CN109822230B - 激光切割嘴的运动控制方法、装置和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种激光切割嘴的运动控制方法、装置和计算机设备，包括：获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。上述方式，在一定程度上保证了切割效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光切割嘴的运动控制方法、装置和计算机设备。
背景技术
激光切割是一种非接触式加工方法，其主要是通过激光切割器产生激光束，并由光纤传导至激光头，从激光切割嘴出光熔融工件。激光切割器能够沿着水平方向做平移运动，也能沿着垂直方向做垂直运动。
平板切割的过程中，当激光切割器要从当前切割点到达目标切割点时，激光切割器需要首先在当前切割点垂直向上抬起，然后再沿着水平方向做平移运动，最后垂直下降到达目标切割点，以此保证切割的安全性，但是，在实际切割的过程中，上述方式切割效率低下，于是，采用蛙跳的方式提高切割效率。
但是，不管是否采用了蛙跳方法，由于热效应或者工件翻转，均可能导致工件板面翘起或者板面变形产生斜坡，导致无法保证切割的安全性。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出一种能够保证切割效率和安全性的激光切割嘴的运动控制方法、装置和计算机设备。
一种激光切割嘴的运动控制方法，所述方法包括：
获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹，包括：根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系；根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹，包括：根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，在所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程之前，还包括：获取所述切割嘴在垂直方向运动的最大高度；所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程，包括：根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
在其中一个实施例中，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，在所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动之前，还包括：获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值；所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，包括：根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标；控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
提供了一种激光切割嘴的运动控制装置，包括：
获取模块，用于获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
轨迹模块，用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
运动模块，用于控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
在其中一个实施例中，所述轨迹模块，包括：旋转模块，用于根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系；目标轨迹模块，用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述目标轨迹模块，包括：弦切角确定模块，用于根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；线段长度确定模块，用于根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；圆方程确定模块，用于根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；目标运动轨迹确定模块，用于将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述装置，还包括：最大高度获取模块，用于获取所述切割嘴在垂直方向运动的最大高度；所述圆方程确定模块，包括：最大圆方程确定模块，用于根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
在其中一个实施例中，所述弦切角确定模块，包括：切向加速度模块，用于将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；反正切模块，用于根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述弦切角确定模块，包括：水平加速度获取模块，用于若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；水平加速度弦切角模块，用于根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述装置，还包括：水平坐标值获取模块，用于获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值；所述运动模块，包括：即时坐标确定模块，用于根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标；即时控制模块，用于控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明提出了一种激光切割嘴的运动控制方法、装置和计算机设备，首先获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；然后根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；最后控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。可见，通过上述方式，由于切割嘴的运动轨迹是圆弧，所以切割嘴的运动相对于原始的先太高，再平移，最后再下降的运动更为高效；其次，由于是圆弧运动，使得切割嘴的运动比较平滑，不会产生运动方向的突变，提高了切割嘴运动的安全性；同时，由于确定运动轨迹的时候考虑的是切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度，使得切割嘴的运动受到了自身的最大垂直加速度的限制，在一定程度上保证了切割嘴运动的安全性；最后，由于目标落点相对于起始点有一定的抬高，切割嘴将按照抬高后的目标点确定运动轨迹，使得切割嘴最终的落点更为安全。
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获得其他的附图。
其中：
图1为一个实施例中激光切割嘴的运动控制方法的实现流程示意图；
图2为一个实施例中当前切割点和目标切割点的位置关系示意图；
图3为一个实施例中旋转角度的示意图；
图4为一个实施例中步骤104B的实现流程示意图；
图5为一个实施例中弦切角的示意图；
图6为一个实施例中弦切角影响圆半径的示意图；
图7为一个实施例中两个坐标系的最大高度的关系的示意图；
图8为一个实施例中重新确定圆半径的示意图；
图9为一个实施例中当前即时坐标的确定的示意图；
图10为一个实施例中激光切割嘴的运动控制装置的结构框图；
图11为一个实施例中计算机设备的结构框图。
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。
如图1所示，在一个实施例中，提供了一种激光切割嘴的运动控制方法，本发明实施例所述的激光切割嘴的运动控制方法的执行主体为激光切割器，需要说明的是，为了更好的对本发明实施例进行说明，下面的说明及示例过程均将当前坐标点的坐标位置设置为当前坐标系和目标坐标系的原点。该激光切割嘴的运动控制方法，具体包括如下步骤：
步骤S102，获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值。
所述当前切割点坐标，包括当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标和在水平方向的当前水平坐标；所述目标切割点坐标，包括目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标和在水平方向的目标水平坐标。所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，是指在当前坐标系中的坐标，当前坐标系是指当前切割点和目标切割点不在同一水平面的坐标系，即能够直接反映出当前切割点和目标切割点垂直方向距离差异的坐标系，如图2中的当前坐标系为虚线坐标系。
在本发明实施例中，需要说明的是，所述目标切割点，是真实目标切割点在垂直方向上的偏置点，如图2所示，真实目标切割点是B0，该真实目标切割点B0在垂直方向上的偏置点即目标切割点是B。
所述最大垂直加速度，为切割嘴或者说是激光切割器向上抬起的最大加速度，即切割嘴或切割器向Y轴抬起的最大加速度。
在本发明实施例中，目标切割点可以在当前切割点的右边，如图2所示，目标切割点B在当前切割点A的右边；目标切割点也可以在当前切割点的坐标，如图2所示，目标切割点D在当前切割点C的左边。
步骤S104，根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上。
如图3所示，在不加偏置的时候，即目标切割点是真实目标切割点的时候，运动轨迹是虚线圆中的圆弧AB0，该运动轨迹对应的虚线圆的圆心在线段AB0的垂直平分线l上，在有偏置的时候，运动轨迹是实线圆中的圆弧AB，该运动轨迹对应的实线圆的圆心在线段AB的垂直平分线m上。
在本发明实施例中，为了提高切割嘴的运动效率，需要加快运动轨迹的计算效率，于是，需要将坐标系进行转换，以将当前切割点和目标切割点转换到新坐标系下的同一高度，如图3所示，当前切割点A和目标切割点B均在目标坐标系的水平轴，具体的，步骤104所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹，包括：
步骤104A，根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系。
在这里，假设当前切割点A的当前切割点坐标是(x1,y1)，目标切割点B的目标切割点坐标是(x2，y2)，于是，旋转角度
如图3所示，将当前坐标系(虚线坐标系)逆时针旋转
既可得到目标坐标系(实线坐标系)。
步骤104B，根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
具体的，如图4所示，步骤104B所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹，包括：
步骤104B1，根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
作为本发明的一种实施方式，步骤104B1所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
假定最大垂直加速度为amax，弦切角为α，如图5所示，于是：α＝arctan(amax)，且∠α＝∠β。
在这里，由于是直接将最大垂直加速度计算弦切角，使得分摊到垂直方向的加速度肯定小于最大垂直加速度，保证了切割嘴即激光切割器的安全性，即将垂直方向的加速度限制在一个较为安全的范围内，同时，此时切割嘴做圆弧运动的初始的弦切角也较大，即切割嘴能够抬起的高度相对较高，这样，也保证了切割嘴不会因抬起过低与平板上的凸起等发生碰撞。
为了进一步提高切割过程的安全性，作为本发明的一种实施方式，步骤104B1所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
所述预设值，可以根据实际需要进行设置，例如，当需要切割的工件比较容易发生凸起，且凸起较多的时候，可以将预设值设置大一点，当需要切割的工件比较平整的时候，可以将预设值设置为稍微小一些。
所述最大水平加速度，指示切割嘴或者说是激光切割器在水平方向运动时的最大加速度。
假定最大垂直加速度为amaxy，最大水平加速度为amaxx，弦切角为α，于是：
当某一切割嘴的最大垂直加速度较小的时候，那么按照公式α＝arctan(amax)计算得到的弦切角将较小，意味着此时切割嘴的运动轨迹比较接近水平轴，如图6所示的虚线圆，这样显然并不利于切割嘴的安全操作，于是，此时需要增大弦切角以抬高切割嘴的高度，避免高度过低发生碰撞等，所以，此时结合最大水平加速度来确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
步骤104B2，根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度。
在这里，如图6所示，假定当前切割点A的当前切割点坐标为(x1，x2)，目标切割点B的目标切割点坐标为(y1，y2)，当前切割点A和目标切割点B所在的线段长度为L，于是：L＝((x1-x2)2+(y1-y2)2)0.5。
步骤104B3，根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
具体的，所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程：根据所述线段长度和所述弦切角确定圆方程半径；根据所述圆方程半径和所述弦切角确定圆心在垂直方向的圆心垂直坐标；根据所述旋转角度、所述线段长度以及当前分割点水平方向的当前水平坐标确定圆心在水平方向的圆心水平坐标；根据圆方程半径、圆心垂直坐标和圆心水平坐标，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
如图5所示，由于∠α＝∠β，圆心O2在线段AB的垂直平分线上，所以假定圆O2的半径为R，弦切角为α，线段长度为L，于是，R＝0.5×L/sinα。进一步的，还需要确定圆心O2所在的目标坐标系的位置，具体的，假定圆心O2的坐标值为(P0，Z0)，于是：Z0＝-R×cosα，P0＝PA+0.5L，其中，PA为当前切割点A在目标坐标系中的水平方向的坐标，假定当前切割点A在当前坐标系中水平方向的坐标为PS，旋转角度为
于是：
最终确定的圆方程为：
R2＝(P-P0)2+(Z-Z0)2＝(P-(PA+0.5L))2+(Z+Rcosα)2。
由于切割嘴从当前切割点到目标切割点的轨迹运动都需要根据运动初始位置建立坐标系，所以通常情况下，将当前坐标点的位置设置为当前坐标系和目标坐标系的原点，当前切割点A在当前坐标系中水平方向的坐标为PS的值为0，于是，优选的，圆方程简化为：
R2＝(P-0.5L)2+(Z+Rcosα)2。
在本发明实施例中，需要注意的是，由于切割嘴在运动的时候有一个最大高度，切割嘴的运动不能超过该最大高度的限制，故步骤104B3所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程，包括：根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
具体的，所述根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程：根据所述线段长度和所述弦切角确定圆方程半径；根据所述圆方程半径和所述弦切角确定圆心在垂直方向的圆心垂直坐标；根据所述圆方程半径和所述圆心垂直坐标判断切割嘴运动高度是否超过最大高度限制；若超过了最大高度限制，则根据所述线段长度和所述最大高度限制重新确定圆方程半径；根据重新确定的圆方程半径和所述弦切角确定圆心在垂直方向的圆心垂直坐标；根据所述旋转角度、所述线段长度以及当前分割点水平方向的当前水平坐标确定圆心在水平方向的圆心水平坐标；根据重新确定的圆方程半径、重新确定的圆心垂直坐标和圆心水平坐标确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；若没有超过最大高度限制，则根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
如图7所示，假设切割嘴能运动的最大高度为H＝GF，目标坐标系的最大高度为H'，H'＝CE，现在需要求解H'。如图7所示，l为圆O2的切线，于是l与直线OA垂直相交，m为圆O1的切线，所以m与直线OB垂直相交，可以证明
于是BO＝DE，同时，可以证明
所以DE＝GF，所以BO＝GF，即证明了直线l和直线m必然相交于B点，所以
由于切割嘴的运动不能超过该最大高度的限制，所以当计算出来的R和Z0满足(R-|Z0|)<＝H'的时候，R保持不变，仍为R＝0.5×L/sinα，但是当计算出来的R和Z0不满足(R-|Z0|)<H'的时候，说明此时切割嘴运动的高度将超过最大高度限制，于是，需要利用最大高度H'来重新计算R，具体的，如图8所示，对于ΔOAO2，有R2＝(R-H')2+(0.5OB)2，于是可以得到：R＝(H'2+L2/4)/(2H')，其中，L是线段OB的长度，O是当前切割点，B是目标切割点，于是，L可以根据当前切割点坐标和目标切割点坐标计算出来。R被重新计算出来之后，再利用Z0＝-R×cosα，P0＝PA+0.5L计算得到圆心的圆心垂直坐标和圆心水平坐标，然后根据更新的R、更新的Z0，以及P0重新得到圆方程。
步骤104B4，将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
由于根据上述步骤已经确定了圆方程，因此，如图5所示，直接将圆方程中当前切割点到目标切割点的圆弧AB作为切割嘴在目标坐标系的运动轨迹。
步骤S106，控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
在本发明实施例中，在步骤106所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动之前，还包括：获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值。
所述即时水平坐标值，为切割嘴在沿着运动轨迹运动的各个时刻，在目标坐标系的水平方向的坐标值。
步骤106所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，包括：
步骤106A，根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标。
所述当前即时水平坐标，为切割嘴在沿着运动轨迹运动的各个时刻，在当前坐标系的水平方向的坐标值。
假定圆方程为：R2＝(P-0.5L)2+(Z+Rcosα)2，如图9所示，对于运动轨迹上任意一点M，其即时水平坐标为P，于是，可以将M的即时垂直坐标Z可以计算出来。计算出即时垂直坐标Z之后，然后根据
确定切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标P'，其中，
为旋转角度，
同时，根据公式
确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时垂直坐标，其中
步骤106B，控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
上述激光切割嘴的运动控制方法，首先获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；然后根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；最后控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。可见，通过上述方式，由于切割嘴的运动轨迹是圆弧，所以切割嘴的运动相对于原始的先太高，再平移，最后再下降的运动更为高效；其次，由于是圆弧运动，使得切割嘴的运动比较平滑，不会产生运动方向的突变，提高了切割嘴运动的安全性；同时，由于确定运动轨迹的时候考虑的是切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度，使得切割嘴的运动受到了自身的最大垂直加速度的限制，在一定程度上保证了切割嘴运动的安全性；最后，由于目标落点相对于起始点有一定的抬高，切割嘴将按照抬高后的目标点确定运动轨迹，使得切割嘴最终的落点更为安全。
如图10所示，提供了一种激光切割嘴的运动控制装置，具体包括：
获取模块1002，用于获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
轨迹模块1004，用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
运动模块1006，用于控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
在其中一个实施例中，所述轨迹模块1004，包括：
旋转模块，用于根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系；
目标轨迹模块，用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述目标轨迹模块，包括：
弦切角确定模块，用于根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；
线段长度确定模块，用于根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；
圆方程确定模块，用于根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；
目标运动轨迹确定模块，用于将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述装置，还包括：
最大高度获取模块，用于获取所述切割嘴在垂直方向运动的最大高度；
所述圆方程确定模块，包括：
最大圆方程确定模块，用于根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
在其中一个实施例中，所述弦切角确定模块，包括：
切向加速度模块，用于将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；
反正切模块，用于根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述弦切角确定模块，包括：
水平加速度获取模块，用于若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；
水平加速度弦切角模块，用于根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述装置，还包括：
水平坐标值获取模块，用于获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值；
所述运动模块1006，包括：
即时坐标确定模块，用于根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标；
即时控制模块，用于控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
图11示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是激光切割器。如图11所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现激光切割嘴的运动控制方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行激光切割嘴的运动控制方法。本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的激光切割嘴的运动控制方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图11所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成激光切割嘴的运动控制装置的各个程序模板。比如，获取模块1002、轨迹模块1004和运动模块1006。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹，包括：
根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹，包括：
根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；
根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；
根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；
将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述计算机程序被所述处理器执行时，还用于：
获取所述切割嘴在垂直方向运动的最大高度；
所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程，包括：根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
在其中一个实施例中，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：
将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；
根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：
若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；
根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述计算机程序被所述处理器执行时，还用于：
获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值；
所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，包括：
根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标；
控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度；目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹，包括：
根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系；
根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹，包括：
根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；
根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；
根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；
将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
在其中一个实施例中，所述计算机程序被所述处理器执行时，还用于：
获取所述切割嘴在垂直方向运动的最大高度；
所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程，包括：根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
在其中一个实施例中，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：
将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；
根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：
若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；
根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
在其中一个实施例中，所述计算机程序被所述处理器执行时，还用于：
获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值；
所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，包括：
根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标；
控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
需要说明的是，上述激光切割嘴的运动控制方法、激光切割嘴的运动控制装置、计算机设备及计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，激光切割嘴的运动控制方法、激光切割嘴的运动控制装置、计算机设备及计算机可读存储介质实施例中的内容可相互适用。
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，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种激光切割嘴的运动控制方法，其特征在于，包括：
步骤S102，获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度，所述目标切割点是真实目标切割点在垂直方向上的偏置点，所述目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
步骤S104，根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
步骤S106，控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点；
其中，所述步骤S104包括：
步骤S104A，根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系，所述当前坐标系为反映所述当前切割点和所述目标切割点垂直方向距离差异的坐标系；
步骤104B，根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹；
其中，所述步骤104B包括：
步骤104B1，根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；
步骤104B2，根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；
步骤104B3，根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；
步骤104B4，将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程之前，还包括：获取所述切割嘴在垂直方向运动的最大高度；
所述根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程，包括：根据所述线段长度、所述弦切角、所述旋转角度和所述最大高度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：
将所述最大垂直加速度确定为所述切割嘴在所述当前切割点的切向加速度；
根据所述切向加速度和反正切函数确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角，包括：
若所述最大垂直加速度小于预设值，则获取所述切割嘴在水平方向运动的最大水平加速度；
根据所述最大垂直加速度和所述最大水平加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动之前，还包括：获取所述切割嘴在水平方向运动的即时水平坐标值，所述即时水平坐标值，为切割嘴在沿着运动轨迹运动的各个时刻，在所述目标坐标系的水平方向的坐标值；
所述控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，包括：
根据所述即时水平坐标、所述圆方程和所述旋转角度，确定所述切割嘴在所述当前坐标系的当前即时水平坐标和当前即时垂直坐标；
控制所述切割嘴按照所述当前即时水平坐标和所述当前即时垂直坐标运动。
6.一种激光切割嘴的运动控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取激光切割器的切割嘴的当前切割点坐标、目标切割点坐标和所述切割嘴在垂直方向运动的最大垂直加速度，所述目标切割点是真实目标切割点在垂直方向上的偏置点，所述目标切割点在垂直方向的目标垂直坐标值大于当前切割点在垂直方向的当前垂直坐标值；
轨迹模块，用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹；所述运动轨迹为圆弧，所述圆弧所在的圆的圆心在由所述当前切割点和所述目标切割点确定的线段的垂直平分线上；
所述用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴的运动轨迹，包括：根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定当前坐标系的旋转角度，根据所述旋转角度将所述当前坐标系进行旋转得到目标坐标系，所述当前坐标系为反映所述当前切割点和所述目标切割点垂直方向距离差异的坐标系；并用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹；
所述用于根据所述当前切割点坐标、所述目标切割点坐标和所述最大垂直加速度，生成所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹，包括：根据所述最大垂直加速度，确定所述切割嘴在所述当前切割点的弦切角；根据所述当前切割点坐标和所述目标切割点坐标，确定所述当前切割点和所述目标切割点所在的线段长度；根据所述线段长度、所述弦切角和所述旋转角度，确定所述圆在所述目标坐标系的圆方程；将所述当前切割点作为所述运动轨迹的起点，将所述目标切割点作为所述运动轨迹的终点，根据所述圆方程，得到所述切割嘴在所述目标坐标系的运动轨迹；
运动模块，用于控制所述切割嘴按照所述运动轨迹运动，直至所述切割嘴从所述当前切割点到达所述目标切割点。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述激光切割嘴的运动控制方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述激光切割嘴的运动控制方法的步骤。
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