CN114083111A - 激光加工方法、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光加工方法，该方法包括：获取待加工材料的待加工路径；获取待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；根据加工误差数据对待加工路径进行修正或补偿，得到目标加工路径；控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工。本发明还公开一种终端设备及计算机可读存储介质。本发明确定的待加工材料的目标加工路径，由于目标加工路径是在基于待加工路径的基础上考虑了待加工材料置于加工工位上存在的误差进行修正校准获得，控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工，更加准确地对待加工材料进行加工以获得合格的加工成品，不仅提高了成品质量还提高了成品合格率。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工方法、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
目前，对于存在弧面的待加工材料，通常可通过采用二维三轴联动进行平面切割或者焊接待加工材料，则需要多次转动角度无法一次性切割或者焊接完成，或者通过采用三维五轴联动进行切割或者焊接待加工材料，尽管能一次性切割或者焊接完成，但是上述两种方法在切割或者焊接过程中由于未考虑待加工材料加工过程中的存在的误差，导致切割或者焊接后的待加工材料的成品质量较差。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种激光加工方法、终端设备及计算机可读存储介质，旨在解决在切割或者焊接过程中由于未考虑待加工材料加工过程中的存在的误差，导致切割或者焊接后的待加工材料的成品质量较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种激光加工方法，所述激光加工方法包括：
获取待加工材料的待加工路径；
获取所述待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；
根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
可选地，获取所述待加工材料置于所述加工工位的加工误差数据的步骤包括：
获取所述三维五轴激光加工装置的预设的机械误差数据；
获取置于所述加工工位的所述待加工材料的工件装夹误差数据，所述加工误差数据包括机械误差数据以及工件装夹误差数据中的至少一个。
可选地，获取置于所述加工工位的所述待加工材料的工件装夹误差数据的步骤包括：
通过摄像机采集置于所述加工工位的所述待加工材料的放置图像；
根据所述放置图像获取所述待加工材料的偏移角度以及偏移距离，所述工件装夹误差数据包括偏移角度以及偏移距离。
可选地，控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工的步骤包括：
根据所述目标加工路径生成插补运动数据；
根据所述插补运动数据控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
可选地，根据所述插补运动数据控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行切割或者焊接的步骤包括：
根据所述插补运动数据确定所述目标加工路径的路径长度；
根据所述路径长度确定所述三维五轴激光加工装置的激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离；
根据所述激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离控制所述三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
可选地，获取所述待加工材料的待加工路径的步骤包括：
获取所述待加工材料的目标三维图形；
根据所述目标三维图形获取所述待加工材料的所述待加工路径。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端设备，所述终端设备为激光加工装置，所述终端设备包括：
第一获取模块，用于获取待加工材料的待加工路径；
第二获取模块，用于获取所述待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；
修正模块，用于根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
控制模块，用于控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端设备，所述终端设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器里并可在所述处理器上运行的激光加工程序，所述激光加工程序被所述处理器执行时实现如以上所述激光加工方法的各个步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有激光加工程序，所述激光加工程序被所述处理器执行时实现如以上所述激光加工方法的各个步骤。
本发明提出的激光加工方法、终端设备及计算机可读存储介质，通过获取待加工材料置于加工工位的加工误差数据，以对待加工材料的待加工路径进行修正或者补偿，以得到待加工材料的目标加工路径，由于目标加工路径是在基于待加工路径的基础上考虑了待加工材料置于加工工位上存在的误差进行修正校准获得的，通过控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工，可更加准确地对待加工材料进行加工以获得合格的加工成品，提高了加工后的待加工材料的成品质量的同时，提高成品合格率。
附图说明
图1为本发明的激光加工方法各个实施例涉及的终端设备的结构示意图；
图2为本发明的激光加工方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明的激光加工方法第一实施例中按照目标加工路径对待加工材料进行加工的流程示意图；
图4为本发明的激光加工方法第二实施例的流程示意图；
图5为本发明的激光加工装置的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种激光加工方法，该激光加工方法包括：
获取待加工材料的待加工路径；
获取所述待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；
根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
本发明提出的激光加工方法通过获取待加工材料置于加工工位的加工误差数据，以对待加工材料的待加工路径进行修正或者补偿，以得到待加工材料的目标加工路径，由于目标加工路径是在基于待加工路径的基础上考虑了待加工材料置于加工工位上存在的误差进行修正校准获得的，通过控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工，可更加准确地对待加工材料进行加工以获得合格的加工成品，提高了加工后的待加工材料的成品质量的同时，提高成品合格率。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。
请参考图1，图1为本发明的激光加工方法各个实施例涉及的终端设备的结构示意图。其中，本发明的激光加工方法所涉及的终端设备可以是三维五轴激光加工装置。
如图1所示，该终端设备可以包括：存储器101以及处理器102。本领域技术人员可以理解，图1示出的终端的结构框图并不构成对终端的限定，终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中，存储器101中存储有操作系统以及激光加工程序。处理器102是终端设备的控制中心，处理器102执行存储在存储器101内的激光加工程序，以实现本发明的激光加工方法各实施例的步骤。可选地，终端设备还可包括显示单元103，显示单元103包括显示面板，可采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)等形式来配置显示面板，用于输出显示用户浏览的界面。
基于上述终端设备的结构框图，提出本发明的激光加工方法的各个实施例。
在第一实施例中，本发明提供一种激光加工方法，请参考图2，图2为本发明的激光加工方法第一实施例的流程示意图。在该实施例中，激光加工方法包括以下步骤：
步骤S10，获取待加工材料的待加工路径；
待加工材料是指待加工的工件。其中，待加工材料可以是塑料制品。可选地，待加工材料为存在弧面的待加工材料。待加工路径为现有技术中常规的加工路径，现有技术中采用该待加工路径对工件进行加工后即得到成品。
作为一种可选的实施方式，步骤S10包括：
获取所述待加工材料的目标三维图形；
根据所述目标三维图形获取所述待加工材料的所述待加工路径。
目标三维图形是指待加工材料加工后所形成的的成品的三维图形。获取待加工材料的目标三维图形，可预先对该待加工材料的目标三维图形进行存储，进而可直接获取待加工材料的目标三维图形。
根据目标三维图形获取待加工材料的待加工路径，可通过CAM(Computer AidedManufacturing，计算机辅助制造)软件，直接根据目标三维图形获取待加工材料的待加工路径；也可基于该目标三维图形，获取该目标三维图形中的加工特征点，如在待加工材料上切割出一个圆孔，则该圆孔所在待加工材料的位置、圆孔大小以及圆孔的加工轨迹均为该目标三维图形中的加工特征点，根据加工特征点获取待加工材料的待加工路径，对此不做限定。
步骤S20，获取所述待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；
加工误差数据是待加工材料在加工过程中由于加工误差如机械误差以及工件装夹误差等误差因素所综合确定的数据。加工误差数据包括但不限于机械误差数据以及工件装夹误差数据中的至少一个。
获取待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据，可以是取待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的机械误差数据；也可以是获取待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的工件装夹误差数据；还可以是获取待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的机械误差数据以及工件装夹误差数据，本实施例对此不做限定。
可选地，步骤S20包括：获取三维五轴激光加工装置的预设的机械误差数据；和/或，获取置于加工工位的待加工材料的工件装夹误差数据。其中，工件装夹误差数据可通过摄像机采集置于加工工位的待加工材料的放置图像；根据放置图像获取待加工材料的偏移角度以及偏移距离获取得到，其中，工件装夹误差数据包括偏移角度以及偏移距离。
步骤S30，根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
步骤S40，控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
目标加工路径是基于待加工路径的基础上，综合考虑对待加工材料加工过程中存在的加工误差后进行修正补偿后的加工路径。相较于采用待加工路径对待加工材料进行加工，采用目标加工路径对待加工材料进行加工时能够提高加工精度以及成品质量和合格率。
需要说明的是，在待加工材料为存在弧面的待加工材料时，目标加工路径为曲线，通过三维五轴激光加工装置可基于目标加工路径实现一次性对待加工材料完成加工。
对应于加工误差数据包括但不限于机械误差数据以及工件装夹误差数据中的至少一个，根据加工误差数据对待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径，可分别通过机械误差数据以及工件装夹误差数据依次对待加工路径进行修正，以得到目标加工路径；也可根据机械误差数据以及工件装夹误差数据综合确定误差调节参数，其中，误差调节参数包括偏移调节角度以及偏移调节距离，举例来说，可分别获取机械误差以及工件装夹误差的权重值，根据机械误差的权重值、机械误差对应的机械误差数据、工件装夹误差的权重值以及工件装夹误差对应的工件装夹误差数据加权求和，以确定误差调节参数，本实施例对此不做限定。
需要说明的是，在获取误差调节参数也即偏移调节角度以及偏移调节距离后，通过误差调节参数对待加工路径进行修正以及补偿，实质上，也即根据偏移调节角度以及偏移调节距离对待加工路径进行修正以及补偿，如可将待加工路径按照偏移调节角度所确定的偏转方向移动偏移调节距离，以得目标加工路径。
控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工，可选地，加工的方式包括切割或者焊接。
作为一种可选的实施方式，请参考图3，图3为本发明的激光加工方法第一实施例中按照目标加工路径对待加工材料进行加工的流程示意图，步骤S40包括：
步骤S41，根据所述目标加工路径生成插补运动数据；
步骤S42，根据所述插补运动数据控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
需要说明的是，根据目标加工路径生成插补运动数据，可基于预设的插补运算软件或者插补运算方法得到，其中，插补运算是指按照生成的目标加工路径的速度轮廓线得到当前周期的进给速度，并计算出目标加工路径的路径长度，从而求出曲线参数，由曲线参数求出曲线上的点坐标，从而得到各个轴的位置坐标。其中，若目标加工路径为曲线时，路径长度为该曲线的弧线长度。
作为一种可选的实施方式，步骤S42包括：
根据所述插补运动数据确定所述目标加工路径的路径长度；
根据所述路径长度确定所述三维五轴激光加工装置的激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离；
根据所述激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离控制所述三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
根据插补运动数据确定目标加工路径的路径长度后，可适应于该路径长度确定三维五轴激光加工装置的激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离，以确保根据激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离，控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工如激光焊接或者激光切割时，可按照目标加工路径实现对待加工材料成功焊接或者切割。其中，激光发射间隔距离为沿着该路径长度所对应的弧线所确定的。
在本实施例公开的技术方案中，通过获取待加工材料置于加工工位的加工误差数据，以对待加工材料的待加工路径进行修正或者补偿，以得到待加工材料的目标加工路径，由于目标加工路径是在基于待加工路径的基础上考虑了待加工材料置于加工工位上存在的误差进行修正校准获得的，通过控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工，可更加准确地对待加工材料进行加工以获得合格的加工成品，提高了加工后的待加工材料的成品质量的同时，提高成品合格率。
在基于第一实施例的基础上提出的第二实施例中，请参考图4，图4为本发明的激光加工方法第二实施例的流程示意图。在该实施例中，步骤S20包括：
步骤S21，获取所述三维五轴激光加工装置的预设的机械误差数据；
步骤S22，获取置于所述加工工位的所述待加工材料的工件装夹误差数据，所述加工误差数据包括机械误差数据以及工件装夹误差数据中的至少一个。
在实际应用过程中，对待加工材料加工的过程中，由于工件装夹误差以及三维五轴激光加工装置的机械本身存在间隙、轴夹角等机械误差，倘若直接采用通过CAM软件基于目标三维图像直接获取的待加工路径对待加工材料进行加工，可能导致加工后的待加工材料所形成的产品并不合格，基于此，为获得合格的产品，通过综合考虑待加工材料过程中的多种加工误差因素如机械误差以及工件装夹误差，以确定加工误差数据，进而通过加工误差数据对待加工路径进行校正补偿，以得到目标加工路径，按照目标加工路径对待加工材料进行准确加工以得到合格的产品。
可以理解的是，机械误差数据为三维五轴激光加工装置自身存在的机械误差通过测量后所得到的误差数据。可在三维五轴激光加工装置出厂时进行预先设备。
作为一种可选的实施方式，步骤S22获取置于所述加工工位的所述待加工材料的工件装夹误差数据包括：
通过摄像机采集置于所述加工工位的所述待加工材料的放置图像；
根据所述放置图像获取所述待加工材料的偏移角度以及偏移距离，所述工件装夹误差数据包括偏移角度以及偏移距离。
可选地，摄像机可采用CCD相机。通过摄像机采集置于加工工位的待加工材料的放置图像，基于图像分析软件可识别采集放置图像中置于加工工位上，基于加工工位作为加工的参考位置，确定待加工材料的偏转角度以及偏移距离，在获取工件装夹误差数据也即偏转角以及偏移距离后，通过工件装夹误差数据对待加工路径进行修正以及补偿，实质上，也即根据偏转角以及偏移距离对待加工路径进行修正以及补偿，如可将待加工路径按照偏转角所确定的偏转方向移动偏转距离，以得目标加工路径。
在本实施例公开的技术方案中，加工误差数据包含机械误差数据以及工件装夹误差数据中的至少一个，通过综合考虑待加工材料加工过程中的所造成成品质量差的多种误差因素，通过多种误差因素如机械误差以及工件装夹误差，以共同确定待加工材料加工过程中的加工误差数据，进而在通过加工误差数据对待加工材料的待加工路径进行修正校准，以获得更加准确的目标加工路径，进而控制三维五轴激光加工装置按照目标加工路径对待加工材料进行加工，可更加准确地对待加工材料进行加工以获得合格的加工成品。
终端设备为激光加工装置，请参考图5，图5为本发明的激光加工装置的结构框图。本发明还提出一种激光加工装置100，所述激光加工装置100包括：
第一获取模块110，所述第一获取模块110用于获取所述待加工材料的待加工路径；
第二获取模块120，所述第二获取模块120用于获取所述待加工材料置于所述加工工位的加工误差数据；
修正模块130，所述修正模块130用于根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
控制模块140，所述控制模块140用于控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
本发明还提出一种终端设备，所述终端设备包括：包括存储器、处理器以及存储在存储器里并可在处理器上运行的激光加工程序，激光加工程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的激光加工方法的步骤。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有激光加工程序，所述激光加工程序被处理器执行时实现如以上任一实施例所述的激光加工方法的步骤。
在本发明提供的终端设备和计算机可读存储介质的实施例中，包含了上述激光加工方法各实施例的全部技术特征，说明书拓展和解释内容与上述激光加工方法的各实施例基本相同，在此不做再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明每个实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种激光加工方法，其特征在于，所述激光加工方法包括：
获取待加工材料的待加工路径；
获取所述待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；
根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述获取所述待加工材料置于所述加工工位的加工误差数据的步骤包括：
获取所述三维五轴激光加工装置的预设的机械误差数据；
获取置于所述加工工位的所述待加工材料的工件装夹误差数据，所述加工误差数据包括机械误差数据以及工件装夹误差数据中的至少一个。
3.如权利要求2所述的激光加工方法，其特征在于，所述获取置于所述加工工位的所述待加工材料的工件装夹误差数据的步骤包括：
通过摄像机采集置于所述加工工位的所述待加工材料的放置图像；
根据所述放置图像获取所述待加工材料的偏移角度以及偏移距离，所述工件装夹误差数据包括偏移角度以及偏移距离。
4.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工的步骤包括：
根据所述目标加工路径生成插补运动数据；
根据所述插补运动数据控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
5.如权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，所述根据所述插补运动数据控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行切割或者焊接的步骤包括：
根据所述插补运动数据确定所述目标加工路径的路径长度；
根据所述路径长度确定所述三维五轴激光加工装置的激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离；
根据所述激光发射间隔时长或者激光发射间隔距离控制所述三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
6.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述获取所述待加工材料的待加工路径的步骤包括：
获取所述待加工材料的目标三维图形；
根据所述目标三维图形获取所述待加工材料的所述待加工路径。
7.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备为激光加工装置，所述终端设备包括：
第一获取模块，用于获取待加工材料的待加工路径；
第二获取模块，用于获取所述待加工材料置于三维五轴激光加工装置的加工工位的加工误差数据；
修正模块，用于根据所述加工误差数据对所述待加工路径进行修正或者补偿，以得到目标加工路径；
控制模块，用于控制三维五轴激光加工装置按照所述目标加工路径对所述待加工材料进行加工。
8.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器里并可在所述处理器上运行的激光加工程序，所述激光加工程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项激光加工方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有激光加工程序，所述激光加工程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项激光加工方法的步骤。
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