CN108817695A - 激光切割方法、装置及数控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光切割方法、装置及数控系统，该方法包括：根据待切割零件的零件排样信息得到路径规划信息；根据零件排样信息及路径规划信息得到速度规划信息；根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息得到插补轴位置指令信息；根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。该激光切割方法包括路径规划、速度规划、轨迹插补处理，功能性更强，通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，同时结合上述处理进行加工控制，更加科学合理，可以提高切割效率。

Description

激光切割方法、装置及数控系统

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种激光切割方法、装置及数控系统。

背景技术

随着自动化控制技术的发展，激光切割的应用越来越广泛。激光切割是指利用高功率激光束照射待切割材料，待切割材料的被照射部分被加热蒸发，形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝。在切割过程中，通过控制激光束的移动以控制切缝的形成位置，从而完成对待切割材料的激光切割操作。

传统技术中，在激光切割过程中，采用运动控制卡加上位机软件的组合来实现对激光切割的控制功能，具体为利用上位机软件调用运动控制卡的接口函数来实现运动控制，同时利用其IO(Input/Output，输入/输出)接口实现外围逻辑控制。

然而，传统技术使用的运动控制卡性能较低，且只包含了基本的运动控制算法和功能；基于运动控制卡开发的上位机软件受限于运动控制卡本身的性能，其软件功能也十分有限，导致传统技术中的控制方法对于激光切割的运动控制具有一定的局限性，从而导致无法处理复杂的激光切割情况，同时也存在切割效率低下的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种适用性强且能提高切割效率的激光切割方法、装置及数控系统。

一种激光切割方法，其特征在于，包括：

根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；

根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；

根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；

根据所述路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据所述加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。

在其中一个实施例中，所述根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息的步骤之前，还包括：

根据所述待切割零件的形状及尺寸信息对所述待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。

在其中一个实施例中，所述零件排样信息包括所述待切割零件的轮廓信息及顶点信息，所述根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息的步骤，包括：

根据所述轮廓信息及顶点信息得到切割空行程距离；

根据所述轮廓信息、顶点信息以及所述切割空行程距离进行切割路径规划，得到路径规划信息。

在其中一个实施例中，所述速度规划信息包括每个插补周期的轨迹位移量，所述根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息的步骤，包括：

根据所述零件排样信息及所述路径规划信息得到轨迹长度参数以及插补周期参数；

根据所述轨迹长度参数、所述插补周期参数以及预设速度参数得到每个插补周期的轨迹位移量。

在其中一个实施例中，所述根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息的步骤，包括：

根据所述零件排样信息、路径规划信息得到插补类型信息；

根据所述速度规划信息中每个插补周期的轨迹位移量以及所述插补类型信息得到插补轴目标位置信息；

根据所述插补轴目标位置信息得到插补轴位置指令信息。

在其中一个实施例中，所述加工控制信息包括用于控制切割机床激光切割逻辑的机床逻辑控制信息。

在其中一个实施例中，所述加工控制信息包括用于控制切割机床的激光输出功率的激光功率控制信息。

在其中一个实施例中，所述加工控制信息包括用于控制切割机床的激光切割头高度的切割头高度控制信息。

一种激光切割装置，包括：

路径规划模块，用于根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；

速度规划模块，用于根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；

轨迹插补模块，用于根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；

零件切割模块，用于根据所述路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据所述加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。

一种激光切割数控系统，包括：数控平台及数控机床；

所述数控平台用于根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；根据所述路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并将所述加工控制信息下发至所述待切割零件对应的数控机床，所述加工控制信息用于指示所述数控机床对所述待切割零件进行激光切割；

所述数控机床用于接收所述数控平台下发的加工控制信息，并根据所述加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。

上述激光切割方法、装置及数控系统，该方法包括：根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。该激光切割方法包括路径规划、速度规划、轨迹插补处理，功能性更强，通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，同时结合路径规划、速度规划、轨迹插补处理进行加工控制，更加科学合理，可以提高切割效率。

附图说明

图1为一个实施例中激光切割方法的流程示意图；

图2为另一个实施例中激光切割方法的流程示意图；

图3为一个实施例中根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理得到路径规划信息的流程示意图；

图4为一个实施例中根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理得到速度规划信息的流程示意图；

图5为一个实施例中梯形速度规划的示意图；

图6为一个实施例中根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理得到插补轴位置指令信息的流程示意图；

图7为一个实施例中直线插补模型的示意图；

图8为一个实施例中圆弧插补模型的示意图；

图9为一个实施例中激光器的模型结构图；

图10为一个实施例中基本的激光切割加工的流程示意图；

图11为一个实施例中激光切割装置的结构示意图；

图12为另一个实施例中激光切割装置的结构示意图；

图13为一个实施例中激光切割数控系统的结构示意图。

具体实施方式

激光切割的基本原理是利用激光束照射材料表面并按一定的轨迹进行移动，使被照射处的物质融化或汽化，同时利用高速、高压气流吹除被融化或气化的物质，从而实现对材料的切割。

传统的激光切割控制方法通常是利用运动控制卡加上简易的上位机软件来实现控制功能，运动控制卡结合上位机软件是激光切割最常用和最易于实现的控制方法，具体做法是利用上位机软件调用运动控制卡的接口函数来实现运动控制，同时利用其IO(输入/输出，Input/Output)接口实现外围逻辑控制。实现加工的基本步骤是：首先在上位机软件上绘制要加工的图形；然后根据绘制的图形进行运动控制；与此同时通过IO接口控制激光器等外设，从而实现激光切割的加工过程。然而，由于运动控制卡一般性能不高，只包含了基本的运动控制算法和功能，而且多采用开环控制模式，在速度较快的情况下，很难保证切割精度。此外，基于运动控制卡开发的上位机软件，受限于运动控制卡本身的性能以及在通讯速率上得瓶颈，其软件功能也十分有限，很多功能都需要在上位机软件中进行定义，从而导致效率比较低。

本申请提出一种激光切割方法，通过根据零件排样信息进行路径规划、速度规划、轨迹插补等处理得到的加工控制信息，再根据多次处理得到的加工控制信息进行激光切割，该加工控制信息包含的控制信息类型较多，功能更强，且更加科学合理，可以提高切割效率。

在一个实施例中，如图1所示，提供一种激光切割方法，该激光切割方法适用于能对材料、板材或零件进行激光切割的切割设备，该切割设备具体可以是由控制装置和切割装置组成，其中，控制装置可以是上位机、数控平台等，切割装置可以是切割机床等；该切割设备也可以是单独的具备切割控制功能的切割装置。

为便于更好地理解，以由控制装置和切割装置组成的切割设备为例，对本实施例中的激光切割方法流程进行说明，该激光切割方法包括以下步骤：

步骤S200,根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息。切割路径规划是否合理从根本上决定了激光切割的整体加工效率是否能够最优，对实现高速激光切割非常重要。本步骤中，控制装置根据零件排样信息得到路径规划信息，以提高路径规划的合理性。

步骤S300,根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息。控制装置在完成路径规划处理后，可以得到激光切割运动控制中的一些基本信息，如插补方式、坐标位置、编程速度等等，控制装置则是根据这些信息开始执行切割装置的运动控制，其中，速度规划决定了加工过程中速度和加速度的变化形式，对加工速度、加工流畅性以及加工精度有至关重要的影响。本步骤中，控制装置根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息，可以对速度进行合理规划控制，提高加工流畅性。

步骤S400,根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息。控制装置在速度规划处理得到速度规划信息之后，根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息计算进行轨迹插补处理，从而得到插补轴位置指令信息，切割装置中的插补轴根据得到的插补轴位置指令信息执行对应的运动操作。

步骤S500,根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据加工控制信息对待切割零件进行激光切割。控制装置在通过速度规划处理得到速度规划信息，以及通过轨迹插补处理得到插补轴位置指令信息之后，根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，该加工控制信息用于控制切割装置执行对应的激光切割操作。控制装置在得到加工控制信息后，将加工控制信息发送至切割装置，切割装置在接收到控制装置发送的加工控制信息后，根据得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割。可以理解，在其他实施例中，若是通过具备切割控制功能的切割装置生成加工控制信息，则可以直接由切割装置根据加工控制信息对待切割零件进行激光切割。

本实施例提出一种激光切割方法，包括路径规划、速度规划、轨迹插补处理，功能性更强，通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，同时结合路径规划、速度规划、轨迹插补处理进行加工控制，更加科学合理，可以提高切割效率。

在一个实施例中，如图2所示，步骤S200之前，该激光切割方法还包步骤S100,根据待切割零件的形状及尺寸信息对待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。激光切割速度快、效率高，经常用于零件的批量加工，因此，在加工之前，控制装置需要将零件在板材上进行排样，切割装置根据控制装置的零件排样位置对零件进行切割加工。同一批零件在板材上进行排样，其排列方式非常多，因此需要对零件进行合理的排样处理，以保证零件排样满足工艺约束条件并且材料利用率最高。

零件排样一般是将待排样的零件按照一定的顺序，依次排列到板材内部，控制装置在进行零件排样时，可以采用套料的方式进行排料。套料是下料的时候,在排料时有的地方不好排或空缺,造成很大的浪费,可以再在里面套出一些不同形状的小料，即在有限的材料面积上尽可能多的使用材料进行生产，将材料利用率提高，减少废料的一种方法。一般来说，零件套料最基本的工艺约束条件有零件相互不重叠和所有零件都位于板材内部两个。具体地，设用于排样的板材有N张，每张板材的长宽分别为L_j和W_j，(1≤j≤N),板材水平放置以左下角为原点。设待排样的零件有m种，每一种零件的数量有n_i个，其长宽分别为l_i和w_i，(1≤j≤m)。以最常见的矩形零件排样为例，x_L、x_R、y_T、y_B分别表示矩形左右和上下方向上得四个坐标值，则工艺约束条件中，所有零件相互不重叠可以用式(1)来表示：

f(x_{L_i1}-x_{R_i2})+f(x_{L_i2}-x_{R_i1})+f(y_{T_i1}-y_{B_i2})+f(y_{T_i2}-y_{B_i1})≥1(1≤i1,i2≤m)

所有零件都位于板材内部可以用式(2)来表示:

满足以上约束条件的排样方式一般有很多种，结合材料利用率最高的零件排样原则，最优的排样方式可以用式(3)来表示：

此外，可以结合待排样零件的具体形状来进行排样。例如：对于矩形零件来说，通常采用下台阶的启发式排样算法，将待排样的零件置于板材的右上角，依次向下向左移动，直到在满足约束条件的前提下不能再移动为止。对于非矩形零件来说，可以利用包络矩形将待排样图形转换为矩形来进行排样，从而提高排样效率；也可以采用临界多边形法针对不规则零件专门进行排样，从而提高提高板材利用率。

本实施例在进行路径规划之前，控制装置首先对待切割零件进行排样，从而可以提高材料利用率，减少废料。

在排样完成的基础上，控制装置需要对切割路径进行规划，这个步骤对最终整体切割效率的影响非常大。切割路径规划首要考虑的问题点是如何使得空行程距离最短，从而在源头上保证切割效率最高。在一个实施例中，零件排样信息包括待切割零件的轮廓信息及顶点信息，如图3所示，步骤S200，根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息，具体包括步骤S210至步骤S220。

步骤S210，根据轮廓信息及顶点信息得到切割空行程距离。待切割的零件一般由外轮廓和内轮廓组成，也有一些零件只有外轮廓而没有内轮廓。具体地，假设在已经排版完成的板材上有N个待切割的零件，零件n(1≤n≤N)的外轮廓有V_n个顶点，同时其内部有K_n个内轮廓，第k(1≤k≤K_n)个内轮廓有M_k,n个顶点。V_n,l表示零件n外轮廓的第l(1≤l≤V_n)个顶点，V_n,k,m表示零件n第k个内轮廓的第m(1≤m≤M_n,k)个顶点。从理论上来看轮廓的切割起点可以在轮廓的任意一个位置，但实际上一般都把起点定义在轮廓的顶点或轮廓某一条边的中心点位置，假定轮廓的切割起点都定义在轮廓左下角第一个顶点，则切割空行程距离可以由式(4)来进行计算：

步骤S220，根据轮廓信息、顶点信息以及切割空行程距离进行切割路径规划，得到路径规划信息。结合待切割零件的每个轮廓可能的切割起点，可以得出非常多的路径组合，和步骤S100中零件的套料一样，在满足工艺约束条件的基础上，控制装置对各个路径组合的切割空行程距离进行最优化选择，最终规划出相对较优的切割路径，得到路径规划信息。

本实施例通过根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息，从而可以保证激光切割整体加工效率最优。

在一个实施例中，速度规划信息包括每个插补周期的轨迹位移量，如图4所示，步骤S300具体包括步骤S310至步骤S320。

步骤S310，根据零件排样信息及路径规划信息得到轨迹长度参数以及插补周期参数。控制装置在进行速度规划之前，首先需要得到轨迹长度以及插补周期等参数，控制装置可以通过根据零件排样信息及路径规划信息得到轨迹长度参数以及插补周期参数。

步骤S320，根据轨迹长度参数、插补周期参数以及预设速度参数得到每个插补周期的轨迹位移量。控制装置在进行速度规划时，主要是根据轨迹长度、编程速度、预设加速度以及插补周期等参数对每一个插补周期的轨迹位移量进行规划，在轨迹位置得到准确控制的同时保证速度的变化满足系统最大加减速的约束。

具体地，速度规划主要依据插补周期、加速度、减速度、初速度、末速度、目标速度以及轨迹长度来确定每个插补周期的轨迹位移量。如图5所示，最基本的速度规划方式是梯形加减速控制，速度由初速度加速至目标速度，然后减速至末速度，其中，V₀表示初速度，V₁表示目标速度，V₂表示末速度。

需要说明的是，图5所示的梯形速度规划仅是一种比较理想的情况，在实际控制过程当中，如果轨迹长度太短，则会出现速度刚好达到目标速度就减速，或者速度还未达到目标速度就减速的情况，速度规划情况需要根据实际情况具体分析。

本实施例根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息，可以对速度进行合理规划控制，提高加工流畅性。

在一个实施例中，如图6所示，步骤S400包括步骤S410至步骤S430。

步骤S410，根据零件排样信息、路径规划信息得到插补类型信息。控制装置在进行轨迹插补处理之前，首先根据零件排样信息以及路径规划信息得到插补类型信息，插补类型具体包括直线插补和圆弧插补两种类型。

步骤S420，根据速度规划信息中每个插补周期的轨迹位移量以及插补类型信息得到插补轴目标位置信息。控制装置在确定插补类型之后，根据确定的插补类型以及速度规划信息中每个插补周期的轨迹位移量得到插补轴目标位置信息。

步骤S430，根据插补轴目标位置信息得到插补轴位置指令信息。控制装置在得到插补轴目标位置信息后，根据插补轴目标位置信息得到插补轴位置指令信息。控制装置在速度规划计算出每个插补周期的轨迹位移量之后，根据该轨迹位移量以及插补类型，计算出每个插补轴的目标位置，从而得到最终的轨迹运动控制指令。

图7为直线插补模型的示意图，图7中直线轨迹起点为A，终点为B，总长度为L，某个插补周期位移量为l，则x和y方向的位移量可以由式(5)得到：

该插补周期，向x轴和y轴输出的位置指令如式(6)所示：

cmdPosX＝cmdPosX+Δx

cmdPosY＝cmdPosY+Δy (6)

图8为圆弧插补模型的示意图，图8中圆弧轨迹起点为A，终点为B，总长度为L，某个插补周期位移量为l，初始圆心角度为θ，则x和y方向的位移量可以由式(7)得到：

该插补周期，生成的位置指令如式(8)所示：

cmdPosX＝cmdPosX+Δx

cmdPosY＝cmdPosY+Δy (8)

通过直线插补或者圆弧插补计算得到的插补轴位置指令信息，在经过坐标转换和误差补偿之后，传递至各个插补轴，各个插补轴根据插补轴位置指令信息通过伺服系统实现最终的运动控制。

本实施例根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息计算进行轨迹插补处理，从而得到插补轴位置指令信息，各插补轴根据得到的插补轴位置指令信息实现激光切割过程中的运动控制，从而使得运动控制更加准确，提高激光切割效率。

在一个实施例中，加工控制信息包括用于控制激光切割逻辑的机床逻辑控制信息。激光切割的加工过程涉及到机、光、电、气的配合，需要按严密的逻辑来进行控制。控制装置根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到的机床逻辑控制信息包括激光切割头控制信息、工艺参数比对控制信息、随动控制信息、辅助气体输出控制信息、激光输出控制信息以及轨迹插补信息等内容。

本实施例中，加工控制信息中的机床逻辑控制信息可以控制机床的激光切割逻辑，从而保证激光切割操作按照正常操作执行，防止发生意外情况。

在一个实施例中，加工控制信息包括用于控制激光输出功率的激光功率控制信息。控制装置根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到的激光功率控制信息包括材料类型、材料厚度、切割速度以及加工类型等参数中的一个或多个参数与激光输出功率的对应关系。在激光切割的过程中，为了保证良好的切割效果，控制装置需要根据切割速度实时调节激光输出功率的大小，对于不同的材料和厚度需要建立不同的功率速度对应关系。此外，针对穿孔等特殊加工，需要控制对应的激光输出脉冲功率。

图9为切割装置中激光器的模型结构图，图中的控制模拟量电压用于控制激光输出的功率，根据轨迹速度和功率速度曲线改变来控制模拟量电压的输入值即可调节激光功率。此外，图中的电子光闸用于控制激光输出的通断，通过向电子光闸输入脉冲信号即可控制激光输出脉冲功率。

本实施例中，加工控制信息中的激光功率控制信息可以控制激光输出功率，针对不同的加工需求输出不同的激光功率，从而保证良好的激光切割效果。

在一个实施例中，加工控制信息包括用于控制激光切割头高度的切割头高度控制信息。控制装置根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到的切割头高度控制信息包括切割头激光切割高度信息以及切割头移动安全高度信息。切割头激光切割高度信息是指在开启激光输出进行激光切割的过程中切割头与板材的距离，切割头移动安全高度信息是指在空行程移动过程中切割头与板材的距离。

具体地，激光焦点的位置调节好之后，在激光切割的加工过程中，切割头的高度需要随板材的起伏而自动进行调节，以保证焦点始终处于合适位置。具体地，控制装置可以通过电容传感器来测量切割头喷嘴与工件的间隙变化。切割头喷嘴作为传感器电容其中一个极板，工件表面作为传感器电容的另一个极板，电容公式如式(9)所示：

其中，C为电容值，ε_r为介电常数，s为面积，δ为切割头喷嘴与工件表面的间隙。当切割头在竖直方向移动时，切割头喷嘴与被测物之间的距离也发生变化，两者构成的传感器电容的电容值也随之改变。通过震荡电路将电容值的变化转变为频率的变化，再将频率信号输入至处理器，通过建立频率值和间隙高度的对应关系便可以实时测量切割头的高度变化，在高度偏离设定位置时，便可及时进行纠正，最终实现随动控制。

本实施例中，加工控制信息中的切割头高度控制信息可以控制激光切割头高度，当切割头高度偏离设定位置时，可及时进行纠正，从而保证激光切割正常进行。

在一个实施例中，加工控制信息包括用于控制激光切割逻辑的机床逻辑控制信息、用于控制激光输出功率的激光功率控制信息以及用于控制激光切割头高度的切割头高度控制信息。具体地，如图10所示，在一个基本的激光切割加工过程中，根据上述机床逻辑控制信息、激光功率控制信息以及切割头高度控制信息进行激光切割时，主要涉及以下步骤：

根据机床逻辑控制信息中的激光切割头控制信息，将激光切割头定位到目标轮廓的起点处；

根据机床逻辑控制信息中的工艺参数比对控制信息，判断该目标轮廓所需要的工艺参数与数控系统当前已加载的工艺参数是否一致，如果不一致则重新加载新的工艺参数并定义激光功率与速度的函数关系；

目标轮廓所需要的工艺参数与数控系统当前已加载的工艺参数一致时，根据机床逻辑控制信息中的随动控制信息开启随动控制；

随动控制到位之后，根据机床逻辑控制信息中的辅助气体输出控制信息开启辅助气体输出；

辅助气体输出到位之后,根据机床逻辑控制信息中的激光输出控制信息开启激光输出；

延时等待片刻，根据机床逻辑控制信息中的轨迹插补信息开始轨迹插补，并根据激光功率控制信息实时调节激光功率，同时根据切割头高度控制信息中的切割头激光切割高度信息实时调整切割头与板材之间的高度，保证焦点始终处于合适位置，辅助气体持续输出，协助完成切割过程；

切割完成后，关闭激光输出、气体输出以及随动控制，根据切割头高度控制信息中的切割头移动安全高度信息，将抬起切割头至安全高度并移动至下一个轮廓，重复以上步骤，直至所有轮廓切割完成。

应该理解的是，虽然图1-4、图6、图10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-4、图6、图10中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图11所示，提供一种激光切割装置，该激光切割装置包括：路径规划模块120、速度规划模块130、轨迹插补模块140及零件切割模块150。

路径规划模块120用于根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；速度规划模块130用于根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；轨迹插补模块140用于根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；零件切割模块150用于根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据加工控制信息对待切割零件进行激光切割。

本实施例提出一种激光切割装置，该装置可以执行路径规划、速度规划、轨迹插补等处理过程，功能性更强，该装置通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，经过多个处理过程得到的加工控制信息更加科学合理，可以提高切割效率。

在一个实施例中，如图12所示，该激光切割装置还包括零件排样模块110。零件排样模块110用于在路径规划模块120根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息之前，根据待切割零件的形状及尺寸信息对待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。本实施例中零件排样模块110在进行路径规划之前，首先对待切割零件进行排样，从而可以提高材料利用率，减少废料。

关于激光切割装置的具体限定可以参见上文中对于激光切割方法的限定，在此不再赘述。上述激光切割装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，如图13所示，提供一种激光切割数控系统，该激光切割数控系统包括数控平台210及数控机床220。

数控平台210用于根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并将加工控制信息下发至待切割零件对应的数控机床220，加工控制信息用于指示数控机床220对待切割零件进行激光切割。

数控机床220用于接收数控平台210下发的加工控制信息，并根据加工控制信息对待切割零件进行激光切割。

具体地，数控平台210在切割路径规划处理得到路径规划信息后，会生成对应的加工程序。激光切割数控系统根据生成的加工程序执行激光切割控制过程。此时，数控平台210需要对加工程序进行编译，编译的过程一般包含两个部分，一是要对加工程序的格式进行检查，排除可能存在的错误；二是在程序格式正确的基础上对程序进行分析，提取出所需要的信息和数据，如插补方式、坐标位置、编程速度等基本信息。

加工程序编译算法的基本流程一般包括词法分析、语法分析和语义分析三个步骤，词法分析一般利用正则表达式对程序代码某个词是否正确进行检查；语法分析则是在词法分析的基础上进一步对语句进行检查；语义分析主要是识别代码中所包含的指令、信息和数据，并执行相应的处理，如果是流程控制语句则进行流程控制，如果是轨迹代码语句则输出相关的数据给到后续的运动控制环节。

本实施例提出一种激光切割数控系统，该系统包括路径规划、速度规划、轨迹插补处理，功能性更强，通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，同时结合路径规划、速度规划、轨迹插补处理进行加工控制，更加科学合理，可以提高切割效率。

进一步地，在一个实施例中，该激光切割数控系统中的数控平台210在根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息之前，还用于根据待切割零件的形状及尺寸信息对待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。本实施例通过对待切割零件进行排样，从而可以提高材料利用率，减少废料。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并输出加工控制信息。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据待切割零件的形状及尺寸信息对待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。

上述计算机设备，包括路径规划、速度规划、轨迹插补处理，功能性更强，通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，同时结合路径规划、速度规划、轨迹插补处理进行加工控制，更加科学合理，可以提高切割效率。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；根据零件排样信息及路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；根据零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；根据路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并输出加工控制信息。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据待切割零件的形状及尺寸信息对待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。

上述计算机可读存储介质，包括路径规划、速度规划、轨迹插补处理，功能性更强，通过根据上述多个处理过程得到的加工控制信息对待切割零件进行激光切割，从而可以应对复杂的激光切割情况，适应性更强；并且，同时结合路径规划、速度规划、轨迹插补处理进行加工控制，更加科学合理，可以提高切割效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光切割方法，其特征在于，包括：

根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；

根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；

根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；

根据所述路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据所述加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。

2.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息的步骤之前，还包括：

根据所述待切割零件的形状及尺寸信息对所述待切割零件进行排样处理，得到零件排样信息。

3.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述零件排样信息包括所述待切割零件的轮廓信息及顶点信息，所述根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息的步骤，包括：

根据所述轮廓信息及顶点信息得到切割空行程距离；

根据所述轮廓信息、顶点信息以及所述切割空行程距离进行切割路径规划，得到路径规划信息。

4.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述速度规划信息包括每个插补周期的轨迹位移量，所述根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息的步骤，包括：

根据所述零件排样信息及所述路径规划信息得到轨迹长度参数以及插补周期参数；

根据所述轨迹长度参数、所述插补周期参数以及预设速度参数得到每个插补周期的轨迹位移量。

5.根据权利要求4所述的激光切割方法，其特征在于，所述根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息的步骤，包括：

根据所述零件排样信息、路径规划信息得到插补类型信息；

根据所述速度规划信息中每个插补周期的轨迹位移量以及所述插补类型信息得到插补轴目标位置信息；

根据所述插补轴目标位置信息得到插补轴位置指令信息。

6.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述加工控制信息包括用于控制激光切割逻辑的机床逻辑控制信息。

7.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述加工控制信息包括用于控制激光输出功率的激光功率控制信息。

8.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，所述加工控制信息包括用于控制激光切割头高度的切割头高度控制信息。

9.一种激光切割装置，其特征在于，包括：

路径规划模块，用于根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；

速度规划模块，用于根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；

轨迹插补模块，用于根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；

零件切割模块，用于根据所述路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并根据所述加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。

10.一种激光切割数控系统，其特征在于，包括：数控平台及数控机床；

所述数控平台用于根据待切割零件的零件排样信息进行切割路径规划处理，得到路径规划信息；根据所述零件排样信息及所述路径规划信息进行速度规划处理，得到速度规划信息；根据所述零件排样信息、路径规划信息及速度规划信息进行轨迹插补处理，得到插补轴位置指令信息；根据所述路径规划信息、速度规划信息以及插补轴位置指令信息得到加工控制信息，并将所述加工控制信息下发至所述待切割零件对应的数控机床，所述加工控制信息用于指示所述数控机床对所述待切割零件进行激光切割；

所述数控机床用于接收所述数控平台下发的加工控制信息，并根据所述加工控制信息对所述待切割零件进行激光切割。