CN116038155A - 一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法，包括：幅面检测图形分割分系统，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；拼接Mark点设置分系统，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；材料形变精密检测分系统，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；超幅面拼接切割分系统，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

Description

一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法

技术领域

本发明涉及激光切割精密检测定位技术领域，更具体地说，本发明涉及一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法。

背景技术

现有的激光控制系统只能切割加工幅面范围以内的图形；如果图形的长度在某个方向超过加工幅面，激光控制系统难以加工；有些图形采用人工将大图形分割成小图形加工的方式，但是存在分块的小图形在加工中不能对准出现错位的问题；具体包括：如何进行幅面检测图形分割、如何在多个图形分块中选定位置设置拼接切割Mark点、如何进行材料形变精密检测、如何进行自动拼接材料形变矫正及按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，如对超幅面不易形变材料均匀稳定拼接切割等问题尚待解决；因此，有必要提出一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明；本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，包括：

幅面检测图形分割分系统，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；

拼接Mark点设置分系统，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；

材料形变精密检测分系统，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；

超幅面拼接切割分系统，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

优选的，幅面检测图形分割分系统，包括：

待切割图形分块运算子系统，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；

数量分析模拟分块子系统，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；

超范围图形划分子系统，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块。

优选的，拼接Mark点设置分系统，包括：

定位基准设置子系统，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；

视觉定位标示子系统，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；

Mark点增设子系统，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点。

优选的，材料形变精密检测分系统，包括：

材料固定检测设置子系统，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；

材料形变精密检测子系统，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组；

形变率检测分析子系统，根据幅面平面形变及垂向形变，获取幅面平面形变率及垂向形变率，检测待切割材料形变率。

优选的，超幅面拼接切割分系统，包括：

加工顺序设定子系统，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；

材料形变自动矫正子系统，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；

图形分块拼接切割子系统，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，包括：

S100，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；

S200，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；

S300，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；

S400，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

优选的，S100，包括：

S101，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；

S102，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；

S103，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块。

优选的，S200，包括：

S201，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；

S202，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；

S203，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点。

优选的，S300，包括：

S301，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；

S302，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；待切割材料形变率包括：待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率；

S303，通过待切割材料幅面平面形变量及待切割材料垂向形变量，获取待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率。

优选的，S400，包括：

S401，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；

S402，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；

S403，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法，通过幅面检测图形分割分系统，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；拼接Mark点设置分系统，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；材料形变精密检测分系统，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；超幅面拼接切割分系统，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工；本发明方案激光切割是指将待加工图形刻画到待加工板材料上，对于多个图形分块之间不进行切割；本发明在激光切割加工中，针对不易发生形变的材料，利用多次视觉定位多次加工的方式，对长度或宽度超出系统机器激光切割幅面的材料图形进行加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位；在已有的Mark点加工基础上，增加设置Mark点和根据Mark点重定位功能；在两种场景下实现超幅面长板的拼接切割：小幅面机器送料，图形长于加工幅面；大幅面机器自动送料，间接扩大加工范围，提高送料切割的精度；对超出幅面的图形进行分割，按照幅面大小或设定位置对图形进行分割，分成多个小的图形，并设置Mark点位置；输出Mark点，如果长板上没有Mark点，切割分块后需要输出Mark点，进行切割下一个分块定位；切割定位和矫正，切割每一个分块前，根据拼接切割矫正Mark点对图形进行定位和矫正；在不易发生形变或形变较小的材料上，根据系统机器激光切割幅面范围，将超出系统机器激光切割幅面范围的大图形分割成多个图形分块，图形分块长宽都小于加工幅面；在每个图形分块适当位置增加Mark点；加工每个图形分块，加工前根据上一个图形分块中的Mark点定位图形加工的位置，加工后在指定位置切割出当前分块中的Mark点；所有图形分块加工完成后，即完成整个加工过程；采用自动对图形进行分割的方式，不需要人工使用其他软件分割后加工，减少工作量；增加Mark点视觉定位，保证切割每个图形分块时定位准确；自动将长度超出幅面的图形分割成长度小于幅面的图形分块进行多次加工，实现设备加工超出幅面的材料图形长度或宽度方向连续加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位。

本发明所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统及方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统架构图。

图2为本发明所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统一个实施例图。

图3为本发明所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法步骤图。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施；如图1-3所示，本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，包括：

幅面检测图形分割分系统，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；

拼接Mark点设置分系统，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；

材料形变精密检测分系统，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；

超幅面拼接切割分系统，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

上述技术方案的工作原理及效果为：本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，包括：幅面检测图形分割分系统，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；拼接Mark点设置分系统，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；材料形变精密检测分系统，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；超幅面拼接切割分系统，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工；本发明方案激光切割是指将待加工图形刻画到待加工板材料上，对于多个图形分块之间不进行切割；本发明在激光切割加工中，针对不易发生形变的材料，利用多次视觉定位多次加工的方式，对长度或宽度超出系统机器激光切割幅面的材料图形进行加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位；在已有的Mark点加工基础上，增加设置Mark点和根据Mark点重定位功能；在两种场景下实现超幅面长板的拼接切割：小幅面机器送料，图形长于加工幅面；大幅面机器自动送料，间接扩大加工范围，提高送料切割的精度；对超出幅面的图形进行分割，按照幅面大小或设定位置对图形进行分割，分成多个小的图形，并设置Mark点位置；输出Mark点，如果长板上没有Mark点，切割分块后需要输出Mark点，进行切割下一个分块定位；切割定位和矫正，切割每一个分块前，根据拼接切割矫正Mark点对图形进行定位和矫正；在不易发生形变或形变较小的材料上，根据系统机器激光切割幅面范围，将超出系统机器激光切割幅面范围的大图形分割成多个图形分块，图形分块长宽都小于加工幅面；在每个图形分块适当位置增加Mark点；加工每个图形分块，加工前根据上一个图形分块中的Mark点定位图形加工的位置，加工后在指定位置切割出当前分块中的Mark点；所有图形分块加工完成后，即完成整个加工过程；采用自动对图形进行分割的方式，不需要人工使用其他软件分割后加工，减少工作量；增加Mark点视觉定位，保证切割每个图形分块时定位准确；自动将长度超出幅面的图形分割成长度小于幅面的图形分块进行多次加工，实现设备加工超出幅面的材料图形长度或宽度方向连续加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位。

在一个实施例中，幅面检测图形分割分系统，包括：

待切割图形分块运算子系统，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；

数量分析模拟分块子系统，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；

超范围图形划分子系统，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据尺寸比例分析及图形范围分析；幅面检测图形分割分系统，包括：待切割图形分块运算子系统，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；数量分析模拟分块子系统，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；超范围图形划分子系统，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块；幅面检测图形分割，通过以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；拍摄激光切割幅面范围图像，在拍摄同位置同角度，拍摄待切割图形幅面图像，进行幅面边缘识别检测；对待切割图形幅面边缘进行幅面边缘视觉识别；根据幅面边缘视觉识别结果，自动检测待切割图形幅面尺寸；分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块，进行超范围图形划分；能够降低幅面检测图形分割边缘失真及分割损失。

在一个实施例中，拼接Mark点设置分系统，包括：

定位基准设置子系统，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；

视觉定位标示子系统，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；

Mark点增设子系统，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据图形细分精细化定位参照；拼接Mark点设置分系统，包括：定位基准设置子系统，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；视觉定位标示子系统，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；Mark点增设子系统，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点；每组拼接切割Mark点位置根据多个图形分块的数量上下左右调整；当多个图形分块的数量为整数时，每组拼接切割Mark点相对位置及相对大小在每个图形分块中的相对位置及相对大小相同；当多个图形分块的数量为非整数时，每组拼接切割Mark点位置在最后一个非完整图形分块中的相对位置及相对大小根据非完整图形分块与完整图形分块的长度尺寸或宽度尺寸比例设置；能够使图形细分精细化，定位更精准；

计算拼接切割Mark点中心坐标：

其中，Marx表示拼接切割Mark点中心x轴坐标，Mary表示拼接切割Mark点中心y轴坐标，HDs表示拼接切割Mark点第一切割回归常量，HEl表示拼接切割Mark点第二切割回归常量，FCl表示第二切割回归系数，FDs表示第一切割回归系数；通过计算拼接切割Mark点中心坐标，可以大幅降低视觉定位的边缘模糊；使拼接切割Mark点定位更加准确；显著减小拼接切割Mark点定位误差；大幅提高激光切割超幅面材料拼接切割精度。

在一个实施例中，材料形变精密检测分系统，包括：

材料固定检测设置子系统，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；

材料形变精密检测子系统，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组；

形变率检测分析子系统，根据幅面平面形变及垂向形变，获取幅面平面形变率及垂向形变率，检测待切割材料形变率。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据材料形变多向精密检测及材料形变矫正；材料形变精密检测分系统，包括：材料固定检测设置子系统，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；材料形变精密检测子系统，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组；材料形变精密检测组包括：幅面平面形变检测单元及幅面垂向形变检测单元；幅面平面形变检测组，通过在激光切割材料幅面承托台边缘设置压电感应阵，当待切割材料平面出现拉伸收缩时，压电感应阵感应输出电压与预设输出电压出现输出电压差，根据输出电压差量，检测待切割材料幅面平面形变量，检测待切割材料幅面平面形变；幅面垂向形变检测组，通过在激光切割材料幅面承托台上设置幅面垂向形变检测单元；垂向形变光路检测单元由检测电容阵及电容值处理器构成；当待切割材料垂向弯曲形变，弯曲部位检测电容阵的电容值变化，根据电容值变化率检测待切割材料垂向形变；形变率检测分析子系统，根据幅面平面形变及垂向形变，获取幅面平面形变率及垂向形变率，检测待切割材料形变率；

材料形变精密检测组包括：幅面平面形变检测单元及幅面垂向形变检测单元；幅面平面形变检测组，通过在激光切割材料幅面承托台边缘设置压电感应阵，当待切割材料平面出现拉伸收缩时，压电感应阵感应输出电压与预设输出电压出现输出电压差，根据输出电压差量，检测待切割材料幅面平面形变量；幅面垂向形变检测组，通过在激光切割材料幅面承托台上设置幅面垂向形变检测单元；垂向形变光路检测单元由检测电容阵及电容值处理器构成；当待切割材料垂向弯曲形变，弯曲部位检测电容阵的电容值变化，根据电容值变化量检测待切割材料垂向形变量；能够进行材料形变率精密检测，并大幅改善幅面平面形变及垂向形变带来的切割精度误差问题。

在一个实施例中，超幅面拼接切割分系统，包括：

加工顺序设定子系统，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；

材料形变自动矫正子系统，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；

图形分块拼接切割子系统，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据设置加工程序自动安排加工顺序，进行自动拼接材料形变矫正；超幅面拼接切割分系统，包括：加工顺序设定子系统，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；材料形变自动矫正子系统，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；图形分块拼接切割子系统，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工；

按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块包括：按激光切割幅面初始定位第一图形分块加工位置，进行第一图形分块的激光切割加工，激光切割加工后切割第一组拼接切割矫正Mark点；根据第一组拼接切割矫正Mark点，视觉定位第二图形分块加工位置进行激光切割加工，激光切割加工后在Mark点位置切割出第二组拼接切割矫正Mark点；进行第三图形分块的激光切割加工，激光切割加工后切割第三组拼接切割矫正Mark点；根据第三组拼接切割矫正Mark点，定位第四图形分块加工位置进行激光切割加工，激光切割加工后在Mark点位置切割出第四组拼接切割矫正Mark点；自动将长度超出幅面的图形分割成长度小于幅面的图形分块进行多次加工，实现设备加工超出幅面的材料图形长度或宽度方向连续加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位。

本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，包括：

S100，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；

S200，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；

S300，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；

S400，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

上述技术方案的工作原理及效果为：本发明提供了一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，包括：通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工；本发明方案激光切割是指将待加工图形刻画到待加工板材料上，对于多个图形分块之间不进行切割；本发明在激光切割加工中，针对不易发生形变的材料，利用多次视觉定位多次加工的方式，对长度或宽度超出系统机器激光切割幅面的材料图形进行加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位；在已有的Mark点加工基础上，增加设置Mark点和根据Mark点重定位功能；在两种场景下实现超幅面长板的拼接切割：小幅面机器送料，图形长于加工幅面；大幅面机器自动送料，间接扩大加工范围，提高送料切割的精度；对超出幅面的图形进行分割，按照幅面大小或设定位置对图形进行分割，分成多个小的图形，并设置Mark点位置；输出Mark点，如果长板上没有Mark点，切割分块后需要输出Mark点，进行切割下一个分块定位；切割定位和矫正，切割每一个分块前，根据拼接切割矫正Mark点对图形进行定位和矫正；在不易发生形变或形变较小的材料上，根据系统机器激光切割幅面范围，将超出系统机器激光切割幅面范围的大图形分割成多个图形分块，图形分块长宽都小于加工幅面；在每个图形分块适当位置增加Mark点；加工每个图形分块，加工前根据上一个图形分块中的Mark点定位图形加工的位置，加工后在指定位置切割出当前分块中的Mark点；所有图形分块加工完成后，即完成整个加工过程；采用自动对图形进行分割的方式，不需要人工使用其他软件分割后加工，减少工作量；增加Mark点视觉定位，保证切割每个图形分块时定位准确；自动将长度超出幅面的图形分割成长度小于幅面的图形分块进行多次加工，实现设备加工超出幅面的材料图形长度或宽度方向连续加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位。

在一个实施例中，S100，包括：

S101，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；

S102，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；

S103，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据尺寸比例分析及图形范围分析；以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块；幅面检测图形分割，通过以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；拍摄激光切割幅面范围图像，在拍摄同位置同角度，拍摄待切割图形幅面图像，进行幅面边缘识别检测；对待切割图形幅面边缘进行幅面边缘视觉识别；根据幅面边缘视觉识别结果，自动检测待切割图形幅面尺寸；分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块，进行超范围图形划分；能够降低幅面检测图形分割边缘失真及分割损失。

在一个实施例中，S200，包括：

S201，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；

S202，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；

S203，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据图形细分精细化定位参照；选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点；每组拼接切割Mark点位置根据多个图形分块的数量上下左右调整；当多个图形分块的数量为整数时，每组拼接切割Mark点相对位置及相对大小在每个图形分块中的相对位置及相对大小相同；当多个图形分块的数量为非整数时，每组拼接切割Mark点位置在最后一个非完整图形分块中的相对位置及相对大小根据非完整图形分块与完整图形分块的长度尺寸或宽度尺寸比例设置；通过多组拼接切割Mark点及正三角形排布的Mark点，可以进行单组独立定位及局部自矫正；能够使图形细分精细化，定位更精准；

计算拼接切割Mark点中心坐标：

其中，Marx表示拼接切割Mark点中心x轴坐标，Mary表示拼接切割Mark点中心y轴坐标，HDs表示拼接切割Mark点第一切割回归常量，HEl表示拼接切割Mark点第二切割回归常量，FCl表示第二切割回归系数，FDs表示第一切割回归系数；通过计算拼接切割Mark点中心坐标，可以大幅降低视觉定位的边缘模糊；使拼接切割Mark点定位更加准确；显著减小拼接切割Mark点定位误差；大幅提高激光切割超幅面材料拼接切割精度。

在一个实施例中，S300，包括：

S301，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；

S302，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；待切割材料形变率包括：待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率；

S303，通过待切割材料幅面平面形变量及待切割材料垂向形变量，获取待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据材料形变多向精密检测及材料形变矫正；设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；待切割材料形变率包括：待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率；通过待切割材料幅面平面形变量及待切割材料垂向形变量，获取待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率；

材料形变精密检测组包括：幅面平面形变检测单元及幅面垂向形变检测单元；幅面平面形变检测组，通过在激光切割材料幅面承托台边缘设置压电感应阵，当待切割材料平面出现拉伸收缩时，压电感应阵感应输出电压与预设输出电压出现输出电压差，根据输出电压差量，检测待切割材料幅面平面形变量；幅面垂向形变检测组，通过在激光切割材料幅面承托台上设置幅面垂向形变检测单元；垂向形变光路检测单元由检测电容阵及电容值处理器构成；当待切割材料垂向弯曲形变，弯曲部位检测电容阵的电容值变化，根据电容值变化量检测待切割材料垂向形变量；能够进行材料形变率精密检测，并大幅改善幅面平面形变及垂向形变带来的切割精度误差问题。

在一个实施例中，S400，包括：

S401，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；

S402，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；

S403，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

上述技术方案的工作原理及效果为：根据设置加工程序自动安排加工顺序，进行自动拼接材料形变矫正；预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工；

按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块包括：按激光切割幅面初始定位第一图形分块加工位置，进行第一图形分块的激光切割加工，激光切割加工后切割第一组拼接切割矫正Mark点；根据第一组拼接切割矫正Mark点，视觉定位第二图形分块加工位置进行激光切割加工，激光切割加工后在Mark点位置切割出第二组拼接切割矫正Mark点；进行第三图形分块的激光切割加工，激光切割加工后切割第三组拼接切割矫正Mark点；根据第三组拼接切割矫正Mark点，定位第四图形分块加工位置进行激光切割加工，激光切割加工后在Mark点位置切割出第四组拼接切割矫正Mark点；自动将长度超出幅面的图形分割成长度小于幅面的图形分块进行多次加工，实现设备加工超出幅面的材料图形长度或宽度方向连续加工；利用视觉定位技术，使切割每个分块定位准确，避免连续加工中出现错位。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，其特征在于，包括：

幅面检测图形分割分系统，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；

拼接Mark点设置分系统，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；

材料形变精密检测分系统，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；

超幅面拼接切割分系统，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，其特征在于，幅面检测图形分割分系统，包括：

待切割图形分块运算子系统，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；

数量分析模拟分块子系统，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；

超范围图形划分子系统，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块。

3.根据权利要求1所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，其特征在于，拼接Mark点设置分系统，包括：

定位基准设置子系统，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；

视觉定位标示子系统，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；

Mark点增设子系统，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点。

4.根据权利要求1所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，其特征在于，材料形变精密检测分系统，包括：

材料固定检测设置子系统，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；

材料形变精密检测子系统，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组；

形变率检测分析子系统，根据幅面平面形变及垂向形变，获取幅面平面形变率及垂向形变率，检测待切割材料形变率。

5.根据权利要求1所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割系统，其特征在于，超幅面拼接切割分系统，包括：

加工顺序设定子系统，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；

材料形变自动矫正子系统，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；

图形分块拼接切割子系统，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

6.一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，其特征在于，包括：

S100，通过待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形分块数量，获取多个图形分块；

S200，通过双目多点视觉定位，在多个图形分块中的每个图形分块上选定位置增设多组拼接切割Mark点；

S300，通过在激光切割幅面平台及激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；

S400，根据多组拼接切割Mark点及待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块，进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

7.根据权利要求6所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，其特征在于，S100，包括：

S101，以激光切割幅面中心点为坐标原点，以激光切割幅面中心横线及中心竖线分别设为X轴及Y轴，以穿过坐标原点垂直激光切割幅面直线为Z轴，建立拼接切割坐标系；输入待切割图形尺寸，根据待切割图形尺寸与激光切割幅面尺寸之间比例，计算待切割图形的超幅面图形块数量；

S102，分析超幅面图形块数量，根据超幅面图形块数量分析结果对待切割图形进行模拟分块，获取待切割图形模拟分块数据；

S103，根据待切割图形模拟分块数据，将待切割图形分割成多个图形分块。

8.根据权利要求6所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，其特征在于，S200，包括：

S201，选择激光切割幅面的作为基准图形分块，在基准图形分块上选择定位参照基准点；

S202，根据定位参照基准点，在拼接切割坐标系进行双目多点视觉定位；

S203，根据双目多点视觉定位，设置X轴第一图形分块的第一组拼接切割Mark点；设置X轴第二图形分块的第二组拼接切割Mark点及第四组拼接切割Mark点；设置Y轴第三图形分块的第三组拼接切割Mark点；设置Y轴第四图形分块的第四组拼接切割Mark点；每组拼接切割Mark点包括按正三角形排布的三个Mark点。

9.根据权利要求6所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，其特征在于，S300，包括：

S301，设置不少于三个非共线激光切割材料固定点；

S302，在激光切割材料固定点设置材料形变精密检测组，检测待切割材料形变率；待切割材料形变率包括：待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率；

S303，通过待切割材料幅面平面形变量及待切割材料垂向形变量，获取待切割材料幅面平面形变率及待切割材料垂向形变率。

10.根据权利要求6所述的一种激光切割超幅面不易形变材料拼接切割方法，其特征在于，S400，包括：

S401，预先设定加工顺序；预先设定加工顺序包括：设定先加工水平X轴向第一图形分块后加工水平X轴向第二图形分块加工顺序，或先加工水平Y轴向第三图形分块后加工水平Y轴向第四图形分块加工顺序；

S402，根据待切割材料形变率，进行自动拼接材料形变矫正，矫正多组拼接切割Mark点，获取多组拼接切割矫正Mark点；多组拼接切割矫正Mark点对应多组拼接切割Mark点；多组拼接切割矫正Mark点包括：第一组拼接切割矫正Mark点、第二组拼接切割矫正Mark点、第三组拼接切割矫正Mark点及第四组拼接切割矫正Mark点；

S403，按设定加工顺序在待切割材料上加工多个图形分块；进行超幅面材料拼接切割自动连续加工。

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