CN113296470A - 飞切轨迹规划方法、飞切控制方法和飞切系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及构件加工技术领域，尤其涉及一种飞切轨迹规划方法、飞切控制方法和飞切系统。该飞切轨迹规划方法包括以下步骤：从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；将筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行分组；通过连接直线顺次连接共线的直线轨迹段，形成至少一条直线飞切轨迹；当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；当直线飞切轨迹为多条，通过连接转向线呈蛇形连接相邻的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹。该飞切控制方法根据最终飞切轨迹进行控制。该飞切系统采用该飞切控制方法进行切割。该飞切轨迹规划方法、飞切控制方法和飞切系统通过最终飞切轨迹为切割头提供了更加合理的路径规划，节省加工时间并提高加工效率。

Description

飞切轨迹规划方法、飞切控制方法和飞切系统

技术领域

本发明涉及构件加工技术领域，尤其涉及一种飞切轨迹规划方法、飞切控制方法和飞切系统。

背景技术

激光飞切是利用高功率密度激光束沿预先规划好的飞切轨迹照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着激光束相对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。

在平面激光切割中，存在大量的直线段组成的零件轨迹加工需求，这些直线段可能相连也可能距离较远，如何快速完成大量直线段的切割以节省加工时间是常见的问题。

相关技术中，激光切割对于相连的直线段和不相连直线段的加工处理是不同的。对于相连的直线段，切割头需要进行加速、减速、再加速、再减速的过程，对于不相连的直线段，切割头需要不停的重复下降、加工、加速、减速、上升的动作。可见，相关技术中的激光切割方法中，频繁的升降切割头和加减速极大地延长了加工时间。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种飞切轨迹规划方法，以在一定程度上解决现有技术中的激光切割方法由于频繁升降切割头和加减速导致加工时间被延长的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种飞切控制方法，以在一定程度上解决现有技术中的激光切割方法由于频繁升降切割头和加减速导致加工时间被延长的技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种飞切系统，以在一定程度上解决现有技术中的机床由于频繁升降切割头和加减速导致加工时间被延长的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

基于上述第一目的，本发明提供的飞切轨迹规划方法，包括以下步骤：

从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；

将筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行分组；

通过连接直线顺次连接共线的直线轨迹段，形成至少一条直线飞切轨迹；

当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；

当直线飞切轨迹为多条，通过连接转向线呈蛇形连接相邻的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹。

在上述任一技术方案中，可选地，所述将筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行分组，通过连接直线顺次连接共线的直线轨迹段的步骤具体包括以下步骤：

对筛选出的直线轨迹段按照斜率进行分大组，每个大组中的直线轨迹段的斜率均相等；

对每大组中的直线轨迹段按照是否共线进行分小组，每个小组中的直线轨迹段共线；

将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接，每个小组对应形成一条直线加工轨迹。

在上述任一技术方案中，可选地，所述将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接的步骤具体包括以下步骤：

对每个小组内的直线轨迹段从一端向另一端进行升序排序；

按照升序排序结果将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接成直线飞切轨迹。

在上述任一技术方案中，可选地，所述通过连接转向线呈蛇形连接所有的直线飞切轨迹的步骤具体包括以下步骤：

从所有直线飞切轨迹的两个端点中求取距离切割起点最近的端点，将求取到的端点作为当前起点；

将当前起点所在小组作为当前小组，将当前小组所在大组作为当前大组，将当前小组对应的直线飞切轨迹的另一个端点作为当前终点；

判断当前起点至当前终点的方向是否与当前小组的升序排序方向一致；

如果当前起点至当前终点的方向与当前小组的升序排序方向一致，则不更新当前小组的升序排序结果；

如果当前起点至当前终点的方向与当前小组的升序排序方向不一致，则将当前小组的升序排序结果进行反序排列；

判断当前大组中是否存在未被连接转向线连接的直线飞切轨迹；

如果当前大组中存在未被连接转向线连接的小组，从当前大组中未被连接转向线连接的所有直线飞切轨迹的两个端点中求取距离当前终点最近的端点；

如果当前大组中的所有直线飞切轨迹均被连接转向线连接，从其余大组中的所有小组的两个端点中求取距离当前终点最近的端点，其余大组为不存在被连接转向线连接的直线飞切轨迹的所有大组；

将当前终点与求取到的端点通过连接转向线连接；

将求取到的端点作为新的当前起点；

返回将当前起点所在小组作为当前小组的步骤，直至所有小组均被连接转向线连接完成。

在上述任一技术方案中，可选地，所述将当前终点与求取到的端点通过连接转向线连接的步骤具体包括以下步骤：

判断当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度是否大于预定长度；

如果当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度不大于预定长度，则通过连接转向线连接当前终点与求取到的端点；

如果当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度大于预定长度，则不通过连接转向线连接当前终点与求取到的端点；

其中，预定长度不大于切割头的飞行距离。

在上述任一技术方案中，可选地，所述按照升序排序结果将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接成直线飞切轨迹的步骤具体包括以下步骤：

判断每个小组中每两个相邻的直线轨迹段之间的最小距离是否大于预定长度；

如果相邻的直线轨迹段之间的最小距离不大于预定长度，则通过连接直线将相邻的直线轨迹段连接；

如果相邻的直线轨迹段之间的最小距离大于预定长度，则不通过连接直线将相邻的直线轨迹段连接；

其中，预定长度不大于切割头的飞行距离。

在上述任一技术方案中，可选地，每个大组具有基准斜率，每个大组内的直线轨迹段的斜率与基准斜率之间的斜率偏差在预定斜率允许偏差范围内；

每个小组具有基准直线，每个小组中的直线轨迹段与基准直线之间的位置偏差在预定位置允许偏差范围内；

所述连接转向线为贝塞尔曲线。

在上述任一技术方案中，可选地，从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来的步骤之前还包括以下步骤：

将所有加工图元中包括直线轨迹段的加工图元确定为待处理加工图元。

基于上述第二目的，本发明提供的飞切控制方法，包括以下步骤：

沿上述任一技术方案提供的飞切轨迹规划方法形成的最终飞切轨迹控制激光切割头对工件进行切割；

当激光切割头对应于直线段轨迹，控制激光切割头出射激光；

当激光刀对应于连接转向线或者连接直线，控制激光切割头关闭激光。

基于上述第三目的，本发明提供的飞切系统，包括具有激光切割头的机床、轨迹生成装置和控制系统；

所述控制系统分别与所述轨迹生成装置和所述机床电连接；

所述轨迹生成装置能够根据上述任一技术方案提供的飞切轨迹规划方法生成最终飞切轨迹；

所述控制系统根据上述任一技术方案提供的飞切控制方法控制所述机床工作。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明提供的飞切轨迹规划方法，通过最终飞切轨迹将大量的直线轨迹段进行集中处理，并将大量间断的直线轨迹段通过连接直线或者连接转向线连接起来形成一条或多条连续的轨迹，从而通过最少一次下降、加速、加工、减速和抬头的动作流程就能够对大量的直线轨迹段进行加工，大幅降低了对切割头重复上述动作流程的频率，进而通过该最终飞切轨迹为切割头提供了更加合理的路径规划，节省了加工时间并提高了加工效率。

本发明提供的飞切控制方法，沿上述的飞切轨迹规划方法形成的最终飞切轨迹控制激光切割头对工件进行切割，因而能够实现该飞切轨迹规划方法的所有有益效果。

本发明提供的飞切系统，包括具有激光切割头的机床、轨迹生成装置和控制系统。控制系统分别与轨迹生成装置和机床电连接；轨迹生成装置能够根据上述的飞切轨迹规划方法生成最终飞切轨迹；控制系统根据上述的飞切控制方法控制机床工作，因而能够实现上述的飞切控制方法和飞切轨迹规划方法的所有有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例一提供的飞切轨迹规划方法规划的最终飞切轨迹的第一结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的飞切轨迹规划方法规划的最终飞切轨迹的第二结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的飞切轨迹规划方法规划的最终飞切轨迹的第三结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例提供的飞切轨迹规划方法用于对机床的激光切割头对工件进行切割时依据的最终飞切轨迹进行规划。

参见图1至图3所示，本实施例提供的飞切轨迹规划方法，包括以下步骤：

步骤S100，从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；

步骤S110，将筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行分组；

步骤S120，通过连接直线顺次连接共线的直线轨迹段，形成至少一条直线飞切轨迹；

步骤S130，当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；当直线飞切轨迹为多条，通过连接转向线呈蛇形连接相邻的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹。

在本实施例中，直线轨迹段为呈直线状的零件加工轨迹单元，由于所有待处理加工图元中包括大量的直线轨迹段，在步骤S100中，筛选直线轨迹段，以便于对筛选出的大量的直线轨迹段进行集中处理。可以理解的是，每条直线轨迹段都由位置数据、角度数据和形状数据等代表自身特性的数据组成，因而通过将待加工图元中形状数据满足直线轨迹段的轨迹段筛选出来，即可得到这些待处理图元中的直线轨迹段。

在步骤S110和步骤S120中，由连接直线和直线轨迹段组成的直线飞切轨迹中，连接直线可以通过虚线表示，直线轨迹段可以通过实线表示，以对连接直线和直线轨迹段作出区分。在实际切割作业当中，当对应于直线轨迹段，切割头出射激光，以沿直线轨迹段对工件进行激光飞切，而当对应于连接直线，切割头关闭激光，以使切割头在不停机且不切割的状态下在两条相邻的直线轨迹段之间移动。

在步骤S130中，通过该飞切轨迹规划方法确定最终飞切轨迹，最终飞切轨迹即为将这些直线轨迹段进行处理后得到的新的加工图元，用于在实际加工中指导切割头的切割工作。当从待处理加工图元中筛选出的直线轨迹段数量较少时，有可能出现所有直线轨迹段均共线的情况，也即直线飞切轨迹为一条，将该直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹，能够保证所有的直线轨迹段均能够被最终飞切轨迹覆盖。

一般情况下，所有直线轨迹段不会出现全部共线的情况，也即形成至少两条直线飞切轨迹。通过连接转向线呈蛇形连接相邻的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹，连接转向线也可以通过虚线表示，以对连接转向线和直线轨迹段做出区分，在实际切割作业当中，当切割头对应于连接转向线，切割头也关闭激光。

具体地，所有直线飞切轨迹中的至少部分相邻的直线飞切轨迹通过连接直线或连接转向线连接，也就是说，所有直线飞切轨迹中的部分可以不通过连接直线或连接转向线连接。在实际切割过程中，切割头在通过连接直线或者连接转向线连接的两条直线飞切轨迹之间移动时，可以沿连接直线或者连接转向线不停机且不切割地移动；而切割头在没有通过连接转向线连接的两条相邻的直线飞切轨迹之间移动时，则需要在停机状态下移动，这种移动可以在工作人员的辅助下移动。

可选地，切割头在仅关闭激光而不停机的状态下能够平移的最大距离通常称之为飞行距离，根据飞切设备自身的性能以及工作人员对于飞切设备的设置不同，飞行距离也会不同。因而，根据飞行距离确定预定长度，预定长度不大于飞行距离，只有当两条相邻的直线飞切轨迹之间的待连接长度不大于预定长度的时候，才通过连接直线或者连接转向线进行连接。以此区分切割头在相邻的两条直线轨迹段之间移动的过程中是否停机。

在本实施例中，通过最终飞切轨迹将大量的直线轨迹段进行集中处理，并将大量间断的直线轨迹段通过连接直线或者连接转向线连接起来形成一条或多条连续的轨迹，从而通过最少一次下降、加速、加工、减速和抬头的动作流程就能够对大量的直线轨迹段进行加工，大幅降低了对切割头重复上述动作流程的频率，进而通过该最终飞切轨迹为切割头提供了更加合理的路径规划，节省了加工时间并提高了加工效率。

在本实施例中，将所有加工图元中包括直线轨迹段的加工图元确定为待处理加工图元，从而能够将所有的直线轨迹段集中处理并规划飞切路径。尤其是当某些加工图元包括直线轨迹段和例如圆弧轨迹段、多边形轨迹段等其他形状的轨迹段，且其中直线轨迹段的占比较大的时候，这种待处理加工图元的确定规则能够提高所有加工图元中的直线轨迹段的加工效率。

或者，通常不仅包括直线轨迹段的加工图元中除了包括直线轨迹段以外还包括圆弧轨迹段或者多边形轨迹段等其他形状的轨迹段，在这些加工图元中，将直线轨迹段与其他形状的轨迹段进行集中处理并规划飞切轨迹的话，有可能飞切效率会更高，那么在这种情况下将所有加工图元中不仅包括直线轨迹段的加工图元确定为待处理加工图元，则能够减少数据处理量并提高切割效率。

也就是说，可以从平衡数据处理量与切割效率的角度出发，对待处理加工图元的确定规则进行选择。

可选地，连接转向线为贝塞尔曲线，贝塞尔曲线又称贝兹曲线或贝济埃曲线，它通过控制曲线上的四个点(起始点、终止点以及两个相互分离的中间点)来创造、编辑图形，将起始点和终止点固定，再移动两个中间点即可改变贝塞尔曲线的弯曲程度。具体地，在本实施例中，将贝塞尔曲线的起始点和终止点分别与两个直线飞切轨迹的待连接端点连接，再移动两个中间点，以使连接转向线的长度在不大于预定距离的前提下，使连接转向线的弯曲程度满足切割头的转向需求。

当然，连接转向线也可以为由连接直线形成的多段线，多段线的规划较为简单，有利于提高连接转向线形成的效率。

本实施例的可选方案中，飞切轨迹规划方法具体包括以下步骤：

步骤S200，从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；

步骤S210，对筛选出的直线轨迹段按照斜率进行分大组，每个大组中的直线轨迹段的斜率均相等；

步骤S220，对每大组中的直线轨迹段按照是否共线进行分小组，每个小组中的直线轨迹段共线；

步骤S230，将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接，每个小组对应形成一条直线加工轨迹；

步骤S240，当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；当直线飞切轨迹为多条，通过连接转向线呈蛇形连接所有的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹。

在本实施例中，通过步骤S210和步骤S220对筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行了分组。先通过S210按照斜率是否相等对筛选出的直线轨迹段进行分大组，然后再通过步骤S220对斜率相等的直线轨迹段按照是否共线进行分小组，相较于直接按照是否共线对筛选出的直线轨迹段进行分小组，不仅简化了分小组难度、计算量，还提高了分小组结果的准确度。

例如，通过对筛选出的直线轨迹段所在平面建立直角坐标系，然后获取每条直线轨迹段所在直线在直角坐标系下的二元一次方程，再将二元一次方程中的斜率参数相等的直线轨迹段分为一个大组，然后在每个大组中，再将二元一次方程中的截距参数相等的直线轨迹段分为一个小组。

当然，还可以采用其他的能够判断直线轨迹段斜率是否相等或者是否共线的方法，对筛选出的直线轨迹段按照步骤S210和步骤S220进行分组。

在本实施例中，每个大组具有基准斜率，每个大组内的直线轨迹段的斜率与基准斜率之间的斜率偏差在预定斜率允许偏差范围内，也就是说，每个大组中的所有直线轨迹段并不必须严格斜率相等，能够保证在预定斜率允许偏差范围内共线就可以，从而能够在很大程度上减少分大组步骤的计算量，且能够在切割头可适应的范围内将更多的直线轨迹段分在同一个大组内，进一步减少切割头重复下降和抬头等动作流程的频率，提高机床切割的工作效率。

在本实施例中，每个小组具有基准直线，每个小组中的直线轨迹段与基准直线之间的位置偏差在预定位置允许偏差范围内，也就是说，每个小组中的所有直线轨迹段并不严格共线，从而能够在很大程度上减少分小组步骤的计算量，且能够在切割头可适应的范围内将更多的直线轨迹段分在同一个小组内，进而进一步地减少切割头启停或者换向的频率，提高机床切割的效率。

本实施例的可选方案中，飞切轨迹规划方法具体包括以下步骤：

步骤S300，从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；

步骤S301，对筛选出的直线轨迹段按照斜率进行分大组，每个大组中的直线轨迹段的斜率均相等；

步骤S302，对每大组中的直线轨迹段按照是否共线进行分小组，每个小组中的直线轨迹段共线；

步骤S303，对每个小组内的直线轨迹段分别从一端向另一端进行升序排序；

步骤S304，按照升序排序结果将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接成直线飞切轨迹；

步骤S305，当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；当直线飞切轨迹为多条，通过连接转向线呈蛇形连接所有的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹。

其中，在步骤S303中，且可以理解的是，升序排序是指对于被排序对象而言，上一个被排序对象的序号比下一个被排序对象的序号大预定差值。一般而言，为了简化排序难度，通过将预定差值确定为1。

为了进一步简化排序难度，每个大组中的所有小组的升序排序方向可以选择为相同的方向。

此外，只要保证每个小组内的直线轨迹段能够升序排列即可，不对相邻两个小组内的直线轨迹段是否形成升序排列进行限定。

具体地，参见图1所示，以某一个大组为例进行具体说明，图中示出了一个大组，大组内包括三个小组。

一种升序排列方式可以为对三个小组内的直线轨迹段分别进行升序排序(图中未示出)，将该大组中的第一个小组内的直线轨迹段按照从左至右的方向升序排序为1-1、1-2和1-3，将该大组中的第二个小组内的直线轨迹段按照从左至右的方向升序排序为2-1、2-2和2-3，将该大组中的第三个小组内的直线轨迹段按照从左至右的方向升序排序为3-1、3-2和3-3。

另一种升序排序方式为对三个小组内的直线轨迹段共同进行升序排序(如图1所示)，将该大组中的第一个小组内的直线轨迹段按照从左至右的方向升序排序为101、102和103，将该大组中的第二个小组内的直线轨迹段按照从左至右的方向升序排序为104、105和106，将该大组中的第三个小组内的直线轨迹段按照从左至右的方向升序排序为107、108和109。进一步地，当大组的数量为两个，完成第一大组中的所有直线轨迹段的升序排序后，在第一大组的升序排序结果的基础上，对第二大组继续进行升序排序，第二大组中的序号最小的直线轨迹段的序号将为110(图1中未示出)。依此类推，当大组的数量为多个的时候，完成对剩余所有大组内的所有直线轨迹段的从序号110开始的升序排序。

在步骤S304中，按照升序排序结果将每个小组内的直线轨迹段通过连接直线进行顺次连接，即可形成至少一条直线飞切轨迹，其中，组成直线飞切轨迹的直线轨迹段具有一个独一无二的标号。

在本实施例中，通过对所有直线轨迹段进行升序排序，从而使得连接直线的连接操作能够以升序排序结果为依据进行，明确每条连接直线的连接对象的身份，避免出现跨组连接或者跨线连接的情况出现，提高连接效率和连接准确性。

本实施例的可选方案中，飞切轨迹规划方法具体包括以下步骤：

步骤S400，从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；

步骤S401，对筛选出的直线轨迹段按照斜率进行分大组，每个大组中的直线轨迹段的斜率均相等；

步骤S402，对每大组中的直线轨迹段按照是否共线进行分小组，每个小组中的直线轨迹段共线；

步骤S403，对每个小组内的直线轨迹段从一端向另一端进行升序排序；

步骤S404，按照升序排序结果将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接成直线飞切轨迹；

步骤S405，当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；

步骤S406，当直线飞切轨迹为多条，从所有直线飞切轨迹的两个端点中求取距离切割起点最近的端点，将求取到的端点作为当前起点；

步骤S407，将当前起点所在小组作为当前小组，将当前小组所在大组作为当前大组，将当前小组对应的直线飞切轨迹的另一个端点作为当前终点；

步骤S408，判断当前起点至当前终点的方向是否与当前小组的升序排序方向一致；

步骤S409,如果当前起点至当前终点的方向与当前小组的升序排序方向一致，则不更新当前小组的升序排序结果；

如果当前起点至当前终点的方向与当前小组的升序排序方向不一致，则将当前小组的升序排序结果进行反序排列；

步骤S410，判断当前大组中是否存在未被连接转向线连接的直线飞切轨迹；

步骤S411，如果当前大组中存在未被连接转向线连接的小组，从当前大组中未被连接转向线连接的所有直线飞切轨迹的两个端点中求取距离当前终点最近的端点；

如果当前大组中的所有直线飞切轨迹均被连接转向线连接，从其余大组中的所有小组的两个端点中求取距离当前终点最近的端点，其余大组为不存在被连接转向线连接的直线飞切轨迹的所有大组；

步骤S412，将当前终点与求取到的端点通过连接转向线连接；

步骤S413，将求取到的端点作为新的当前起点；

步骤S414，返回步骤S407，直至所有小组均被连接转向线连接完成。

其中，在步骤S406中，切割起点为在实际切割阶段，与切割头的起始点相对应的位置。

在步骤S407至S409中，明确了每条直线飞切轨迹的起点和终点的确定方法，并通过对于升序排序结果的验证以及反序排列的操作，使得每个小组的升序排序结果与该直线飞切轨迹的起点至终点的方向保持一致，进而确保在完成所以直线飞切轨迹的蛇形连接后，能够使每个小组内的直线轨迹段的升序排序方向与加工先后顺序相对应，便于在实际加工过程中使激光刀以该飞切轨迹规划方法形成的最终飞切轨迹为参考对该小组内的所有直线轨迹段顺次进行飞切加工。

作为一个示例，在实际加工过程中，如图2所示，将第二个小组的所有直线轨迹段的升序排序方向为由左至右，但是通过第一个小组的起点至终点的方向却是由右至左，因而需要对其升序排序结果进行反序排列为106、105和104，以使第二个小组的直线轨迹段的升序排序方向和加工由先至后的方向均为由右至左。而第一个小组和第三个小组的升序排序方向均为由左至右，且起点至终点的方向也均为由左至右，所以不需要更新第一个小组和第三个小组的升序排序结果。

在步骤S410和S411，确保当前小组的下一个小组为距离当前小组最近的小组，从而能够缩短切割头在两个相邻小组之间转移的路径，进而大幅减少切割头的非切割路径的长度，确保规划处的最终飞切轨迹以最短的总路程完成对于所有直线轨迹段的切割，提高工作效率，节省加工时间。这种确定下一个小组的方式，不仅在同一个大组内适用，在相邻的两个大组之间也适用。

本实施例的可选方案中，根据切割加工的先后顺序，对所有连接转向线和连接直线进行逐个排序。其中，通过为连接转向线和连接指向进行排序，从而为切割头在两条相邻的直线轨迹段之间提供了转运路径指导和转运方向指导。其中，如图3所示，序号1-17为起始大组中所有的连接直线和连接转向线，序号19-35为起始大组的下一个大组中所有的连接直线和连接转向线，序号18为两个相邻的大组之间的连接转向线。

在本实施例中，步骤S412具体包括以下步骤：

步骤S4120，判断当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度是否大于预定长度；

步骤S4121，如果当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度不大于预定长度，则通过连接转向线连接当前终点与求取到的端点；

步骤S4122，如果当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度大于预定长度，则不通过连接转向线连接当前终点与求取到的端点；其中，预定长度不大于切割头的飞行距离。

可以理解的是，如图3所示，作为一个示例，如果序号为18的连接转向线的预估长度大于预定长度，则可以省略序号为18的连接转向线。此时，在实际切割程中，在序号为18的连接转向线的原位置，切割头需要进行一次减速、抬头、下降、加速的流程才能对序号为18和序号为19之间的直线轨迹段继续进行加工。同理，作为另一个示例，如果序号为24的连接转向线的预估长度大于预定长度，则也可以省略序号为24的连接转向线。

在本实施例中，步骤S404具体包括以下步骤：

步骤S4040，判断每个小组中每两个相邻的直线轨迹段之间的最小距离是否大于预定长度；

步骤S4041，如果相邻的直线轨迹段之间的最小距离不大于预定长度，则通过连接直线将相邻的直线轨迹段连接；

步骤S4042，如果相邻的直线轨迹段之间的最小距离大于预定长度，则不通过连接直线将相邻的直线轨迹段连接；其中，预定长度不大于切割头的飞行距离。

可以理解的是，如图3所示，作为一个示例，如果序号为13的连接直线的预估长度大于预定长度，则可以省略序号为13的连接直线，从而在一个小组中形成两条间断的直线飞切轨迹。那么，在实际切割程中，在序号为13的连接直线的原位置，切割头需要进行一次减速、抬头、下降、加速的流程才能对序号为13和序号为14之间的直线轨迹段继续进行加工。

实施例二

实施例二提供了一种飞切控制方法，该实施例沿实施例一的飞切轨迹规划方法控制激光切割头对工件进行切割，实施例一所公开的飞切轨迹规划方法的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的飞切轨迹规划方法的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的飞切控制方法，沿飞切轨迹规划方法形成的最终飞切轨迹控制激光切割头对工件进行切割，飞切控制方法包括以下步骤：

当激光切割头对应于直线段轨迹，控制激光切割头出射激光；

当激光刀对应于连接转向线或者连接直线，控制激光切割头关闭激光。

本实施例中飞切控制方法具有实施例一飞切轨迹规划方法的优点，实施例一所公开的飞切轨迹规划方法的优点在此不再重复描述。

实施例三

本实施例提供的飞切系统，包括具有激光切割头的机床、轨迹生成装置和控制系统。

控制系统分别与轨迹生成装置和机床电连接；轨迹生成装置能够根据实施例一提供的飞切轨迹规划方法生成最终飞切轨迹；控制系统能够根据实施例二提供的飞切控制方法控制机床工作。

该实施例包括实施例一的飞切轨迹规划方法以及实施例二的飞切控制方法，实施例一所公开的飞切轨迹规划方法的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的飞切轨迹规划方法的技术特征不再重复描述，实施例二所公开的飞切控制方法的技术特征也适用于该实施例，实施例二以公开的飞切控制方法的技术特征不再重复描述。

本实施例中的飞切系统具有实施例一的飞切轨迹规划方法的优点以及实施例二的飞切控制方法的优点，实施例一所公开的飞切轨迹规划方法的优点和实施例二所公开的飞切控制方法的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种飞切轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来；

将筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行分组；

通过连接直线顺次连接共线的直线轨迹段，形成至少一条直线飞切轨迹；

当直线飞切轨迹为一条，则将直线飞切轨迹作为最终飞切轨迹；

当直线飞切轨迹为多条，通过连接转向线呈蛇形连接相邻的直线飞切轨迹，以形成最终飞切轨迹。

2.根据权利要求1所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，所述将筛选出的直线轨迹段按照是否共线进行分组，通过连接直线顺次连接共线的直线轨迹段的步骤具体包括以下步骤：

对筛选出的直线轨迹段按照斜率进行分大组，每个大组中的直线轨迹段的斜率均相等；

对每大组中的直线轨迹段按照是否共线进行分小组，每个小组中的直线轨迹段共线；

将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接，每个小组对应形成一条直线加工轨迹。

3.根据权利要求2所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，所述将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接的步骤具体包括以下步骤：

对每个小组内的直线轨迹段从一端向另一端进行升序排序；

按照升序排序结果将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接成直线飞切轨迹。

4.根据权利要求3所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，所述通过连接转向线呈蛇形连接所有的直线飞切轨迹的步骤具体包括以下步骤：

从所有直线飞切轨迹的两个端点中求取距离切割起点最近的端点，将求取到的端点作为当前起点；

将当前起点所在小组作为当前小组，将当前小组所在大组作为当前大组，将当前小组对应的直线飞切轨迹的另一个端点作为当前终点；

判断当前起点至当前终点的方向是否与当前小组的升序排序方向一致；

如果当前起点至当前终点的方向与当前小组的升序排序方向一致，则不更新当前小组的升序排序结果；

如果当前起点至当前终点的方向与当前小组的升序排序方向不一致，则将当前小组的升序排序结果进行反序排列；

判断当前大组中是否存在未被连接转向线连接的直线飞切轨迹；

如果当前大组中存在未被连接转向线连接的小组，从当前大组中未被连接转向线连接的所有直线飞切轨迹的两个端点中求取距离当前终点最近的端点；

如果当前大组中的所有直线飞切轨迹均被连接转向线连接，从其余大组中的所有小组的两个端点中求取距离当前终点最近的端点，其余大组为不存在被连接转向线连接的直线飞切轨迹的所有大组；

将当前终点与求取到的端点通过连接转向线连接；

将求取到的端点作为新的当前起点；

返回将当前起点所在小组作为当前小组的步骤，直至所有小组均被连接转向线连接完成。

5.根据权利要求4所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，所述将当前终点与求取到的端点通过连接转向线连接的步骤具体包括以下步骤：

判断当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度是否大于预定长度；

如果当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度不大于预定长度，则通过连接转向线连接当前终点与求取到的端点；

如果当前终点与求取到的端点之间需要的连接转向线的长度大于预定长度，则不通过连接转向线连接当前终点与求取到的端点；

其中，预定长度不大于切割头的飞行距离。

6.根据权利要求3所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，所述按照升序排序结果将每个小组中的直线轨迹段通过连接直线顺次连接成直线飞切轨迹的步骤具体包括以下步骤：

判断每个小组中每两个相邻的直线轨迹段之间的最小距离是否大于预定长度；

如果相邻的直线轨迹段之间的最小距离不大于预定长度，则通过连接直线将相邻的直线轨迹段连接；

如果相邻的直线轨迹段之间的最小距离大于预定长度，则不通过连接直线将相邻的直线轨迹段连接；

其中，预定长度不大于切割头的飞行距离。

7.根据权利要求2所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，每个大组具有基准斜率，每个大组内的直线轨迹段的斜率与基准斜率之间的斜率偏差在预定斜率允许偏差范围内；

每个小组具有基准直线，每个小组中的直线轨迹段与基准直线之间的位置偏差在预定位置允许偏差范围内；

所述连接转向线为多段线或者贝塞尔曲线。

8.根据权利要求1所述的飞切轨迹规划方法，其特征在于，从待处理加工图元中将直线轨迹段筛选出来的步骤之前还包括以下步骤：

将所有加工图元中包括直线轨迹段的加工图元确定为待处理加工图元。

9.一种飞切控制方法，其特征在于，所述飞切控制方法包括以下步骤：

沿权利要求1至8中任一项所述的飞切轨迹规划方法形成的最终飞切轨迹控制激光切割头对工件进行切割；

当激光切割头对应于直线段轨迹，控制激光切割头出射激光；

当激光刀对应于连接转向线或者连接直线，控制激光切割头关闭激光。

10.一种飞切系统，其特征在于，包括具有激光切割头的机床、轨迹生成装置和控制系统；

所述控制系统分别与所述轨迹生成装置和所述机床电连接；

所述轨迹生成装置能够根据权利要求1至8中任一项所述的飞切轨迹规划方法生成最终飞切轨迹；

所述控制系统根据权利要求9所述的飞切控制方法控制所述机床工作。

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