CN114654104B - 激光切割的控制方法、装置、设备与介质 - Google Patents

激光切割的控制方法、装置、设备与介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供的激光切割的控制方法，用于对待切割工件需切出的外模部和内模部进行切割控制，该方法包括：确定所述内模部的收刀段的起点；在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割；确定所述外模部的收刀段的起点；在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割。

Description

激光切割的控制方法、装置、设备与介质
技术领域
本发明涉及激光切割领域，尤其涉及一种激光切割的控制方法、装置、设备与介质。
背景技术
激光切割指的是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割。
激光切割过程，使用氧气正焦切割碳钢时，在切割的终点，内模容易挂瘤，对后续要在内模插管的工序产生了严重影响，管子无法穿插，需要用特殊的工具进行二次打磨，严重影响生产效率。
在激光切割厚板时，受工件重量影响，在切割轨迹还没有完成时，切割工件会发生掉落，此时激光仍在出光，会导致切割工件表面和端面完整性被破坏。
发明内容
本发明提供一种激光切割的控制方法、装置、设备与介质，以解决内模容易挂瘤以及内模与外模使用同一种方法切割导致的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种激光切割的控制方法，用于对待切割工件需切出的外模部和内模部进行切割控制，该方法包括：
确定所述内模部的收刀段的起点；
在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割；
确定所述外模部的收刀段的起点；
在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割。
可选的，所述确定所述内模部的收刀段的起点包括：
获取所述内模部的总长度L以及所述内模部的收刀段的长度L1；
测量已切割的长度L2；
当所述已切割的长度L2＝L-L1时，对应的已切割部分的末端点即为所述内模部的收刀段的起点。
可选的，在所述确定所述内模部的收刀段的起点之后包括：
获取所述待切割工件的第一厚度信息，所述第一厚度信息表征为所述待切割工件的厚度数据以及材质信息；
基于所述待切割工件的第一厚度信息，确定所述第一气压以及所述第一切割速度，所述第一辅助气体包括氧气。
可选的，基于所述待切割工件的第一厚度信息，确定第三切割速度以及第三气压。
在所述第三气压的第一辅助气体下，以所述第三切割速度对所述内模部的收刀段进行切割。
可选的，所述确定所述外模部的收刀段的起点包括：
获取所述外模部的总长度R以及所述外模部的收刀段的长度R1；
测量已切割的长度R2；
当所述已切割的长度R2＝R-R1时，对应的已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的起点。
可选的，所述确定所述外模部的收刀段的起点之后，包括：
获取所述待切割工件的第二厚度信息；
基于所述待切割工件的第二厚度信息，确定所述第二气压以及所述第二切割速度，所述第二辅助气体包括氧气；
基于所述待切割工件的第二厚度信息，确定第四气压；
在所述第四气压的第二辅助气体下，对所述外模部的收刀段进行切割。
可选的，所述在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光之前，还包括：
确定所述外模部的收刀段的预设点。
可选的，所述确定所述外模部的收刀段的预设点具体包括：
获取所述外模部的关光段的长度R3；
测量在所述外模部的收刀段已切割的长度R4；
当在所述外模部的收刀段已切割的长度R4＝R1-R3时，对应的在所述外模部的收刀段已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的预设点。
根据本发明的第二方面，提供了一种激光切割的控制装置，用于实现以上所述的激光切割的控制方法，包括：
内模部收刀段起点确定模块，用于确定所述内模部的收刀段的起点；
内模部切割模块，用于在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割；
外模部收刀段起点确定模块，用于确定所述外模部的收刀段的起点；
外模部切割模块，用于在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割。
根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器与处理器，
所述存储器，用于存储代码；
所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现以上所述的方法。
根据本发明的第四方面提供的一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以上所述的方法。
本发明提供的激光切割的控制方法、装置、设备与介质，针对内模部以及外模部的收刀段的切割采用不同的切割方法，针对内模部的收刀段，降低切割速度以及增大气压，能够避免内模部的收刀段的挂瘤；针对外模部的收刀段，增大气压以及在预设点关闭激光，避免激光持续的出光导致外模部的非切割部分的损坏。
在优选的实施方式中，本发明通过先确定内模部、外模部的总长度以及内模部、外模部的收刀段的长度，其次通过不断测量内模部、外模部的已切割的长度，最后确定内模部、外模部的收刀段的起点，提高了切割的精确度。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中激光切割的控制方法的应用场景一；
图2是本发明一实施例中激光切割的控制方法的流程示意图一；
图3是本发明一实施例中步骤S1的流程示意图；
图4是本发明一实施例中步骤S2的流程示意图；
图5是本发明一实施例中步骤S3的流程示意图；
图6是本发明一实施例中步骤S4的流程示意图一；
图7是本发明一实施例中步骤S4的流程示意图二；
图8是本发明一实施例中激光切割的控制方法的应用场景二；
图9是本发明一实施例中激光切割的控制装置的程序模块示意图；
图10是本发明一实施例中电子设备的构造示意图。
附图标记：
1-内模部；
11-内模部的收刀段；
12-内模部的收刀段的起点；
2-外模部；
21-外模部的收刀段；
22-外模部的收刀段起点；
23-收刀段的预设点；
24-关光段。
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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
一种举例的应用场景下，请参考图1，当需要切割出的工件为一个圆环状时，此时，需要切割出的工件包括内模部1以及外模部2。
所述内模部1，可表征为圆环的内径部分。
所述外模部2，可表征为圆环的外径部分。
当然，本发明并不以此为限，只要需要切割出的工件的形状为封闭型的中空形状，例如多边形的中空状，则均在本发明的保护范围之内。
请参考图2并结合图1，本发明提供了一种激光切割的控制方法，用于对待切割工件需切出的外模部2和内模部1进行切割控制，该方法包括：
S1：确定所述内模部的收刀段的起点；
S2：在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割；
S3：确定所述外模部的收刀段的起点；
S4：在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割。
所述收刀段，表征为切割轨迹末端的一段固定距离。
所述辅助气体，表征为辅助切割的气体。
所述收刀段的预设点，可表征为收刀段中的任意点，一种举例中所述收刀段的预设点可为收刀段的起点。
关于辅助气体，具体的实施例中，所述辅助气体可通过喷嘴喷出，所述激光可通过喷嘴出光，所述喷嘴均匀分布在所述出光口的外周。
其他的实施例中，所述待切割工件为碳钢，所述第一辅助气体与第二辅助气体可以都为氧气。
当然，本发明并不以此为限，需要待切割工件的其他材料以及辅助气体的其他气体也在本发明的保护范围之内。
本发明针对在使用氧气切割碳钢时内模部的收刀处容易挂瘤，管子无法穿插，需要用特殊的工具进行二次打磨，影响后续要在内模插管的工序，生产效率降低的问题，对内模部的收刀段采用降低切割速度以及增大辅助气体的气压的方法，避免内模部的收刀处出现挂瘤，保证了工件的精确度。
此外，本发明还针对在切割轨迹尚未切割结束时，待切割工件受重力影响可能就已经掉落，此时激光器还在出光，激光打到工件上会破坏工件的完整性，影响工件合格率的问题，对外模部的收刀段采用增大辅助气体的气压以及提前关光的方法，避免工件由于掉落被激光出光损坏的问题。
一种实施方式中，请参考图3并结合图8，其中上述的步骤S1：确定所述内模部的收刀段的起点，可具体包括：
S11：获取所述内模部1的总长度L以及所述内模部的收刀段11的长度L1；
S12：测量已切割的长度L2；
S13：当所述已切割的长度L2＝L-L1时，对应的已切割部分的末端点即为所述内模部的收刀段的起点12。
所述已切割的长度L2，可表征为切割头在切割轨迹内已走完的轨迹长度。
具体的，所述内模部的收刀段11的长度L1为2mm～5mm，例如3mm。
关于所述内模部1的总长度，一种举例中，所述内模部1的总长度为3mm～25mm，例如10mm，16mm以及20mm。
具体的实施例中，在确定所述内模部的收刀段的起点12之前，包括：获取所述待切割工件的图纸，根据所述待切割工件的图纸确定切割轨迹。
所述待切割工件的图纸，可表征为能够体现所述待切割工件表面部分或全部结构信息的图纸，图纸中可记载待切割工件的结构线条，也可记载待切割工件的立体模型；一种举例中，所述待切割工件的图纸可以是人工通过工具测绘的，另一种举例中，所述待切割工件的图纸中所记载的立体模型可通过以下方式形成：由3D相机拍摄待切割工件的点云数据，利用点云数据得到待切割工件的立体模型。
一种实施方式中，请参考图5并结合图8，其中的步骤S3：确定所述外模部的收刀段的起点，可包括：
S31：获取所述外模部2的总长度R以及所述外模部的收刀段21的长度R1；
S32：测量已切割的长度R2；
S33：当所述已切割的长度R2＝R-R1时，对应的已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的起点22。
具体的，所述外模部的收刀段21的长度R1为2mm～5mm，例如3mm。
关于外模部2的总长度，一种举例中，所述外模部2的总长度为3mm～25mm，例如10mm，16mm以及20mm。
一种实施方式中，请参考图4，在上述步骤S1：确定所述内模部的收刀段的起点之后，可包括：
S21：获取所述待切割工件的第一厚度信息；
S22：基于所述待切割工件的第一厚度信息，确定所述第一气压以及所述第一切割速度，所述第一辅助气体包括氧气；
S23：基于所述待切割工件的第一厚度信息，确定第三切割速度以及第三气压；
S24：在所述第三气压的第一辅助气体下，以所述第三切割速度对所述内模部的收刀段进行切割。
所述第一厚度信息表征为所述待切割工件的厚度数据以及材质信息，所述厚度数据，可表征为当前待切割工件的部分或全部部位的厚度，其可理解为待切割工件的垂直于对应激光出光方向的尺寸。作为一种实施方式，在获取所述待切割工件的图纸后，基于所述待切割工件的图纸设置所述待切割工件的切割工艺参数，所述待切割工件的切割工艺参数包括切割气压以及切割速度。
一种实施方式中，请参考图6，在步骤S3：确定所述外模部的收刀段的起点之后，可包括：
S41：获取所述待切割工件的第二厚度信息；
S42：基于所述待切割工件的第二厚度信息，确定所述第二气压以及所述第二切割速度，所述第二辅助气体包括氧气；
S43：基于所述待切割工件的第二厚度信息，确定第四气压；
S44：在所述第四气压的第二辅助气体下，对所述外模部的收刀段进行切割。
所述第二厚度信息，可表征为当前待切割工件的部分或全部部位的厚度。
其中的切割速度，一种举例中，所述第一切割速度等于所述第二切割速度，且所述第三切割速度是所述第一切割速度/所述第二切割速度的0.5倍。
其中的切割速度，另一种举例中，所述第一切割速度不等于所述第二切割速度，且所述第三切割速度是所述第一切割速度的0.5倍。
其中的辅助气体的气压，一种举例中，所述第一气压等于所述第二气压，所述第三气压以及所述第四气压为所述第一气压/所述第二气压的两倍。
其中的辅助气体的气压，另一种举例中，所述第一气压不等于所述第二气压，所述第三气压为所述第一气压的两倍，所述第四气压为所述第二气压的两倍。
具体的，切割的工艺参数还包括以下至少之一，喷嘴高度以及焦点位置，在切割内模部以及外模部时，所述喷嘴高度以及焦点位置始终保持不变。
具体的实施例中，所述第一厚度信息以及所述第二厚度信息也可以是预先标定(人为标定或自动标定)、存储，然后在执行步骤S21或步骤S41时读取出来的。
例如，针对每个厚度或厚度区间，可预先调试好一套切割参数(即切割速度以及气压)，然后，在执行步骤S21或步骤S41时，可基于待切割工件中部位的实际厚度，读取出该实际厚度或该实际厚度所处厚度区间所调试好的一套工艺参数作为切割参数。
本发明采用的激光切割的控制方法能够采用同一套切割参数，解决不同厚度的碳钢使用氧气正焦切割时在收刀段产生的挂瘤，以及因为重力导致工件在未切割完时提前掉落而产生的激光灼伤工件的问题。
一种实施方式中，请参考图7并结合图8，步骤S4中确定所述外模部的收刀段的预设点23包括：
S45：获取所述外模部的关光段的长度R3；测量在所述外模部的收刀段已切割的长度R4；
S46：当在所述外模部的收刀段已切割的长度R4＝R1-R3时，对应的在所述外模部的收刀段已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的预设点23。
具体的，所述外模部的关光段24的长度R3为0.5mm～1mm，例如0.6mm。
具体的实施例中，当切割进行到所述关光段的起点(即所述外模部的收刀段的预设点23)时，关闭激光，即使工件因重力掉落，确保激光不会继续出光损伤工件。
请参考图9，本发明还提供了一种激光切割的控制装置3，包括内模部收刀段起点确定模块31、内模部切割模块32、外模部收刀段起点确定模块33以及外模部切割模块34，其中：
内模部收刀段起点确定模块31，具体用于确定所述内模部的收刀段的起点。
作为一种具体实施方式，通过以下方式确定所述内模部的收刀段的起点：
获取所述内模部的总长度L以及所述内模部的收刀段的长度L1；
测量已切割的长度L2；
当所述已切割的长度L2＝L-L1时，对应的已切割部分的末端点即为所述内模部的收刀段的起点。
内模部切割模块32，用于在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割。
外模部收刀段起点确定模块33，用于确定所述外模部的收刀段的起点。
作为一种具体实施方式，通过以下方式确定所述外模部的收刀段的起点：
获取所述外模部的总长度R以及所述外模部的收刀段的长度R1；
测量已切割的长度R2；
当所述已切割的长度R2＝R-R1时，对应的已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的起点。
作为一种具体实施方式，通过以下方式确定所述外模部的收刀段的预设点：
获取所述外模部的关光段的长度R3；测量在所述外模部的收刀段已切割的长度R4；
当在所述外模部的收刀段已切割的长度R4＝R1-R3时，对应的在所述外模部的收刀段已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的预设点。
外模部切割模块34，用于在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割。
请参考图10，提供了一种电子设备4，包括：
处理器41；以及，
存储器42，用于存储所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器41配置为经由执行所述可执行指令来执行以上所涉及的方法。
处理器41能够通过总线43与存储器42通讯。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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。

Claims (8)

1.一种激光切割的控制方法，其特征在于，用于对待切割工件需切出的外模部和内模部进行切割控制，该方法包括：
确定所述内模部的收刀段的起点；
在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割；
确定所述外模部的收刀段的起点；
在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割；
其中，在所述确定所述内模部的收刀段的起点之后包括：
获取所述待切割工件的第一厚度信息，所述第一厚度信息表征为所述待切割工件的厚度数据以及材质信息；
在切割到所述内模部的收刀段的起点之前，基于所述待切割工件的第一厚度信息，确定所述第一气压以及所述第一切割速度，所述第一辅助气体包括氧气；
当切割到所述内模部的收刀段的起点时，基于所述待切割工件的第一厚度信息，确定第三切割速度以及第三气压，并在所述第三气压的第一辅助气体下，以所述第三切割速度对所述内模部的收刀段进行切割；
其中，在所述确定所述外模部的收刀段的起点之后包括；
获取所述待切割工件的第二厚度信息；
在切割到所述外模部的收刀段的起点之前，基于所述待切割工件的第二厚度信息，确定所述第二气压以及所述第二切割速度，所述第二辅助气体包括氧气；
当切割到所述外模部的收刀段的起点时，基于所述待切割工件的第二厚度信息，确定第四气压；并在所述第四气压的第二辅助气体下，对所述外模部的收刀段进行切割。
2.根据权利要求1所述的激光切割的控制方法，其特征在于，所述确定所述内模部的收刀段的起点包括：
获取所述内模部的总长度L以及所述内模部的收刀段的长度L1；
测量已切割的长度L2；
当所述已切割的长度L2＝L-L1时，对应的已切割部分的末端点即为所述内模部的收刀段的起点。
3.根据权利要求1所述的激光切割的控制方法，其特征在于，所述确定所述外模部的收刀段的起点包括：
获取所述外模部的总长度R以及所述外模部的收刀段的长度R1；
测量已切割的长度R2；
当所述已切割的长度R2＝R-R1时，对应的已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的起点。
4.根据权利要求1所述的激光切割的控制方法，其特征在于，所述在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光之前，还包括：
确定所述外模部的收刀段的预设点。
5.根据权利要求4所述的激光切割的控制方法，其特征在于，所述确定所述外模部的收刀段的预设点具体包括：
获取所述外模部的关光段的长度R3；
测量在所述外模部的收刀段已切割的长度R4；
当在所述外模部的收刀段已切割的长度R4＝R1-R3时，对应的在所述外模部的收刀段已切割部分的末端点即为所述外模部的收刀段的预设点。
6.一种激光切割的控制装置，用于实现如权利要求1-5任一项所述的激光切割的控制方法，其特征在于，包括：
内模部收刀段起点确定模块，用于确定所述内模部的收刀段的起点；
内模部切割模块，用于在第一气压的第一辅助气体下，采用第一切割速度对所述内模部进行激光切割；当切割到所述内模部的收刀段的起点时，降低所述激光切割的速度并且增加所述第一辅助气体的气压，对所述内模部的收刀段进行切割；
外模部收刀段起点确定模块，用于确定所述外模部的收刀段的起点；
外模部切割模块，用于在第二气压的第二辅助气体下，采用第二切割速度对所述外模部进行激光切割；当切割到所述外模部的收刀段的起点时，增加所述第二辅助气体的气压，并在切割到所述外模部的收刀段的预设点处关闭激光，利用激光切割的余热对所述外模部的剩余的收刀段进行切割。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器与处理器，
所述存储器，用于存储代码；
所述处理器，用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的方法。
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