CN102554954B - 多横梁水切割系统切割过程的在线协调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多横梁水切割系统切割过程的在线协调控制方法，用于引导协调多个水射流切割横梁及水刀避免碰撞、平稳并行地完成切割任务，方法具体包括：输入待切割的大型工件的计算机辅助设计(CAD)文件，分解成各横梁系统的待切割部分的CAD子文件；将上述的CAD子文件进一步导入计算机辅助制造(CAM)软件，生成可执行的数控(NC)代码文件；设计多横梁切割过程的在线协调控制策略；将NC代码和协调控制策略的程序分别安装到计算机数字控制器(CNC)和协调控制装置中，执行在线协调下的多横梁水切割过程。

Description

多横梁水切割系统切割过程的在线协调控制方法

技术领域

本发明涉及数控水射流切割加工领域，具体地说，涉及大型工件的多横梁式水射流切割机床的在线协调控制方法。

背景技术

水射流切割(简称水切割)是一种冷态的点切割技术，因无热变形和附加应力变形、切割材料无选择性、切割速度快，以及无污染等特点，明显优于其他切割技术，如硬质刀具切割、激光切割、电火花切割、等离子切割等。水切割技术如今已被广泛应用于建筑、装饰、机械、航空航天、传播、汽车、化工、食品等行业，切割多达500多种类型材质，如钢材、钛、合金、复合材料、大理石、皮革等。

近年来航空航天、装备制造、石化、食品加工等行业中大型工件(4-12m乃至更长)水切割需求迅猛增长，应运而生了两种大型水切割机床方案，即单横梁水切割系统与多横梁式水切割系统。单横梁水切割系统具有单一横梁及安装其上的水刀头以及长的导轨和工作台，但切割效率较低。多横梁式水切割系统由多个水切割横梁、导轨、切割台拼接组合而成，各横梁可以并行地切割。多横梁系统的切割效率显著较高，又具备伸缩性与可扩展性，已成为大型水切割的首选方案。然而，多横梁式水切割系统为保证衔接部分无切割死区，必须做到相邻两两横梁的加工区域存在一定的重叠。在没有任何措施的情况下，一旦相邻两横梁系统在重叠区的时段具有交集，则尽可能发生干涉和碰撞，导致系统的损毁。因此对于多横梁系统，首要考虑的问题是如何协调多个平行且相互存在约束的切割过程之间的协调，避免干涉。对此，目前存在离线和在线两种协调策略。现有技术多为离线的协调方法，大体思想是将多横梁水切割机床的位置干涉问题转变为时间干涉问题，预先安排相邻切割过程中各横梁系统位于干涉区的时序，并将这种协调策略固化到NC代码中。实施这种方法必须要对各横梁系统执行同步的启动、暂停、继续、回退、停止。在线协调策略根据在线检测到的相邻横梁的位置信息，动态决定横梁的前进与暂停状态和进入干涉区的先后顺序。在线的协调控制方法将直接操控各横梁的CNC控制器，而与各横梁系统的NC代码是相互独立，不必对各横梁系统同时启动、暂停、继续、回退、停止，各横梁系统可做到完全独立。

发明内容

本发明提供了一种多横梁水切割系统切割过程的在线协调控制方法，以避免相邻切割过程的冲突，所述的多横梁式水射流切割系统包括n个横梁系统且n个横梁系统沿导轨方向依次排列并记为第1横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统，n为多横梁式水射流切割系统中的横梁系统总数，n∈□⁺且n≥2，□⁺为正整数的集合，i∈[1，n]，各横梁系统含一个设有水刀头的横梁及计算机数字控制CNC系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.对多横梁式水切割系统的加工区域进行划分：

分别将第1横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统中的各横梁运动所覆盖的最大区域，作为第1可达区、第2可达区、…、第i可达区、…、第n1可达区，n1＝n，将相邻的第j可达区和第j+1可达区的重叠部分作为第j重叠区，j∈[1，n-1]，第j重叠区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第j重叠区的左重叠线与右重叠线，分别将第1重叠区、第2重叠区、…、第n2-1重叠区的两侧沿导轨各增加一横梁的宽度，形成第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区，n2＝n，将第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第1干涉区左干涉线与右干涉线、第2干涉区左干涉线与右干涉线、…、第n2-1干涉区左干涉线与右干涉线，

B.对给定的大型工件切割任务，按照以下在线协调控制方法执行n个横梁系统的切割：

B1.以计算机辅助设计CAD文件的形式输入给定的大型工件切割任务，按照以下情况进行切割轮廓的分解和分配，形成各横梁系统的切割部分的CAD子文件：

B11.如果待切割轮廓完全位于第j重叠区内，j∈[1，n-1]，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统或第j+1横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内的第j重叠区之外的区域，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内且待切割轮廓始于第j重叠区内、止于第j重叠区外，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；

B12.对于连续跨越第j重叠区、第j+1重叠区、…、第j+k-1重叠区的待切割轮廓，j，k∈[1，n-1]且i+k∈[2，n]，k∈□⁺代表跨越的重叠区个数，以待切割轮廓跨越的各重叠干涉区的中心线为界，将待切割轮廓沿导轨方向分割成第j段、第j+1段、…、第j+k-1段、第j+k段，分割后的各待切割轮廓段分别分配给第j横梁系统、第j+1横梁系统、…、第j+k-1横梁系统、第j+k横梁系统；

B2.上述的各CAD子文件进一步导入水切割计算机辅助制造CAM软件，生成可执行的数控(NC)代码文件：

CAD子文件导入水切割计算机辅助制造CAM软件，设置各横梁系统的水刀头的启动点、水刀头的终止点、各轮廓的切入点与切出点、各轮廓加工的先后顺序，以及输入切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时参数，经CAM软件的后置处理器处理，生成各横梁系统的数控NC代码文件；

B3.将生成的各横梁系统的数控NC代码文件装载到对应CNC控制器中，由协调控制装置执行多横梁系统的协调控制策略：

①启动各CNC控制器执行数控NC代码，同时协调控制装置开始经由各CNC控制器循环读取各横梁系统的位置与速度及方向，设：多横梁系统中任意一对相邻横梁系统即第i横梁系统与第i+1横梁系统中的一个横梁系统为X，则另一个横梁系统为Y，1≤i＜n，为横梁系统X、Y设置优先级；

②若X横梁系统与Y横梁系统都在干涉区外工作，则执行预定的NC代码；

③一旦X横梁系统向第i干涉区行进，且X横梁系统与第i干涉区的最近的干涉线的距离小于临界距离时，则按照以下处理方法处理，以避免任意两相邻横梁系统的碰撞发生，所述临界距离是协调控制所允许的一个横梁系统到临近干涉区的最近的一条干涉线的最小距离，记为D＝V·τ，其中V为快进速度、τ为协调控制装置读取横梁系统位置信息的循环周期，所述处理方法为：

情况一：若Y横梁系统在第i干涉区外，并且预计Y横梁系统将在X横梁系统完成第i干涉区的切割任务或完成在第i干涉区内的快进后进入第i干涉区，则X保持当前运动，进入第i干涉区，Y将保持当前运动；若Y横梁系统在第i干涉区外，并且预计Y横梁系统将于X横梁系统执行第i干涉区的切割任务或执行在第i干涉区内快进的过程中进入第i干涉区，则X保持当前运动，进入第i干涉区，Y横梁系统暂停，直至X横梁系统完全退出第i干涉区后，恢复暂停前的运动，进入第i干涉区；

情况二：若Y横梁系统在第i干涉区外，但预计Y横梁系统将与X横梁系统同时进入第i干涉区，此时根据初始设置的优先级的大小顺序，让高优先级的横梁系统保持当前运动进入第i干涉区，而低优先级的横梁系统则暂停，直至已进入的横梁系统完全退出第i干涉区后，恢复暂停前的运动，进入第i干涉区，

C.上述的协调控制装置是执行多横梁系统协调控制策略的工业控制计算机、可编程逻辑控制器PLC、嵌入式控制器或者其他具有计算、存储单元和公知通信接口的电子装置。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及显著效果：

(1)本发明提供一种用于多横梁式水射流切割系统的在线协调控制方法，通过在线检测相邻横梁的位置和速度信息，动态决定竞争干涉区的横梁的动作以及仲裁进入干涉区的先后顺序，避免相邻横梁在干涉区发生碰撞；

(2)本发明提供的在线协调控制方法所采用的协调控制策略与切割过程的NC代码相互独立，使用者仍然可以利用以往的技术知识与经验进行待切割工件的CAD绘图，然后利用本发明方法进行CAD文件分割，然后分别导入到水切割CAM软件中设置走刀路径，并生成数控NC代码，最后正常地执行NC代码，只有当任意一对相邻横梁系统竞争干涉区时，安装有该协调控制策略的控制装置才会主动地干预，避免它们的碰撞发生。

(3)本发明提供的协调控制方法鲁棒性强，即使个别横梁系统发生故障，本方法也可以维系余下部分继续正常作业完成预定的切割任务，例如加工过程中出现某些突发事件，如某一横梁系统切割头磨损严重，则只需将该横梁系统停下来更换切割头即可，或者某段轮廓未切透止，则只需将该横梁系统执行回退重切，而余下的各横梁系统仍继续各自的切割，不受任何影响，潜在冲突的也将被动态避免。

(4)本发明提供的在线协调控制方法无需各切割过程的同步，在任何时刻，各横梁系统都可以独立地启动、切割、暂停、恢复、回退重切或者终止，灵活性强。

附图说明

图1多横梁式水切割过程在线协调控制的主体流程；

图2双横梁水切割系统及其加工区域划分；

图3待切割加工工件与轮廓CAD示例；

图4第1横梁系统切割任务与走刀路径设置；

图5第2横梁系统切割任务与走刀路径设置；

图6相邻横梁的在线协调控制策略；

图7第1横梁走刀路径分段标记；

图8第2横梁走刀路径分段标记。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式作详细说明，借此更加清晰地表明本发明所述的和其他的目的、特征和优势。

本发明提及一种用于大尺寸工件的多横梁水切割系统切割过程的在线协调控制方法。这里的大尺寸工件通常指长度在3-12米的待切割工件，也包括那些长度大于12米的工件，但工件的宽度必须小于等于多横梁系统的宽度。水射流切割指的是利用高压超高压水集束的侵蚀力进行工件切割的过程。每个水切割过程由一个横梁系统(横梁及安装其上的水切割头或称喷嘴)执行，多横梁式水切割系统就是一个由多个水切割横梁系统、导轨、切割台拼接组合而成，各相邻横梁可以并行切割，但衔接处有重叠加工区。每个横梁系统都由一个CNC控制器来控制。

本发明即通过在线引导协调多个水射流切割过程避免碰撞、平稳并行地完成切割任务，所述的多横梁系统的水切割过程的在线协调控制方法的总体流程由图1给出，首先应对给定的待切割工件CAD文件进行分割，形成的CAD子文件导入CAM软件生成相应的数控NC加工代码，同时可以设计各个横梁系统之间的协调控制策略，再执行NC代码和各横梁之间的协调控制。

本发明所述的多横梁式水射流切割系统包括n个横梁系统且n个横梁系统沿导轨方向依次排列并记为第1横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统，n为多横梁式水射流切割系统中的横梁系统总数，n∈□⁺且n≥2，□⁺为正整数的集合，i∈[1，n]，各横梁系统含一个设有水刀头的横梁及计算机数字控制CNC系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.对多横梁式水切割系统的加工区域进行划分：

分别将第1横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统中的各横梁运动所覆盖的最大区域，作为第1可达区、第2可达区、…、第i可达区、…、第n1可达区，n1＝n，将相邻的第j可达区和第j+1可达区的重叠部分作为第j重叠区，j∈[1，n-1]，第j重叠区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第j重叠区的左重叠线与右重叠线，分别将第1重叠区、第2重叠区、…、第n2-1重叠区的两侧沿导轨各增加一个横梁的宽度，形成第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区，n2＝n，将第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第1干涉区左干涉线与右干涉线、第2干涉区左干涉线与右干涉线、…、第n2-1干涉区左干涉线与右干涉线。

图2给出了一个双横梁水切割系统的例子，包含第1横梁系统和第2横梁系统，各横梁上设有一个水刀头。按照步骤A，双横梁系统的可达区分别标记为第1可达区和第2可达区，而重叠区和干涉区都只有一个，标记为重叠区1和干涉区1，干涉区1存在左右两条干涉线。

B.对给定的大型工件切割任务，按照以下在线协调控制方法进行n个横梁系统的切割：

B1.以计算机辅助设计CAD文件的形式输入给定的大型工件切割任务，按照以下情况进行切割轮廓的分解和分配，形成各横梁系统的切割部分的CAD子文件：

B11.如果待切割轮廓完全位于第j重叠区内，j∈[1，n-1]，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统或第j+1横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内的第j重叠区之外的区域，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内且待切割轮廓始于第j重叠区内、止于第j重叠区外，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；

B12.对于连续跨越第j重叠区、第j+1重叠区、…、第j+k-1重叠区的待切割轮廓，j，k∈[1，n-1]且i+k∈[2，n]，k∈□⁺代表跨越的重叠区个数，以待切割轮廓跨越的各重叠干涉区的中心线为界，将待切割轮廓沿导轨方向分割成第j段、第j+1段、…、第j+k-1段、第j+k段，分割后的各待切割轮廓段分别分配给第j横梁系统、第j+1横梁系统、…、第j+k-1横梁系统、第j+k横梁系统；

图3给出了一待切割工件的CAD图，需要切割轮廓分别编号为1、2、3、4，按照步骤B11所提及的原则判断，轮廓1位于第1可达区内的第1重叠区之外的区域，应分配给第1横梁系统；轮廓2位于第1可达区内且待切割轮廓始于第1重叠区内、止于第1重叠区外，应分配给第1横梁系统；而轮廓3跨越第1重叠区，则以其跨越的重叠干涉区的中心线为界，将其沿导轨方向分割成第1段、第2段分别分配给第1横梁系统、第2横梁系统；另外，轮廓4完全位于第1重叠区内，则轮廓4既可以分配给第1横梁系统又可以分配给第2横梁系统，这里指定分配给第2横梁系统。这样可以将原先的CAD分割成两个CAD子文件，参见图4、图5。

B2.上述的各CAD子文件进一步导入水切割计算机辅助制造CAM软件，生成可执行的数控(NC)代码文件：

CAD子文件导入水切割计算机辅助制造CAM软件，设置各横梁系统的水刀头的启动点、水刀头的终止点、各轮廓的切入点与切出点、各轮廓加工的先后顺序，以及输入切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时参数，经CAM软件的后置处理器处理，生成各横梁系统的数控NC代码文件；

支持水切割的计算机辅助制造CAM软件，如NewCAM、CATIA，都有设置输入切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时这些工艺参数的接口，还提供了平面绘图功能，可以可视化地设置水刀头的启动点、水刀头的终止点、各轮廓的切入点与切出点、各轮廓加工的先后顺序，图4、图5中分别给出了第1、2横梁系统的一种走刀路径，s_a、e_a与s_b、e_b分别为第1、2横梁刀头的启动点、终止点，带箭头的虚线a_i(i＝1，2，...，4)、b_j(j＝1，2，3)分别代表第1、2横梁的快进路径，对于封闭的轮廓，切入点和切出点相同，如轮廓1，而对于开放的轮廓则不同，如轮廓3的左半部分3a，其切入点在有向线段a₃的终点，切出点在有向线段a₄的起点。这些信息都在CAM部分设定。例如图4的切割任务，可以设置以下的走刀路径：首先，从s_a开始快进a₁段，到达轮廓1的切入点后封闭切割轮廓1，切完后由切出点(同切入点)退出，并快进a₃段，直到轮廓2的切入点封闭切割轮廓2，切完后由同一点退刀，然后快进a₄段到轮廓3a的切入点，开始切割开放的轮廓3a直至切割完，然后由3a的末点(切出点)快进到水刀头的终止点e_a(同启动点s_a)，这样第1横梁的走刀路径设置完成，对于第2横梁的走刀路径可以按照同样的方法设置，如图5所示，s_b-快进b₁-切割轮廓4-快进b₂-切割轮廓3b(轮廓3的右半部分)-快进b₃-e_b。，然后使用CAM软件的后置处理器处理，生成

第1、2横梁系统的NC加工代码。以下是第1横梁系统的一段数控NC代码，从中可以看出设置的水刀头启动点、水刀头的终止点、轮廓的切入点与切出点，而设置的切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时这些工艺参数将内置到横梁系统的CNC控制器中，此处不可视。

G91

G92 X0.Y0.//水刀头的启动点为(0，0)

G01 X-117.187 Y-85.141//轮廓1切入点

X44.761 Y-137.762

X144.851

X44.762 Y137.762

X-117.187 Y85.141//轮廓1切出点

G00 X500.Y0//水刀头的终止点为(500，0)

M30

轮廓切割的数控NC代码的先后顺序反映了轮廓的切割的先后顺序。

B3.将生成的各横梁系统的数控NC代码文件装载到对应CNC控制器中，由协调控制装置执行多横梁系统的协调控制策略：

①启动各CNC控制器执行数控NC代码，同时协调控制装置开始经由各CNC控制器循环读取各横梁系统的位置与速度及方向，设：多横梁系统中任意一对相邻横梁系统即第i横梁系统与第i+1横梁系统中的一个横梁系统为X，则另一个横梁系统为Y，1≤i＜n，为横梁系统X、Y设置优先级；

②若X横梁系统与Y横梁系统都在干涉区外工作，则执行预定的NC代码；

③一旦X横梁系统向第i干涉区行进，且X横梁系统与第i干涉区的最近的干涉线的距离小于临界距离时，则按照以下处理方法处理，以避免任意两相邻横梁系统的碰撞发生，所述临界距离是协调控制所允许的一个横梁系统到临近干涉区的最近的一条干涉线的最小距离，记为D＝V·τ，其中V为快进速度、τ为协调控制装置读取横梁系统位置信息的循环周期，所述处理方法为：

情况一：若Y横梁系统在第i干涉区外，并且预计Y横梁系统将在X横梁系统完成第i干涉区的切割任务或完成在第i干涉区内的快进后进入第i干涉区，则X保持当前运动，进入第i干涉区，Y将保持当前运动；若Y横梁系统在第i干涉区外，并且预计Y横梁系统将于X横梁系统执行第i干涉区的切割任务或执行在第i干涉区内快进的过程中进入第i干涉区，则X保持当前运动，进入第i干涉区，Y横梁系统暂停，直至X横梁系统完全退出第i干涉区后，恢复暂停前的运动，进入第i干涉区；

情况二：若Y横梁系统在第i干涉区外，但预计Y横梁系统将与X横梁系统同时进入第i干涉区，此时根据初始设置的优先级的大小顺序，让高优先级的横梁系统保持当前运动进入第i干涉区，而低优先级的横梁系统则暂停，直至已进入的横梁系统完全退出第i干涉区后，恢复暂停前的运动，进入第i干涉区，

上述的情况一、二中的暂停可以是快进暂停和切割暂停，对于切割暂停通常伴随着磨料和高压水阀门的关闭。多横梁系统中任意两个相邻横梁的在线协调控制策略的流程已由图6给出。以图4和图5给出的切割任务为例，假设设定第1横梁系统的优先级高于第2横梁系统的优先级。将快进速度V、横梁系统位置信息读取周期τ，代入D＝V·τ，可得到计算临界距离。

为了便于说明，下面将第1横梁系统的切割与快进路径按照加工的先后顺序以干涉区1的左干涉线l_l为界进行分割标记，如图7所示，干涉区内轮廓段与干涉区外轮廓段分别标记为

1≤α≤3，1≤β≤4，其中

代表轮廓1的切割路径，

是轮廓2切割路径的分段标记，

与

为干涉区1外部分，而

为干涉区内部分，类似，

是轮廓3a的切割路径的分段标记，第1横梁的干涉区内快进路径段与干涉区外快进路径段分别标记为

1≤χ≤2，1≤γ≤4；同理，如图8，以干涉区1的右干涉线，可将第2横梁的干涉区内切割路径段与干涉区外切割径段分别标记为

与

将第2横梁的干涉区内快进路径段与干涉区外快进路径段分别标记为与

协调控制装置启动之后，同时协调控制装置开始经由各CNC控制器循环读取各横梁系统的位置和速度及方向，并计算临界距离D＝V·τ，符合步骤B3的①。

第1横梁系统在快进过程

中、第2横梁系统在快进过程

中，此时第1横梁系统与干涉线l_l的距离、第2横梁系统与干涉线l_r的距离都大于临界距离D，则执行预订的NC代码，符合步骤B3的②。

第2横梁系统向干涉区行进，且第2横梁系统与干涉线l_r的距离小于临界距离D，此时相邻的第1横梁系统还在快进过程

中，并且预计第1横梁系统将在第2横梁系统完成干涉区的快进过程

切割过程

快进过程

和切割过程

后进入干涉区，则第2横梁系统保持当前运动，进入干涉区，第1横梁系统保持当前运动，符合步骤B3的③中情况一中的第一种。

此后一段时间，第1横梁系统完成快进过程

切割过程和快进过程此时正在切割过程

第2横梁系统完成了干涉区的快进过程

切割过程快进过程

和切割过程

此时正在切割过程

第1横梁系统向干涉区行进，且第1横梁系统与干涉线l_l的距离小于临界距离D，此时第2横梁系统正在切割过程

并且预计第2横梁系统将在第1横梁系统完成干涉区的切割过程

前进入干涉区，则第1横梁系统保持当前运动，第2横梁系统暂停。此后，第2横梁系统一直暂停，因为第1横梁系统正在干涉区内，直到第1横梁系统完成干涉区的切割过程

完全退出干涉区，恢复第2横梁系统暂停前的运动，继续切割过程

符合步骤B3的③情况二中的第二种情形。

第1横梁系统在快进过程

与干涉线l_l的距离小于临界距离D，而相邻的第2横梁系统在切割过程

与干涉线l_r的距离小于临界距离D，此时根据预先设定的优先级，第1横梁系统先进入干涉区，第2横梁系统暂停，直到第1横梁系统完成干涉区内的快进过程切割过程

完全退出干涉区，恢复第2横梁系统暂停前的运动，进入干涉区，符合步骤B3的③情况三。

协调控制策略要实现为可执行的软件，安装在协调控制装置中，检测各横梁的位置与速度及方向，并依据预定的策略进行协调和避碰。对于双横梁系统，需将协调控制策略中对应横梁数目的变量设置成2。

C.上述的协调控制装置是执行多横梁系统协调控制策略的工业控制计算机、可编程程逻辑控制器PLC、嵌入式控制器或者其他具有计算、存储单元和公知通信接口的电子装置。

所述的协调控制装置可以是可运行可执行的协调控制程序的工业控制计算机、可编程程逻辑控制器PLC、嵌入式控制器或者其他具有计算、存储单元和公知通信接口的电子装置，并与CNC控制器构成主从式控制结构，即协调控制装置为主，而CNC控制器为从，借助公知的通信接口，协调控制装置对各CNC系统进行数据采集和控制。

Claims (1)

1.一种多横梁水切割系统切割过程的在线协调控制方法，所述的多横梁水切割系统包括n个横梁系统且n个横梁系统沿导轨方向依次排列并记为第1横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统，n为多横梁水切割系统中的横梁系统总数，且n≥2，

为正整数的集合，i∈[1,n]，各横梁系统含一个设有水刀头的横梁及计算机数字控制CNC系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A.对多横梁水切割系统的加工区域进行划分：

分别将第1横梁系统、第2横梁系统、…、第i横梁系统、…、第n横梁系统中的各横梁运动所覆盖的最大区域，作为第1可达区、第2可达区、…、第i可达区、…、第n1可达区，n1＝n，将相邻的第j可达区和第j+1可达区的重叠部分作为第j重叠区，j∈[1,n-1]，第j重叠区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第j重叠区的左重叠线与右重叠线，分别将第1重叠区、第2重叠区、…、第n2-1重叠区的两侧沿导轨各增加一横梁的宽度，形成第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区，n2＝n，将第1干涉区、第2干涉区、…、第n2-1干涉区沿导轨方向的两条边界线，分别称为第1干涉区左干涉线与右干涉线、第2干涉区左干涉线与右干涉线、…、第n2-1干涉区左干涉线与右干涉线，

B.对给定的大型工件切割任务，按照以下在线协调控制方法执行n个横梁系统的切割：

B1.以计算机辅助设计CAD文件的形式输入给定的大型工件切割任务，按照以下情况进行切割轮廓的分解和分配，形成各横梁系统的切割部分的CAD子文件：

B11.如果待切割轮廓完全位于第j重叠区内，j∈[1,n-1]，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统或第j+1横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内的第j重叠区之外的区域，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；

如果待切割轮廓位于第j可达区内且待切割轮廓始于第j重叠区内、止于第j重叠区外，则将待切割轮廓分配给第j横梁系统；

B12.对于连续跨越第j重叠区、第j+1重叠区、…、第j+k-1重叠区的待切割轮廓，j,k∈[1,n-1]且i+k∈[2,n]，

代表跨越的重叠区个数，以待切割轮廓跨越的各重叠干涉区的中心线为界，将待切割轮廓沿导轨方向分割成第j段、第j+1段、…、第j+k-1段、第j+k段，分割后的各待切割轮廓段分别分配给第j横梁系统、第j+1横梁系统、…、第j+k-1横梁系统、第j+k横梁系统；

B2.上述的各CAD子文件进一步导入水切割计算机辅助制造CAM软件，生成可执行的数控（NC）代码文件：

CAD子文件导入水切割计算机辅助制造CAM软件，设置各横梁系统的水刀头的启动点、水刀头的终止点、各轮廓的切入点与切出点、各轮廓加工的先后顺序，以及输入切割准备时间、切割速度、快进速度、水与磨料阀开与关的耗时参数，经CAM软件的后置处理器处理，生成各横梁系统的数控NC代码文件；

B3.将生成的各横梁系统的数控NC代码文件装载到对应CNC控制器中，由协调控制装置执行多横梁水切割系统的协调控制策略：

①启动各CNC控制器执行数控NC代码，同时协调控制装置开始经由各CNC控制器循环读取各横梁系统的位置与速度及方向，设：多横梁水切割系统中任意一对相邻横梁系统即第i横梁系统与第i+1横梁系统中的一个横梁系统为X，则另一个横梁系统为Y，1≤i＜n，为横梁系统X、Y设置优先级；

②若X横梁系统与Y横梁系统都在干涉区外工作，则执行预定的NC代码；

③一旦X横梁系统向第i干涉区行进，且X横梁系统与第i干涉区的最近的干涉线的距离小于临界距离时，则按照以下处理方法处理，以避免任意两相邻横梁系统的碰撞发生，所述临界距离是协调控制所允许的一个横梁系统到临近干涉区的最近的一条干涉线的最小距离，记为D＝V·τ，其中V为快进速度、τ为协调控制装置读取横梁系统位置信息的循环周期，所述处理方法为：

情况一：若Y横梁系统在第i干涉区外，并且预计Y横梁系统将在X横梁系统完成第i干涉区的切割任务或完成在第i干涉区内的快进后进入第i干涉区，则X保持当前运动，进入第i干涉区，Y将保持当前运动；若Y横梁系统在第i干涉区外，并且预计Y横梁系统将于X横梁系统执行第i干涉区的切割任务或执行在第i干涉区内快进的过程中进入第i干涉区，则X保持当前运动，进入第i干涉区，Y横梁系统暂停，直至X横梁系统完全退出第i干涉区后，恢复暂停前的运动，进入第i干涉区；

情况二：若Y横梁系统在第i干涉区外，但预计Y横梁系统将与X横梁系统同时进入第i干涉区，此时根据初始设置的优先级的大小顺序，让高优先级的横梁系统保持当前运动进入第i干涉区，而低优先级的横梁系统则暂停，直至已进入的横梁系统完全退出第i干涉区后，恢复暂停前的运动，进入第i干涉区，

C.上述的协调控制装置是执行多横梁水切割系统协调控制策略的工业控制计算机、可编程逻辑控制器PLC、嵌入式控制器或者其他具有计算、存储单元和公知通信接口的电子装置。

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