CN105522284B - 一种激光快速扫描切割的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光切割领域，具体的说是一种激光快速扫描切割的方法。包括用于获得图形处理的图形处理软件，控制CNC系统的加工控制软件，控制机床伺服和激光器的CNC系统，用于处理和传递信号的FPGA系统，用于控制机床运动的伺服，用于产生激光进行切割的配有PWM开关系统的激光器，其特征在于包括如下步骤：开始—输入图形—生成扫描切割图—生成位置比较输出指令—开始加工—进行位置比较—执行输出指令—结束。本发明同现有技术相比，用扫描切割线的方式优化了加工运动的切割和空移路径，有效减少了运动过程中的加减速次数，提高了切割和空移的平均速度，因此缩短了切割和空移运动的时间，达到快速切割的目的。

Description

一种激光快速扫描切割的方法
技术领域
本发明涉及激光切割领域，具体的说是一种激光快速扫描切割的方法。
背景技术
目前，在激光加工技术领域，切割的一般过程是：在切割之前，预先设置切割高度1～2mm，切割时以这个高度保持跟随板面，切割完一个图形后，切割头上抬10～20mm，然后切割头空移到下一个图形的起点，切割头再向下运动并进行跟随与切割。这样的切割方式要花费较多的时间在等待空移动作上，切割效率较低。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，设计一种可以较少空移等待时间的激光快速扫描切割方法。
为实现上述目的，设计一种激光快速扫描切割的方法，包括用于获得图形处理的图形处理软件，控制CNC系统的加工控制软件，控制机床伺服和激光器的CNC系统，用于处理和传递信号的FPGA系统，用于控制机床运动的伺服，用于产生激光进行切割的配有PWM开关系统的激光器，其特征在于所述快速扫描切割方法包括以下步骤：
（1）步骤1：在图形处理软件中输入需要切割的图形；
（2）步骤2：由图形处理软件生成切割扫描图；
（3）步骤3：根据生成的扫描切割图由加工控制软件生成位置比较输出指令，同时预先分别设置激光器的开、关PWM值；
（4）步骤4：启动开始按钮，启动CNC系统，CNC系统控制激光器开始激光切割，同时由伺服控制CNC系统的运动；
（5）步骤5：在激光切割过程中由FPGA采集激光器的位置信号，将位置信号与位置比较输出指令进行对比；
（6）步骤6：位置信号与位置比较输出指令比较完成后，执行激光器输出指令；
（7）步骤7：结束加工。
所述步骤2中的切割扫描图包括切割线和扫描线组成，所述切割线是待加工图形中完整的图形或图形的一部分，即加工时需要开启激光进行切割的曲线；所述扫描线是光滑的连接两端切割线的曲线，扫描线是加工时不需要开启激光的激光器运动轨迹曲线，即加工时的空移路径。
所述步骤3中的生成位置比较输出指令是指当切割线进入扫描线位置时，设置输出指令PWM为关，即激光器PWM值为零；当扫描线进入切割线位置时，设置输出指令PWM为开，即激光器PWM值为预设的切割工艺制定的值。
所述步骤4中还包括以下步骤：
（1）控制机床空移到切割路径的起点；
（2）将激光器使能打开；
其中激光器使能在加工过程中不关闭，而是通过设置PWM为0来使激光关闭，通过设置PWM为加工工艺制定的值来使激光打开。
所述步骤5中还包括以下步骤：
（1）由FPGA采集伺服编码器脉冲信号，即位置信号；
（2）FPGA将伺服编码器脉冲信号转化为伺服编码器脉冲数；
（3）加工控制软件获得伺服编码器脉冲数，进行位置比较；
（4）若位置比较结果在窗口范围内，则执行对应输出指令，若位置比较结果不在窗口范围内，则不执行输出指令；
其中窗口范围是切割线和扫描线切换点的前后10个脉冲信号。
本发明同现有技术相比，用扫描切割线的方式优化了加工运动的切割和空移路径，一方面减少了切割过程中的上抬和空移运动，缩短了空移路径的长度，另一方面由于扫描切割线把空移路径和切割路径光滑连接起来，使整个加工运动轨迹连贯平滑，有效减少了运动过程中的加减速次数，提高了切割和空移的平均速度，因此缩短了切割和空移运动的时间，达到快速切割的目的。
附图说明
图1为本发明的部件连接关系示意图。
图2为本发明的工作流程图。
图3为本发明实施例中的加工零件图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
实施例：
如图3所示，现有的切割方法是：以单个扇面图形为单位，一个一个扇面的进行切割，首先切割头空移到一个扇面图形的起点，再跟随切割，切割完一个扇面后，切割头上抬，空移到下一个扇面图形起点，再跟随切割，随后重复进行以上动作，直至所有图形图形切割完毕，这样的切割方式花费了较多时间在空移和切割头上抬跟随动作上，切割效率较低。
本发明中切割如图3所示的图形的方法，下面结合图3实例进形说明：第一步：首先在图形处理软件中输入图3中的实线图形；第二步：由图形处理软件对实线图形进行处理得到如图3所示的扫描切割图，其中实线是切割线，虚线是扫描线；第三步：开始加工，并按如下顺序进行切割：A1A2A3A4—A5A6A7A8—A9A10A11A12—A13A14A15A16—从C到A1的类似螺旋线，其中在切割线也就是实线位置才会开光，在扫描线位置关光。
与现有的切割方法相比，现有切割方法切割40个扇面形状需要空移40次，而扫描切割只需要空移到A1、A5、A9、A13、C点总计5次，相应切割头跟随和上抬次数也大大减少了。节省了大量等待空移、跟随、上抬动作的时间。
其中第二步与第三步之间需要由加工控制软件根据扫描切割图生成位置比较输出指令，对于切割线进入扫描线位置，设置输出指令为PWM关，即设置激光器PWM为0；对于扫描线进入切割线位置，设置输出指令为PWM开，即设置激光器PWM为预设的切割工艺指定的值。在机床执行位置比较输出指令时，还需要执行以下工序：1）由FPGA采集伺服编码器脉冲信号；（2）FPGA将伺服编码器脉冲信号转化为伺服编码器脉冲数；（3）由FPGA对脉冲数进行位置比较；（4）若位置比较结果在窗口范围内，则执行对应输出指令，若位置比较结果不在窗口范围内，则不执行输出指令。
其中窗口范围是指扫描线与切割线连接点的前后10个脉冲。若位置比较在窗口范围内，则说明当前位置为扫描线与切割线的连接点，需要切换激光状态，对应执行开光指令或关光指令；若位置比较结果不在窗口范围内，则不需要执行输出指令，激光器的PWM值会维持原状。
第三步中还会执行以下动作：（1）控制机床空移到切割路径的起点，（2）并将激光器使能打开。在之后的加工过程中不再关闭激光器使能，而是通过设置PWM为0来使激光关闭，通过设置PWM为加工工艺制定的值来使激光打开。

Claims (2)

1.一种激光快速扫描切割的方法，包括用于获得图形处理的图形处理软件，控制CNC系统的加工控制软件，控制机床伺服机构和激光器的CNC系统，用于处理和传递信号的FPGA系统，用于控制机床运动的伺服机构，用于产生激光进行切割的配有PWM开关系统的激光器，其特征在于所述快速扫描切割方法包括以下步骤：
（1）步骤1：在图形处理软件中输入需要切割的图形；
（2）步骤2：由图形处理软件生成切割扫描图，其中切割扫描图包括切割线和扫描线组成，并且所述扫描线是光滑的连接两端切割线的曲线；
（3）步骤3：根据生成的扫描切割图由加工控制软件生成位置比较输出指令，同时预先分别设置激光器的开、关PWM值；
（4）步骤4：启动开始按钮，启动CNC系统，CNC系统控制激光器开始激光切割，同时由伺服机构控制机床的运动；
（5）步骤5：在激光切割过程中由FPGA采集激光器的位置信号，将位置信号与位置比较输出指令进行对比；
（6）步骤6：位置信号与位置比较输出指令比较完成后，执行激光器输出指令；
（7）步骤7：结束加工；
其中，所述生成位置比较输出指令指当切割线进入扫描线位置时，设置输出指令PWM为关，即激光器PWM值为零；
当扫描线进入切割线位置时，设置输出指令PWM为开，即激光器PWM值为预设的切割工艺制定的值；
所述步骤4中还包括以下步骤：
S41，控制机床空移到切割路径的起点；
S42，将激光器使能打开；其中激光器使能在加工过程中不关闭，而是通过设置PWM为0来使激光关闭，通过设置PWM为加工工艺制定的值来使激光打开；
所述步骤5中还包括以下步骤：
S51，由FPGA采集伺服编码器脉冲信号，即位置信号；
S52，FPGA将伺服编码器脉冲信号转化为伺服编码器脉冲数；
S53，加工控制软件获得伺服编码器脉冲数，进行位置比较；
S54，若位置比较结果在窗口范围内，则执行对应输出指令，若位置比较结果不在窗口范围内，则不执行输出指令；其中窗口范围是切割线和扫描线切换点的前后10个脉冲信号。
2.如权利要求1所述的一种激光快速扫描切割的方法，其特征是：所述切割线是待加工图形中完整的图形或图形的一部分，即加工时需要开启激光进行切割的曲线；所述扫描线是加工时不需要开启激光的激光器运动轨迹曲线，即加工时的空移路径。
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