CN114315118A - 一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃激光加工玻璃领域，一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，识别玻璃尺寸类型和所需加工孔位位置类型并检索在线处理数据库，判断数据库中是否存在与待技工需求相同的数据；在线处理数据库中最接近的数据；计算激光位移传感器与滚筒的水平距离、玻璃边缘与最外侧支撑滚筒的距离、以及加工位置与滚筒位置的距离；判断是否需要调整移动滚筒组件的位置来实现自动避障；调整不能满足加工条件的滚筒组件的位置，以实现自动避障，再判断是否能实现自动避障；控制设备的传输装置将玻璃传输到预设加工位置，通过激光位移传感器测量并计算旋转偏移量和平移偏移量，根据计算结果得出的实际加工位置进行加工。

Description

一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法
技术领域
本发明涉及玻璃激光加工玻璃领域，特别是一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法。
背景技术
玻璃作为一种在生活家居和工业生产中必备的材料，具备着良好物理和光学性能，在多个领域都有着巨大且多样化的需求，然而，现阶段的玻璃加工设备效果不理想，存在较大局限性，无法满足行业需求。
目前市面上大部分的玻璃加工设备都只能通过输入参数来对玻璃进行加工，为了保障加工效率只能对单一型号、单一孔位的玻璃工件进行加工，设备内置的计算方法只能进行规划加工器路径等简单的计算，在切换加工玻璃型号、孔位时需要大量时间手动输入参数，同时在输入参数换型时可调整范围较小，在面对不同型号玻璃和不同加工需求时，不能实现自动在线换型，且在换型过程中不能实现自动避障，需要限制多个可输入参数范围。
目前市场上还没有一种自动规划算法能够实现对多型号玻璃、离散孔位、复杂孔形加工需求进行在线换型且根据设备实现自动避障。为此需要一种自主规避算法，使得设备能够自动适应不同玻璃尺寸类型和加工需求，在避免设备之间的碰撞和加工时对设备的损坏情况下，自主规划玻璃位置，加工孔位与加工路径。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，使激光加工设备能够自动适应不同型号、不同尺寸的玻璃，从而使一台设备能激光加工多尺寸、离散孔位、复杂孔形的玻璃且能在线切换，保证了加工效率的同时也能有效的避免自动切换过程中对设备的损坏以及精确度的降低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，包括如下步骤，
步骤1，识别玻璃尺寸类型和所需加工孔位位置类型并检索在线处理数据库，判断数据库中是否存在与待技工需求相同的数据，如具有相同数据进行步骤6，如不具有相同数据则进行步骤2；
步骤2，在线处理数据库中寻找与该加工需求最接近的数据，导入玻璃工件加工位置、龙门架位置以及移动滚筒组件的位置；
步骤3，计算激光位移传感器与滚筒的水平距离、玻璃边缘与最外侧支撑滚筒的距离、以及加工位置与滚筒位置的距离；
步骤4，判断是否需要调整移动滚筒组件的位置来实现自动避障，如需要则执行步骤5，如不需要则执行步骤6；
步骤5，调整不能满足加工条件的移动滚筒组件的位置，以实现自动避障，再判断是否能实现自动避障，如能自动避障则执行步骤6，如不能避障则执行步骤3，直至可以自动避障；
步骤6，控制设备的传输装置将玻璃传输到预设加工位置，通过激光位移传感器测量并计算旋转偏移量和平移偏移量，根据计算结果得出的实际加工位置进行加工。
作为优选的，使用多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避设备，包括激光位移传感器、滚筒组件、龙门架和激光加工器，其中，滚筒组件包括若干组移动滚筒组件和固定滚筒组件，其中移动滚筒组件有八组，所述滚筒组件的起始段和末尾段均设置固定滚筒组件，八组移动滚筒组件间隔设置，且两侧四组移动滚筒组件之间设有固定滚筒组件；
所述滚筒组件用于驱动玻璃工件沿X方向移动，在所述滚筒组件长度方向的中部设有龙门架，所述龙门架沿滚筒组件的宽度方向跨越滚筒组件，所述激光加工器安装在龙门架上并可沿滚筒组件宽度方向移动；所述激光位移传感器用于通过测量与玻璃间实际距离可以得出玻璃实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃整体的偏移距离和偏移角度并确定实际切孔位置。
作为优选的，所述激光位移传感器至少有8个，在玻璃工件处于玻璃加工位时，8个激光位移传感器的两个位于玻璃工件前端部与其前一个滚筒之间的间隙处，8个激光位移传感器的另外两个位于玻璃工件后端部与其后一个滚筒之间的间隙处，8个激光位移传感器的剩余四个分别位于玻璃工件移动路径宽度方向的两侧，8个所述激光位移传感器用于测量出玻璃实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃的旋转和平移偏移量并调整实际所需加工孔位位置。
作为优选的，在步骤3中，计算激光位移传感器与滚筒的水平距离是需满足，使玻璃工件的预计位置边缘不超出滚筒过远避免玻璃工件边缘下垂。
作为优选的，在步骤3中，玻璃工件切孔的位置与滚筒保持一定的距离避免激光对滚筒造成损伤。
作为优选的，在步骤3中，所加工孔位在两激光器之间最小间距的区域之外，以避免玻璃工件切孔的位置在两个激光加工器之间的盲区。
作为优选的，在步骤3中，保证激光位移传感器与滚筒的距离大于阈值，以避免激光位移传感器与滚筒之间的碰撞。
作为优选的，所述激光位移传感器与玻璃工件宽度方向上的边缘的距离在一定范围之内，以保证激光位移传感器的精确度，以及防止玻璃工件因位置误差而产生的碰撞或无法测距。
作为优选的，每一次完成玻璃激光切孔全过程，玻璃的型号尺寸，切孔的类型、大小、位置和数量输入参数以及对应的玻璃加工位置、设备位置和加工路径等输出参数均录入至智能处理数据库中。
作为优选的，加工开始前，通过获取新的玻璃加工输入参数导对智能处理数据库进行检索，当数据库中有相同输入参数时，则会减少计算环节，直接根据对应的输出参数控制设备对玻璃工件进行加工；当数据库中没有相同输入参数时，系统会选取一组较为接近的参数为基础重新进行计算并调整加工位置和设备位置等输出参数，在能够实现自动避障后驱动设备完成激光切孔全过程，并将对应参数存至数据库内。
使用本发明的有益效果是：
本方案提出了一种自动规划算法，使激光加工设备能够自动适应不同型号、不同尺寸的玻璃，从而使一台设备能激光加工多尺寸、离散孔位、复杂孔形的玻璃且能在线切换，保证了加工效率的同时也能有效的避免自动切换过程中对设备的损坏以及精确度的降低。
本发明主要有以下创新点：通过算法使设备能够自动适应并加工不同型号玻璃和不同加工需求。能够根据玻璃的具体型号尺寸和加工需求规划加工位置、设备位置和加工路径。能够实现在一台设备上对不同型号玻璃和不同加工需求进行快速的在线切换。
附图说明
图1为本发明多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法的自动规避示意图。
图2为本发明多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法的测试平台示意图。
图3为本发明多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法的流程图。
附图标记包括：
1-激光位移传感器，2-移动滚筒组件，3-固定滚筒组件，4-龙门架，5-激光加工器，6-玻璃工件。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
如图1-3所示，本实施例提出一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，包括如下步骤，步骤1，识别玻璃尺寸类型和所需加工孔位位置类型并检索在线处理数据库，判断数据库中是否存在与待技工需求相同的数据，如具有相同数据进行步骤6，如不具有相同数据则进行步骤2；步骤2，在线处理数据库中寻找与该加工需求最接近的数据，导入玻璃工件6加工位置、龙门架4位置以及移动滚筒组件2的位置；步骤3，计算激光位移传感器1与滚筒的水平距离、玻璃边缘与最外侧支撑滚筒的距离、以及加工位置与滚筒位置的距离；步骤4，判断是否需要调整移动滚筒组件2的位置来实现自动避障，如需要则执行步骤5，如不需要则执行步骤6；步骤5，调整不能满足加工条件的移动滚筒组件2的位置，以实现自动避障，再判断是否能实现自动避障，如能自动避障则执行步骤6，如不能避障则执行步骤3，直至可以自动避障；步骤6，控制设备的传输装置将玻璃传输到预设加工位置，通过激光位移传感器1测量并计算旋转偏移量和平移偏移量，根据计算结果得出的实际加工位置进行加工。
如图2所示，使用多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避设备，包括激光位移传感器1、滚筒组件、龙门架4和激光加工器5，其中，滚筒组件包括若干组移动滚筒组件2和固定滚筒组件3，其中移动滚筒组件2有两组，滚筒组件的起始段和末尾段均设置固定滚筒组件3，两组移动滚筒组件2间隔设置，且两组移动滚筒组件2之间设有固定滚筒组件3；滚筒组件用于驱动玻璃工件6沿X方向移动，在滚筒组件长度方向的中部设有龙门架4，龙门架4沿滚筒组件的宽度方向跨越滚筒组件，激光加工器5安装在龙门架4上并可沿滚筒组件宽度方向移动；激光位移传感器1用于通过测量与玻璃间实际距离可以得出玻璃实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃整体的偏移距离和偏移角度并确定实际切孔位置。
激光位移传感器1至少有8个，在玻璃工件6处于玻璃加工位时，8个激光位移传感器1的两个位于玻璃工件6前端部与其前一个滚筒之间的间隙处，8个激光位移传感器1的另外两个位于玻璃工件6后端部与其后一个滚筒之间的间隙处，8个激光位移传感器1的剩余四个分别位于玻璃工件6移动路径宽度方向的两侧，8个激光位移传感器1用于测量出玻璃工件6实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃工件6的旋转和平移偏移量并调整实际所需加工孔位位置。
以下详细说明本方法的具体内容。
本多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法中，测试平台上主要包括八个圆柱形移动滚筒组件2和若干个固定滚筒组件3用于运输玻璃工件6，每个移动滚筒组件2都与支撑气缸和负压吸盘紧固在一起；两个沿Y方向的龙门架4，通过拖链和导轨可沿X方向平移；每个龙门架4上安有三个激光测距装置，激光测距装置可在电机驱动下沿龙门架4Y方向运动并在升降电机驱动下变换高度；激光加工器5通过安装板安装在龙门架4上，激光器可以发出的高频率脉冲激光用于对玻璃工件6进行加工。
如图1所示，选取多尺寸、多型号、离散孔位的玻璃工件6，将数据输入至算法模型中，即会对玻璃工件6进行激光切孔。玻璃工件6在进入加工位置前需要进行预处理，提前识别玻璃工件6的尺寸和切孔位置，生成一个该玻璃工件6的二维码，通过识别玻璃工件6上的二维码，得到该玻璃工件6的数据并规划好玻璃工件6和设备的位置以及加工顺序。
在位置规划的计算中要满足以下条件：(1)要保证玻璃工件6的预设位置边缘不能超出滚筒过远避免边缘下垂，即X1根据不同玻璃工件6的尺寸型号要保持在一个相对较小的范围内。(2)玻璃工件6切孔的位置要与滚筒保持一定的距离避免激光对滚筒造成损伤，即X2要根据激光加工器5的规格保持在一个固定的距离以上，同时，由于两个激光切孔装置之间存在一定的距离，要避免玻璃工件6切孔的位置在两个激光切孔装置之间的盲区。由于玻璃工件6每边都有两个，共计八个激光位移传感器1，可以测量出玻璃工件6实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃工件6的旋转和平移偏移量并调整实际所需加工孔位位置。(3)在设备的移动中，要保证激光位移传感器1与滚筒保持一定的距离，即X3要保持在一个固定的距离以上来避免激光位移传感器1与滚筒之间的碰撞。(4)由于激光位移传感器1需要在一定的距离内才能保持精确度，需要与玻璃工件6边缘保持较近的距离，即X4要保持在一个固定的距离，既能够保证激光位移传感器1的精确度，又能防止玻璃工件6因位置误差而产生的碰撞或无法测距。当不能满足这些条件时，则会通过调整玻璃工件6加工位置和不满足条件的可移动滚筒组件2等设备的位置并重新计算，满足所有条件后即可进行加工。
计算过程中，玻璃停留的位置会直接影响两个龙门架4停留进行激光测距的位置，规划中要使两个龙门架4上的激光位移传感器1与滚筒的水平距离X3保持在一个固定的距离以上，同时激光位移传感器1与玻璃工件6边缘的水平距离X4保持在一个固定的距离，既能够保证激光位移传感器1的精确度，又能防止玻璃工件6因位置误差而产生的碰撞或者无法测距。根据玻璃工件6预设的位置，系统会计算玻璃工件6边缘与最外支撑滚筒的距离X1以及加工位置与滚筒位置的距离X2，每一个移动滚筒组件2都可以通过单独的气缸收缩来实现平移，在X1过大或X2过小的情况下通过控制气缸的收缩调整移动滚筒组件2的位置实现自动避障，如果出现通过调整移动滚筒组件2的位置无法使加工位置与滚筒位置避开或玻璃工件6边缘超出过长的情况，则会重新调整玻璃工件6的预设位置，在龙门架4上的激光位移传感器1与滚筒的水平距离X3与激光光位移传感器与玻璃工件6边缘的水平距离X4保持在合适值的前提下重新计算玻璃工件6边缘与最外支撑滚筒的距离X1以及加工位置与滚筒位置的距离X2，直到能在可调整移动滚筒组件2的前提下满足所有条件，实现自动避障功能，避免设备的损坏。
两个龙门架4会在电机驱动下沿X方向移动至玻璃工件6停止位置前，玻璃工件6通过龙门架4下光电开关的位置时，滚筒组件减速并停止转动，玻璃工件6也会停在预设位置上。到达加工位置后，两个龙门架4分别移动至计算所得的玻璃工件6两侧的位置，升降电机驱动激光位移传感器1向下平移至与玻璃工件6同一高度，进行激光测距，通过所得数据判断玻璃工件6因运输产生的旋转偏移量和平移偏移量，在线调整激光加工位置并进行激光切孔，完成加工后将玻璃工件6送走，完成玻璃工件6激光切孔全过程。
在设备中在完成了加工位置和设备位置的计算后，针对该种玻璃型号和加工需求的数据会被导入数据库中，在新的玻璃工件6加工数据导入设备算法中时，会首先对数据库进行检索，数据库中有相同加工数据时，会直接根据已有数据直接规划最佳加工位置；数据库中没有相同数据时，则会选取一组较为接近的数据并重新进行计算并调整加工位置和不满足条件的可移动滚筒组件2等设备的位置，直至满足条件实现自动避障后再驱动设备完成激光加工全过程并将数据存至数据库内。
具体的，每一次完成玻璃工件6激光切孔全过程，玻璃工件6的型号尺寸，切孔的类型、大小、位置和数量等输入参数以及对应的玻璃工件6加工位置、设备位置和加工路径等输出参数均会被录入至智能处理数据库中。再下一次加工开始前，通过获取新的玻璃工件6加工输入参数导对智能处理数据库进行检索，当数据库中有相同输入参数时，则会减少计算环节，直接根据对应的输出参数控制设备对玻璃工件6进行加工；当数据库中没有相同输入参数时，系统会选取一组较为接近的参数为基础重新进行计算并调整加工位置和设备位置等输出参数，在能够实现自动避障后驱动设备完成激光切孔全过程，并将对应参数存至数据库内。通过对多尺寸、多型号、离散孔位的玻璃工件6进行加工，在输入加工参数时即可获得对应或较为接近的参数，提高了计算速度，进而提升加工效率。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1，识别玻璃尺寸类型和所需加工孔位位置类型并检索在线处理数据库，判断数据库中是否存在与待技工需求相同的数据，如具有相同数据进行步骤6，如不具有相同数据则进行步骤2；
步骤2，在线处理数据库中寻找与该加工需求最接近的数据，导入玻璃工件加工位置、龙门架位置以及滚筒组件的位置；
步骤3，计算激光位移传感器与滚筒的水平距离、玻璃边缘与最外侧支撑滚筒的距离、以及加工位置与滚筒位置的距离；
步骤4，判断是否需要调整移动滚筒组件的位置来实现自动避障，如需要则执行步骤5，如不需要则执行步骤6；
步骤5，调整不能满足加工条件的滚筒组件的位置，以实现自动避障，再判断是否能实现自动避障，如能自动避障则执行步骤6，如不能避障则执行步骤3，直至可以自动避障；
步骤6，控制设备的传输装置将玻璃传输到预设加工位置，通过激光位移传感器测量并计算旋转偏移量和平移偏移量，根据计算结果得出的实际加工位置进行加工。
2.根据权利要去1所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：使用多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避设备，包括激光位移传感器、滚筒组件、龙门架和激光加工器，其中，滚筒组件包括若干组移动滚筒组件和固定滚筒组件，其中移动滚筒组件有八组，所述滚筒组件的起始段和末尾段均设置固定滚筒组件，八组移动滚筒组件间隔设置，且两侧四组移动滚筒组件之间设有固定滚筒组件；
所述滚筒组件用于驱动玻璃工件沿X方向移动，在所述滚筒组件长度方向的中部设有龙门架，所述龙门架沿滚筒组件的宽度方向跨越滚筒组件，所述激光加工器安装在龙门架上并可沿滚筒组件宽度方向移动；所述激光位移传感器用于通过测量与玻璃间实际距离可以得出玻璃实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃整体的偏移距离和偏移角度并确定实际切孔位置。
3.根据权利要求2所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：所述激光位移传感器至少有8个，在玻璃工件处于玻璃加工位时，8个激光位移传感器的两个位于玻璃工件前端部与其前一个滚筒之间的间隙处，8个激光位移传感器的另外两个位于玻璃工件后端部与其后一个滚筒之间的间隙处，8个激光位移传感器的剩余四个分别位于玻璃工件移动路径宽度方向的两侧，8个所述激光位移传感器用于测量出玻璃实际位置与预设位置的差值，通过该差值可以计算出玻璃的旋转和平移偏移量并调整实际所需加工孔位位置。
4.根据权利要求3所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：在步骤3中，计算激光位移传感器与滚筒的水平距离是需满足，使玻璃工件的预计位置边缘不超出滚筒过远避免玻璃工件边缘下垂。
5.根据权利要求3所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：在步骤3中，玻璃工件切孔的位置与滚筒保持一定的距离避免激光对滚筒造成损伤。
6.根据权利要求3所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：在步骤3中，所加工孔位在两激光器之间最小间距的区域之外，以避免玻璃工件切孔的位置在两个激光加工器之间的盲区。
7.根据权利要求3所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：在步骤3中，保证激光位移传感器与滚筒的距离大于阈值，以避免激光位移传感器与滚筒之间的碰撞。
8.根据权利要求3所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：所述激光位移传感器与玻璃工件宽度方向上的边缘的距离在一定范围之内，以保证激光位移传感器的精确度，以及防止玻璃工件因位置误差而产生的碰撞或无法测距。
9.根据权利要求1所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：每一次完成玻璃工件激光切孔全过程，玻璃的型号尺寸，切孔的类型、大小、位置和数量输入参数以及对应的玻璃工件加工位置、设备位置和加工路径等输出参数均录入至智能处理数据库中。
10.根据权利要求1所述的多品种玻璃激光切孔孔位干涉自主规避方法，其特征在于：加工开始前，通过获取新的玻璃工件加工输入参数导对智能处理数据库进行检索，当数据库中有相同输入参数时，则会减少计算环节，直接根据对应的输出参数控制设备对玻璃工件进行加工；当数据库中没有相同输入参数时，系统会选取一组较为接近的参数为基础重新进行计算并调整加工位置和设备位置等输出参数，在能够实现自动避障后驱动设备完成激光切孔全过程，并将对应参数存至数据库内。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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