以下步骤：

步骤一：根据切割头的数量将原始刀路R

其中上标表示所属轮廓。如果是单头切割机的话，获得了原始刀路R

把原始刀路R

Divide ( R

其中，Divide函数是分割算法，L

分割过程中，需要根据各段切割刀路长度的要求，用插值方法，在切割刀路的前端和后端插入刀路节点。

步骤二：计算出所述切割刀路R

步骤三：从运行时间t

步骤四：若所述切割刀路R

步骤五：重复步骤二至步骤四的流程，直至所述切割刀路R

步骤六：输出所述切割刀路R

在本发明实施例提供一种多切割头刀路生成方法中，通过将原始刀路R

根据需要，在步骤四中，所述运行时间最长的切割刀路R

请参见图11，根据需要，步骤四中所述减小运行时间最长的切割刀路R

获取所述切割刀路R

请参见图12，根据需要，步骤四中所述增大运行时间最短的切割刀路R

获取所述切割刀路R

请参见图13，根据需要，所述多切割头刀路生成方法，还包括以下步骤：

计算第i个切割刀路的刀路偏距Vi =（m-i）NP，其中，P为落料间距，N为正整数；

获取切割头之间预设的最小间距D

可以理解地，所述运行时间最长的切割刀路R

可以理解地，所述运行时间最长的切割刀路R

可以理解地，所述运行时间最长的切割刀路R

请参见图14，本发明实施例还提供了一种工件加工方法，包括以下步骤：

提供多个切割头；

获取工件的轮廓信息，确定所述多个切割头的原始刀路R

按照以上实施例所述的多切割头刀路生成方法生成所述多个切割头的切割刀路R

按照所述切割刀路R

根据所述多个切割头的加工控制参数，对工件进行加工。

请参见图15，本发明实施例还提供了一种多切割头刀路生成装置100，包括以下模块：

分割模块110：根据切割头的数量将原始刀路R

插入模块160：在所述长度相等的切割刀路上插入各个切割头的避让路径，以生成更新后的切割刀路R

计算模块120：计算出所述切割刀路R

查找模块130：从运行时间t

比较模块140：若所述切割刀路R

输出模块150：输出所述切割刀路R

本发明实施例还提供了一种激光切割设备200，如图5所示，其包括多个切割头210、220以及控制设备，所述控制设备用于控制所述多个切割头210、220进行切割动作。所述控制设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的工件加工方法的步骤。具体地，请参见图16，所述控制设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

根据需要，本发明实施例还提供了一种激光切割设备200，如图10所示，其包括多个切割头1#、2#、3#以及控制设备，所述控制设备用于控制所述多个切割头1#、2#、3#进行切割动作。所述控制设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的工件加工方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有工件加工控制程序，所述工件加工控制程序被处理器执行时实现如上所述的工件加工方法的步骤。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。