CN114952026A - 坡口切割补偿方法、计算机可读存储介质和加工装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种坡口切割补偿方法、计算机可读存储介质和加工装置，其中，所述坡口切割补偿方法包括以下步骤：对切割头进行校正；获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离；根据所述实际距离对所述切割头的坐标原点进行补偿。本申请技术方案中应用该坡口切割补偿方法的加工装置对工件的加工精度高。

Description

坡口切割补偿方法、计算机可读存储介质和加工装置
技术领域
本申请涉及工件加工技术领域，特别涉及一种坡口切割补偿方法、计算机可读存储介质和加工装置。
背景技术
随着科技的进步，工件的成型质量要求越来越高，在利用加工设备对工件进行切割过程中对加工设备的加工精度要求也越来越高。特别是在船舶、工程机械等生产制造过程中，需要在工件上加工形成坡口，以满足后续对工件的连接需求。
在利用激光切割机对工件进行坡口切割时，由于切割头与工件为非接触式加工，在实际切割过程中，各种因素的影响会造成坡口切割的精度较低。
发明内容
本申请提供一种坡口切割补偿方法，应用该坡口切割补偿方法的加工装置对工件的加工精度高。
本申请提出的坡口切割补偿方法，所述坡口切割补偿方法包括以下步骤：
对切割头进行校正；
获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离；
根据所述实际距离对所述切割头的坐标原点进行补偿。
可选地，所述获取切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离包括以下步骤：
获取切割头的随动高度、切割头的出光部至切割头边缘的距离和坡口角度；
根据所述随动高度、所述切割头的出光部至切割头边缘的距离和所述坡口角度得到出光部与切割部的实际距离。
可选地，根据所述随动高度、所述出光部至切割头边缘的距离和所述坡口角度得到切割推头的出光部与切割部的实际距离通过以下计算公式实现：
AD＝BC÷cosθ+CD×tanθ；
其中，AD为：切割头端面的中点距离切割部的实际距离；BC为：切割头的随动高度；CD为：出光部至切割头边缘的距离；θ为：坡口角度。
可选地，对切割头进行校正包括以下步骤：
将切割头的割嘴替换为锥形活动件，所述锥形活动件的尖端竖直朝下；
在锥形活动件的下方放置锥形固定件，所述锥形固定件的尖端竖直朝上；
控制所述锥形活动件摆动，摆动过程中锥形活动件的尖端指向锥形固定件的尖端；
根据所述锥形活动件的摆动情况对所述切割头的坐标原点进行校正；
取下锥形活动件，重新安装割嘴。
可选地，控制所述锥形活动件摆动包括以下步骤：
控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第一平面内摆动；
控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第二平面内摆动；
所述第一平面与所述第二平面呈夹角。
可选地，控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第一平面内摆动包括：
控制所述锥形活动件沿锥形固定件的中轴线于第一平面内对称摆动；
且/或，控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第二平面内摆动包括：
控制所述锥形活动件沿锥形固定件的中轴线于第二平面内对称摆动。
可选地，所述锥形活动件的摆动角度为0°～45°。
本申请还提出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坡口切割补偿方法的步骤；
所述坡口切割补偿方法包括以下步骤：
对切割头进行校正；
获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离；
根据所述实际距离对所述切割头的坐标原点进行补偿。
本申请还提出一种加工装置，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坡口切割补偿方法的步骤；
所述坡口切割补偿方法包括以下步骤：
对切割头进行校正；
获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离；
根据所述实际距离对所述切割头的坐标原点进行补偿。
可选地，所述处理器执行所述坡口切割补偿方法之前，控制切割头对工件的切割部进行打孔；
所述处理器执行所述坡口切割补偿方法之后，控制切割头按照预设路径对工件的切割部进行坡口切割。
本申请技术方案中，在对工件进行坡口切割之前，先对切割头进行校正，以确定切割头运动的坐标原点。该校正后的切割头能够在坐标原点不改变的情况下进行标准加工。然而切割头在对工件进行坡口切割过程中，由于各种因素的影响，若直接以校正后的坐标原点进行坡口切割，则会使加工出的工件坡口存在一定偏移或使工件坡口成型精度较低。
在对切割头进行校正后，切割头在对工件进行坡口切割之前，切割头会相对工件进行运动，并运动至从切割头发射出的激光光束可以与工件表面形成夹角(坡口角度)，并等待指令准备开始进行坡口切割。
坡口切割开始前一刻切割头的位置指的是切割头运动至准备发射激光进行坡口切割时切割头的位置，也即，切割头发射激光进行坡口切割之前不再运动的位置。
在对切割头进行校正后，获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离。该实际距离即为切割头进行坡口切割过程中的坐标原点相对切割头校正后的坐标原点的相对位移。根据该切割头与切割部的实际距离对切割头的坐标原点进行补偿，使切割头在进行坡口切割过程中，切割头的运动以该补偿后的坐标原点进行运动，保证切割头对工件坡口切割的切割精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请坡口切割补偿方法切割头校正后的示意图；
图2为坡口切割开始前一刻切割头与工件相对位置的示意图；
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 割嘴 200 工件
本申请目的的实现、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
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请提供一种坡口切割补偿方法，特别是利用光纤激光对工件200进行坡口切割时的坡口切割补偿方法。
结合图1和图2，在实际应用过程中会根据加工需求在工件200上加工形成坡口，顾名思义，就是在工件200上加工出与工件200表面形成一定角度的斜面。具体可以先在工件200上需要加工的部位进行开孔，然后根据开孔的部位进行坡口切割，当然，若仅需在工件200的边缘成型斜面，也可以不进行前置的开孔工序。
下面根据加工步骤对该坡口切割补偿方法进行阐述：
本申请实施例中，坡口切割补偿方法可以包括以下步骤：
对切割头进行校正；
获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离；
根据实际距离对切割头的坐标原点进行补偿。
本申请技术方案中，在对工件200进行坡口切割之前，先对切割头进行校正，以确定切割头运动的坐标原点。该校正后的切割头能够在坐标原点不改变的情况下进行标准加工。然而切割头在对工件200进行坡口切割过程中，由于各种因素的影响，若直接以校正后的坐标原点进行坡口切割，则会使加工出的工件200坡口存在一定偏移或使工件200坡口成型精度较低。
在对切割头进行校正后，切割头在对工件200进行坡口切割之前，切割头会相对工件200进行运动，并运动至从切割头发射出的激光光束可以与工件200表面形成夹角(坡口角度)，并等待指令准备开始进行坡口切割。
坡口切割开始前一刻切割头的位置指的是切割头运动至准备发射激光进行坡口切割时切割头的位置，也即，切割头发射激光进行坡口切割之前不再运动的位置。
本申请技术方案中，在对切割头进行校正后，获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离。该实际距离即为切割头进行坡口切割过程中的坐标原点相对切割头校正后的坐标原点的相对位移。根据该切割头与切割部的实际距离对切割头的坐标原点进行补偿，使切割头在进行坡口切割过程中，切割头的运动以该补偿后的坐标原点进行运动，保证切割头对工件200坡口切割的切割精度高。
上述对切割头的坐标原点进行补偿，即，对切割头的刀具坐标系(ToolCoordinate System，TCS)坐标原点进行补偿。
对切割头进行校正是基于理想情况进行的，即，在校正过程中会将切割头的出光部视为一个点。控制切割头进行各方向的转动，并对切割头进行检测，根据检测结果对坐标原点进行修正，以保证切割头始终是以该出光部作为坐标原点转动。然而，切割头的实际出光部并不是一个点，切割头的端面具有一定的表面积，切割头的出光部位于切割头端面的中心部位。由于激光切割为非接触式切割，为了防止切割头进行坡口切割过程中与工件200产生碰撞，需要将切割头进行一定距离的提升，从而需要给切割头设置随动高度，保证切割头的最低点到工件的件200的距离保持不变。
本申请实施例中，获取切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离可以包括以下步骤：
获取切割头的随动高度、切割头的出光部至切割头边缘的距离和坡口角度；
根据随动高度、切割头的出光部至切割头边缘的距离和坡口角度得到出光部与切割部的实际距离。
参见图2，图中C点和D点的间距即为切割头的出光部至切割头边缘的距离。可以理解地，当切割头端面为圆形时，该出光部至切割头边缘的距离即为切割头端面的半径。
上述随动高度和坡口角度可以为设定值，出光部至切割头边缘的距离可以通过测量得出。
根据随动高度、出光部至切割头边缘的距离和坡口角度得到出光部与切割部的实际距离可通过以下计算公式实现：
AD＝BC÷cosθ+CD×tanθ；
其中，AD为：切割头端面的中点距离切割部的实际距离；BC为：切割头的随动高度；CD为：切割头端面的半径；θ为：坡口角度。
当切割头在对工件200进行坡口切割过程中，切割头的坐标原点不是由于以上因素影响而发生改变，或者，对切割头的坐标原点改变的影响因素除了上述因素以外，还包括其他影响因素，那么，可以综合各种影响因素，并根据各影响因素之间的关系，得到出光部与切割部的实际距离。具体可以根据实际应用情况进行适应性调整。
上述实施例中，对切割头进行校正可以包括采用刀具中心点(Tool CenterPoint,TCP)校正的方法对切割头的出光点进行校正。
该采用刀具中心点校正的方法对切割头的出光点进行校正可以包括以下步骤：
将切割头的割嘴替换为锥形活动件，锥形活动件的尖端竖直朝下；
在锥形活动件的下方放置锥形固定件，锥形固定件的尖端竖直朝上；
控制锥形活动件摆动，摆动过程中锥形活动件的尖端指向锥形固定件的尖端；
根据锥形活动件的摆动情况对切割头的坐标原点进行校正；
取下锥形活动件，重新安装割嘴100。
锥形活动件作为标准结构用于对切割头进行替代，锥形固定件的尖端作为参考点，用于为锥形活动件提供对齐的标准。
切割头具体可以包括驱动组件和割嘴100，割嘴100连接于驱动组件，驱动组件驱动割嘴100进行移动和转动。
在利用切割头对工件200进行坡口切割之前，将割嘴取下，并替换上锥形活动件，该锥形活动件与割嘴的外形大致匹配，锥形活动件的尖端用于模拟发射出的激光光束。
校正完成后，安装有锥形活动件的切割头以锥形活动件的尖端为坐标原点，即，刀具坐标系的坐标原点。
在校正过程中，安装有锥形活动件的切割头以锥形活动件的尖端为坐标原点运动(图1中的D`点)，校正完成后，将锥形活动件取下，重新安装上割嘴100，此时，安装有割嘴100的切割头的坐标原点为D`。然而，在实际切割过程中，由切割头发出的激光光束照射工件200于点A`，理论上需要以A`作为坐标原点对工件进行切割，则理论上需要对切割头的坐标原点由点D`补偿至点A`。
由于切割头的割嘴的端面并不是一个点，而是具有一定的面积，若切割头按照图1所示的位置对工件进行坡口切割，切割头在转动过程中，割嘴100的端面可能会碰撞工件200，因此，需要对切割头的运动设置随动高度，该随动高度为图2中BC的距离(切割头的最低点与工件的距离)。参见图2，图2为坡口切割开始前一刻切割头的位置，在实际操作过程中，需要将切割头的坐标原点由点D补偿至点A，即补偿AD的距离。
上述实施例中，控制锥形活动件摆动包括以下步骤：
控制锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第一平面内摆动；
控制锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第二平面内摆动；
第一平面与第二平面呈夹角。
通过控制锥形活动件在相互呈夹角第一平面和第二平面内摆动，对锥形活动件运动过程中的坐标原点进行校正，保证锥形活动件的坐标原点位于锥形活动件的尖端。
上述第一平面与第二平面呈夹角，具体可以为第一平面与第二平面相垂直。该第一平面与第二平面的交线与锥形固定件的中轴线相重合。
上述实施例中，控制锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第一平面内摆动可以包括：
控制锥形活动件沿锥形固定件的中轴线于第一平面内对称摆动。
在对锥形活动件的坐标原点进行校正过程中，控制锥形活动件在第一平面内沿着锥形固定件的中轴线对称摆动，从而能够保证在第一平面的转动符合标准。锥形活动件的摆动角度可以为0°～180°，也即，以锥形固定件的中轴线为对称轴进行-180°～+180°的摆动。具体地，该摆动角度还可以为0°～48°、0°～45°以及0°～180°中的任意角度。在实际校正过程中，可以采用锥形活动件以锥形固定件的中轴线为对称轴进行-45°～+45°的摆动。
在第一平面的摆动以锥形固定件的中轴线为对称轴进行-45°～+45°的摆动。
控制锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第二平面内摆动可以包括：
控制锥形活动件沿锥形固定件的中轴线于第二平面内对称摆动。
在对锥形活动件的坐标原点进行校正过程中，控制锥形活动件在第二平面内沿着锥形固定件的中轴线对称摆动，从而能够保证在第二平面的转动符合标准。锥形活动件在该第二平面内的的摆动角度可以参照上述第一平面内的角度值。具体地，在第二平面的摆动以锥形固定件的中轴线为对称轴进行-45°～+45°的摆动。
本申请还提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述坡口切割补偿方法的步骤。该坡口切割补偿方法的具体结构参照上述实施例，由于本坡口切割补偿方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本申请还提出一种加工装置，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上述坡口切割补偿方法的步骤。该坡口切割补偿方法的具体结构参照上述实施例，由于本坡口切割补偿方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
上述处理器执行所述坡口切割补偿方法之前，控制切割头对工件的切割部进行打孔；
所述处理器执行所述坡口切割补偿方法之后，控制切割头按照预设路径对工件的切割部进行坡口切割。
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。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的发明构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种坡口切割补偿方法，其特征在于，所述坡口切割补偿方法包括以下步骤：
对切割头进行校正；
获取坡口切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离；
根据所述实际距离对所述切割头的坐标原点进行补偿。
2.如权利要求1所述的坡口切割补偿方法，其特征在于，所述获取切割开始前一刻切割头与切割部的实际距离包括以下步骤：
获取切割头的随动高度、切割头的出光部至切割头边缘的距离和坡口角度；
根据所述随动高度、所述切割头的出光部至切割头边缘的距离和所述坡口角度得到出光部与切割部的实际距离。
3.如权利要求2所述的坡口切割补偿方法，其特征在于，根据所述随动高度、所述出光部至切割头边缘的距离和所述坡口角度得到切割推头的出光部与切割部的实际距离通过以下计算公式实现：
AD＝BC÷cosθ+CD×tanθ；
其中，AD为：切割头端面的中点距离切割部的实际距离；BC为：切割头的随动高度；CD为：出光部至切割头边缘的距离；θ为：坡口角度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的坡口切割补偿方法，其特征在于，对切割头进行校正包括以下步骤：
将切割头的割嘴替换为锥形活动件，所述锥形活动件的尖端竖直朝下；
在锥形活动件的下方放置锥形固定件，所述锥形固定件的尖端竖直朝上；
控制所述锥形活动件摆动，摆动过程中锥形活动件的尖端指向锥形固定件的尖端；
根据所述锥形活动件的摆动情况对所述切割头的坐标原点进行校正；
取下锥形活动件，重新安装割嘴。
5.如权利要求4所述的坡口切割补偿方法，其特征在于，控制所述锥形活动件摆动包括以下步骤：
控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第一平面内摆动；
控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第二平面内摆动；
所述第一平面与所述第二平面呈夹角。
6.如权利要求5所述的坡口切割补偿方法，其特征在于，控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第一平面内摆动包括：
控制所述锥形活动件沿锥形固定件的中轴线于第一平面内对称摆动；
且/或，控制所述锥形活动件以自身的尖端为旋转中心在第二平面内摆动包括：
控制所述锥形活动件沿锥形固定件的中轴线于第二平面内对称摆动。
7.如权利要求6所述的坡口切割补偿方法，其特征在于，所述锥形活动件的摆动角度为0°～45°。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，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如权利要求1至7中任一项所述坡口切割补偿方法的步骤。
9.一种加工装置，其特征在于，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权利要求1至7中任一项所述坡口切割补偿方法的步骤。
10.如权利要求9所述的加工装置，其特征在于，所述处理器执行所述坡口切割补偿方法之前，控制切割头对工件的切割部进行打孔；
所述处理器执行所述坡口切割补偿方法之后，控制切割头按照预设路径对工件的切割部进行坡口切割。
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