CN118081113A - 用于生成激光切割刀路的方法、激光切割方法及激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生成激光切割刀路的方法、激光切割方法及激光加工设备。所述用于生成激光切割刀路的方法包括如下步骤：确定N个零件的待切割顺序，该N个零件中的任意一个零件至少与该N个零件中的其他一个零件共边或共点，其中N为≥2的整数；以及按照所述待切割顺序对所述N个零件中的每个零件生成切割刀路，其中，对第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征或共点特征分别设置边过切或点过切，并将该边过切或点过切的刀路加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中，1≤n＜N且n为整数。所述激光切割方法和激光加工设备按照上述方法所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割。

Description

用于生成激光切割刀路的方法、激光切割方法及激光加工 设备

技术领域

本发明涉及激光切割领域，更具体地涉及用于生成激光切割刀路的方法、激光切割方法及激光加工设备。

背景技术

在激光切割领域，为了提升板材的利用率，减少切割时间，同时提升零件切割效果，往往需要在切割前先将零件进行排样，从而可以在给定大小的板材上排列尽可能多的零件或将给出的零件排列在尽可能小的板材上。对零件的排样一般包括共边排样(零件之间以边对边的方式排列在一起，如图6所示)和共点排样(零件之间以点对点的方式排列在一起，如图7所示)。

现有的切割方式一般为单零件切割，即，沿着每个零件的轮廓一个一个地进行切割。然而，该切割方式在零件共边处的切割效果并不好。而且，如果零件存在尖角或圆弧，那么在尖角或圆弧相连处的切割效果也很不理想。此外，由于在切割完一个零件轮廓以后，该零件可能会翻转翘起，这就会导致在接着切割与前述零件相邻的另一个零件时翻转翘起的零件与激光切割头发生碰撞。

现有的切割方式还包括C型切割，其切割刀路呈“C型”。虽然C型切割的刀路设计避免了零件与激光切割头发生碰撞，但其在零件共边处以及尖角或圆弧相连处的切割效果仍然无法令人满意。而且，C型切割针对的是共边排样的零件切割，其无法适用于共点排样的零件切割。

因此，亟需一种新的技术能够适用于所有排样的零件，在不发生撞头的同时带来令人满意的切割效果。

发明内容

本发明就旨在克服现有技术中的上述和/或其它问题。本发明提供的激光切割刀路生成方法适用于所有排样的零件，本发明的激光切割方法及激光加工设备采用该激光切割刀路生成方法所生成的刀路对零件进行切割，不仅不会有撞头事故的隐患，还能完美解决零件共边处以及尖角和圆弧相连处切割效果不佳的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于生成激光切割刀路的方法，其可包括如下步骤：确定N个零件的待切割顺序，该N个零件中的任意一个零件至少与该N个零件中的其他一个零件共边或共点，其中N为≥2的整数；以及按照所述待切割顺序对所述N个零件中的每个零件生成切割刀路，其中，对第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征或共点特征分别设置边过切或点过切，并将该边过切或点过切的刀路加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中，1≤n＜N且n为整数。

本发明的激光切割刀路生成方法适用于所有排样的零件切割，其中特别对排样零件之间的公共边或公共点设置过切刀路。这种新颖的刀路设计极大地提高了零件与零件交界处的切割平滑性，不仅为零件共边处和共点处以及尖角和圆弧相连处带来令人满意的切割效果，还大大降低了切割完的零件发生翻转翘起而与激光切割头发生碰撞的可能性。另一方面，由于在相邻零件之间设置了过切刀路，所以即便切割完的零件仍然会发生翻转翘起，其也不会与激光切割头发生碰撞，因为激光切割头已经在切割该零件的过程中将原本切割下一个零件时可能发生撞头的路径提前走完了。

在本发明的激光切割刀路生成方法中，在对所述第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征设置边过切的情况下，可寻找与各个共边特征的端点相连的所述其余待切割零件中包含该共边特征的待切割零件的其它边，以所述端点为起始点从该其它边上截取过切段，并将该过切段加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中。

在本发明的激光切割刀路生成方法中，在对所述第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共点特征设置点过切的情况下，可寻找与各个共点特征相连的所述其余待切割零件中包含该共点特征的待切割零件的边，以所述共点特征为起始点从该条边上沿着两个方向截取过切段，并将该过切段加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中。

根据本发明的第二方面，提供一种激光切割方法，其中激光切割头按照本发明的激光切割刀路生成方法所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割，以生成所述N个零件。

根据本发明的第三方面，提供一种激光加工设备，其包括处理模块和激光切割头。所述处理模块可配置为执行本发明的激光切割刀路生成方法，以生成激光切割刀路。所述激光切割头可用于按照所述处理模块所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割，以生成所述N个零件。

本发明的激光切割方法和激光加工设备，按照上述本发明的激光切割刀路生成方法所生成的刀路来对板材进行激光切割，可以在不发生撞头的情况下实现极佳的切割效果。

需要说明的是，本发明中各个过切段的切割刀路包括来回两个行程，当所述激光切割头首次到达各个过切段的终点，可使该激光切割头在上抬的情况下返回相同的行程。

根据本发明的第四方面，还提供一种计算机可读存储介质，其上记录有经编码的指令，当执行该指令时可实现本发明的用于生成激光切割刀路的方法以及本发明的激光切割方法。

通过下面结合附图的详细描述，本发明的其它特征和方面会变得更加清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为根据本发明实施例的用于生成激光切割刀路的方法的流程图；

图2(a)示例性地示出了共边排样的零件；

图2(b)示例性地示出了根据本发明的用于生成激光切割刀路的方法所生成的共边排样的零件的切割刀路示意图；

图3(a)和图4(a)分别示例性地示出了共点排样的零件；

图3(b)和图4(b)分别示例性地示出了根据本发明的用于生成激光切割刀路的方法所生成的共点排样的零件的切割刀路示意图；

图5示出了根据本发明实施例的激光加工设备的示意性框图；

图6示例性地示出了共边排样的零件；以及

图7示例性地示出了共点排样的零件。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明精神的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请的说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

根据本发明的实施例，提供一种用于生成激光切割刀路的方法。

图1示出了根据本发明实施例的用于生成激光切割刀路的方法100。如图1中所示，方法100包括步骤120和步骤140。

在步骤120，可确定N个零件的待切割顺序，该N个零件中的任意一个零件至少与该N个零件中的其他一个零件共边或共点，其中N为≥2的整数。

对板材进行待切割零件排样，一般包括共边排样和共点排样。共边排样的零件彼此之间至少有一条公共的边，图2(a)中所示的4个矩形待切割零件即为共边排样。共点排样的零件彼此之间至少有一个交点，比如，图3(a)中所示的三角形零件和圆弧形零件即为共点排样。需要说明的是，共点排样也有可能包括两段弧相切的情况，比如图4(a)中所示的两个圆弧零件。理想情况下，图4(a)中的两个相切的圆弧零件只有一个公共的切点是相交的，然而由于存在误差，实际排样时，这两个圆弧零件可能会有一段弧都是相连的。

如图2(a)所示，在对板材上的待切割零件进行共边排样后，可如图2(a)中所示地1、2、3、4来确定它们的待切割顺序。类似地，在对板材上的待切割零件进行共点排样后，也可如图3(a)和图4(a)中所示地1、2来确定它们的待切割顺序。

在步骤140，可按照所述待切割顺序对所述N个零件中的每个零件生成切割刀路，其中，对第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征或共点特征分别设置边过切或点过切，并将该边过切或点过切的刀路加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中，1≤n＜N且n为整数。

仍然以图2(a)中所示的排样零件为例，这4个零件彼此之间共边，这些零件之间的公共边即为共边特征，即，AB、DB、BE、BC。

当对第1个待切割零件生成切割刀路时，对该第1个待切割零件与待切割顺序在其之后的第2、第3和第4个待切割零件的共边特征分别设置边过切。第1个待切割零件与第2个待切割零件的共边特征为AB，第1个待切割零件与第3个待切割零件的共边特征为DB，第1个待切割零件与第4个待切割零件之间无共边特征。对AB和DB分别设置边过切，也就是在切割AB和DB时额外向与AB和DB相连的其它零件的边再多切割一段距离，例如，图2(a)中的AA₂、BB₂、BB₃和DD₃，并将这些边过切的刀路也加入到第1个待切割零件的切割刀路中。图2(b)示出了最终生成的第1个待切割零件的切割刀路，即，O→A₂→A→B→B₂→B→B₃→B→D→D₃→O。

类似地，对第2个待切割零件生成切割刀路是一样的，但需要注意的时，此时不再需要考虑第1个待切割零件，因为在实际切割过程中，当要切割第2个零件时，第1个零件已经被切割下来了。因此，只需要考虑的是第2个待切割零件与第4个待切割零件的共边特征(第2个待切割零件与第3个待切割零件之间无共边特征)，由于BB₂段已在切割第1个零件时被切割开，此时第2个待切割零件与第4个待切割零件的共边特征为B₂E。因为没有其它零件的边与点B2相连，所以需要设置的边过切只有EE₄，将其切割刀路加入到第2个待切割零件的切割刀路中。最终生成的第2个待切割零件的切割刀路可如图2(b)中所示：A₂→P→E₄→E→B₂。

同样地，在设计第3个待切割零件的切割刀路时，也不用再考虑第1和第2个待切割零件了，而且此时第3个待切割零件与第4个待切割零件的共边特征为B₃C，只需要设置边过切CC₄即可。将边过切CC₄的切割刀路加入到第3个待切割零件的切割刀路中，可生成最终的第3个待切割零件的切割刀路：B₃→C→C₄→Q→D₃。

最后对于第4个待切割零件，在实际切割时，此时已没有其它零件与其相连，也就不需要再设置过切。最终生成的切割刀路可为：E₄→R→C₄。

至此，图2(a)中所示的所有待切割零件的切割刀路都已生成。可以发现，按照上述图2(b)中所示的设计刀路切割零件时，完全不用担心激光切割头在切割当前零件时会与翻转翘起的前一个切割好的零件碰撞。比如，当切割第2待切割零件时，激光切割头的行进路径为A₂→P→E₄→E→B₂，由此完美避开了会与可能发生翻转翘起的第1零件发生碰撞的位置。这极大地提高了激光切割的安全性。

对于图3(a)中所示的共点排样的零件也是一样的，这两个零件彼此共点，即，彼此相交的部分是一个公共点，该相交的公共点为这两个零件的共点特征，即，图3(a)中的点F。

当对第1个待切割零件生成切割刀路时，对该第1个待切割零件与待切割顺序在其之后的第2个待切割零件的共点特征F设置点过切，也就是在切割F时额外向与F相连的其它零件的边再多切割一段距离，例如，图3(a)中的FG和FH，并将这些点过切的刀路也加入到第1个待切割零件的切割刀路中。图3(b)示出了最终生成的第1个待切割零件的切割刀路，即，O’→F→G→H→F→P’→O’。

同样地，对于第2个待切割零件，在实际切割时，此时已没有其它零件与其相连，因此也就不需要再设置过切，而且轮廓FG和轮廓FH也已被切开，因此最终生成的切割刀路可为：G→H。

类似地，对于图4(a)中所示的共点排样的圆弧零件，理想情况下，也是对零件之间的共点特征—比如，图4(a)中的点M设置点过切MT和MS，并相应地生成如图4(b)中所示的第1个待切割零件的切割刀路：O”→M→T→S→M→O”，以及第2个待切割零件的切割刀路：T→S。但如前面所述地，由于存在误差，实际排样时，这两个圆弧零件可能会有一段弧都是相连的。在这种情况下，可从该段相连的弧上寻找一点M’(例如该段相连弧的中点或该段相连弧上理想情况下的切点)，该点即为共点特征，同样对其设置点过切M’T和M’S，并相应地生成第1个待切割零件的切割刀路：O”→M’→T→S→M’→O”，以及第2个待切割零件的切割刀路：T→S。由此可见，在由于误差导致共点排样的圆弧零件有一段弧都是相连的情况下，其刀路设计其实与理想情况下是一样的。

实际上，在图2(a)所示的排样零件中，第1待切割零件和第4待切割零件虽然不共边，但它们彼此之间也是共点的，点B即为它们的共点特征。也可对点B设置点过切，得到BB₂和BB₃，因为该BB₂和BB₃也分别是共边特征AB和DB的边过切，所以在设计第1待切割零件的切割刀路时不用再针对第1待切割零件和第4待切割零件之间的共点特征设置过切刀路。同理，在设计第2待切割零件的切割刀路时，也不用再针对第2待切割零件和第3待切割零件之间的共点特征设置过切刀路。

可以理解，以上之所以不需要为共点特征设置过切刀路，是因为该对应的过切刀路已经在针对共边特征设置过切刀路的时候被纳入到当前待切割零件的切割刀路中了。在边过切和点过切并未重复的情况下，仍然需要分别将它们对应的刀路加入到当前待切割零件的切割刀路中。

待加工板材上的零件排样并非仅限于上述图2(a)、图3(a)和图4(a)中所示的那些形式，而是还可以包括很多种其它形式的共边或共点排样，且各种形式的共边排样零件和共点排样零件还可以组合在一块待加工板材上。本发明的激光切割刀路生成方法适用于上述所有形式的零件排样。

本发明的用于生成激光切割刀路的方法创新地为所排样零件的共边特征和共点特征设置边过切和点过切，这极大地改进了所排样零件在共边和共点处的切割平滑性，相比于现有的零件切割方法显著地提高了零件共边处以及尖角或圆弧相连处的切割效果。此外，因为良好的切割平滑性，按照本发明生成的刀路所切割的零件也不大会发生翻转翘起，即使仍然有切割的零件发生翻转翘起，借助于边过切和点过切的刀路设计，激光切割头也可以避开可能发生碰撞的位置，由此可以完全保证不会发生撞头事故。

可选地，在上述步骤140中，在对所述第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征设置边过切的情况下，寻找与各个共边特征的端点相连的所述其余待切割零件中包含该共边特征的待切割零件的其它边，以所述端点为起始点从该其它边上截取过切段，并将该过切段加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中。

回到图2(a)和图2(b)，当对第1个待切割零件生成切割刀路时，其与第2个待切割零件的共边特征AB的端点为A和B，其与第3个待切割零件的共边特征DB的端点为D和B。可寻找与A相连的第2个待切割零件的其它边，即，AP；与B相连的第2个待切割零件的其它边，即，BE；与D相连的第3个待切割零件的其它边，即，DQ；以及与B相连的第3个待切割零件的其它边，即，BC。再分别以A为起始点从AP上截取过切段，即前述的AA₂，并将该过切段AA₂加入到第1个待切割零件的切割刀路中；以B为起始点从BE上截取过切段，即前述的BB₂，并将该过切段BB₂加入到第1个待切割零件的切割刀路中；以D为起始点从DQ上截取过切段，即前述的DD₃，并将该过切段DD₃加入到第1个待切割零件的切割刀路中；以B为起始点从BC上截取过切段，即前述的BB₃，并将该过切段BB₃加入到第1个待切割零件的切割刀路中。以类似的方式，可对第2和第3个待切割零件生成切割刀路，此处不再赘述。

可选地，在上述步骤140中，在对所述第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共点特征设置点过切的情况下，寻找与各个共点特征相连的所述其余待切割零件中包含该共点特征的待切割零件的边，以所述共点特征为起始点从该条边上沿着两个方向截取过切段，并将该过切段加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中。

回到图3(a)和图3(b)的示例，当对第1个待切割零件生成切割刀路时，其与第2个待切割零件的共点特征为F，可寻找与该F相连的第2个待切割零件中包含该F的边，此处为该第2个待切割零件的整个圆弧。可以F为起始点从该整个圆弧上沿着两个方向(此处为顺时针和逆时针方向)截取过切段，即前述的FG和FH，并将该过切段FG和FH加入到第1个待切割零件的切割刀路中。

在图3(a)和图3(b)的示例中，先切割的是左边的三角形零件，所以在为共点特征F设置点过切时，寻找的边是右边圆弧形零件的圆弧，并沿着该圆弧的方向截取两个过切段。如果在该示例中，先切割右边的圆弧形零件，则在为共点特征F设置点过切时，寻找的边就是左边三角形零件的包含点F的两段直线m和l，并沿着该直线m和l各自的方向截取两个过切段。又或者还是先切割右边的圆弧形零件，但与共点特征F相交的是左边三角形零件的斜边m，则寻找的边就是该斜边m，并以F为起始点在该斜边m上沿着两个方向分别截取过切段。

可根据不同场景的需求来设置上述过切段的长度，以满足各种加工需要和精度要求。

根据本发明的实施例，还提供一种激光切割方法，其中激光切割头可按照上述激光切割刀路生成方法所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割，以生成所述N个零件。

因为采用本发明的激光切割刀路生成方法来设计要切割的刀路，本发明的激光切割方法可以适用于任何形式排样的零件切割，且在不会发生撞头的前提下极大地改善零件共边处以及尖角或圆弧相连处的切割效果，与现有技术相比，切割质量更好、安全性更高、适用性更广泛。

可选地，各个过切段的切割刀路包括来回两个行程，当所述激光切割头首次到达各个过切段的终点，可使该激光切割头在上抬的情况下返回相同的行程。

例如，当激光切割头以图2(b)所示的刀路来切割第1个待切割零件时，对于过切段AA₂的切割刀路，其实际上包括了A→A₂和A₂→A来回两个行程，该A₂为过切段AA₂的终点。当激光切割头首次到达A₂，也即走完了A→A₂这段行程，此时过切段AA₂已被切割开，在走A₂→A这段行程时可以不再进行切割，因此可以使激光切割头在上抬的情况下返回A₂→A这段行程。当然，也可以保持激光切割头在不上抬的状态下返回A₂→A这段行程，即，对过切段AA₂进行往返切割。

上述激光切割头上抬返回或不上抬返回，可以通过设置一个开关参数(比如，“过切段返回关”)来实现。当不选择该参数，则激光切割头在不上抬的状态下从A₂返回到A，对过切段AA₂进行往返切割。当选择该参数，则激光切割头在上抬的情况下从A₂返回到A之后再开始下一刀的行程。

根据本发明的实施例，还提供一种计算机可读存储介质，其上记录有经编码的指令，当执行该指令时可实现上述本发明的用于生成激光切割刀路的方法和激光切割方法。所述计算机可读存储介质可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘读/写(CD-R/W)驱动器、数字通用磁盘(DVD)驱动器、闪存驱动器和/或固态存储装置等。

根据本发明的实施例，还相应地提供一种激光加工设备。

参考图5，其中示出了根据本发明的激光加工设备500，其包括处理模块520以及激光切割头540。

所述处理模块520可以例如为平面套料软件(如上海柏楚电子科技股份有限公司开发的CypNest)。该处理模块520可被配置为执行上述本发明的用于生成激光切割刀路的方法，以生成激光切割刀路。

所述激光切割头540可按照处理模块520所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割，以生成所述N个零件。

可选地，对于激光加工设备500，所述各个过切段的切割刀路包括来回两个行程，当激光切割头首次到达各个过切段的终点，可使该激光切割头在上抬的情况下返回相同的行程。

上述激光加工设备可以实现如前面所述地根据本发明的激光切割方法。上述在本发明的激光切割方法中适用的很多设计构思和细节同样适用于上述激光加工设备，且可以得到相同的有益技术效果，此处不再赘述。

以上通过一些示例性实施例对本发明的各个方面进行了描述。然而，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以对上述示例性实施例做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，也可以实现合适的结果，那么相应地，这些修改后的其它实施方式也落入权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于生成激光切割刀路的方法，包括如下步骤：

确定N个零件的待切割顺序，该N个零件中的任意一个零件至少与该N个零件中的其他一个零件共边或共点，其中N为≥2的整数；以及

按照所述待切割顺序对所述N个零件中的每个零件生成切割刀路，

其中，对第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征或共点特征分别设置边过切或点过切，并将该边过切或点过切的刀路加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中，1≤n＜N且n为整数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共边特征设置边过切的情况下，寻找与各个共边特征的端点相连的所述其余待切割零件中包含该共边特征的待切割零件的其它边，以所述端点为起始点从该其它边上截取过切段，并将该过切段加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述第n个待切割零件与待切割顺序在其之后的其余待切割零件的共点特征设置点过切的情况下，寻找与各个共点特征相连的所述其余待切割零件中包含该共点特征的待切割零件的边，以所述共点特征为起始点从该条边上沿着两个方向截取过切段，并将该过切段加入到所述第n个待切割零件的切割刀路中。

4.一种激光切割方法，其中激光切割头按照如权利要求1-3中任一项所述的方法所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割，以生成所述N个零件。

5.如权利要求4所述的激光切割方法，其特征在于，各个过切段的切割刀路包括来回两个行程，当所述激光切割头首次到达各个过切段的终点，使该激光切割头在上抬的情况下返回相同的行程。

6.一种激光加工设备，包括：

处理模块，配置为执行如权利要求1-3中任一项所述的方法，以生成激光切割刀路；以及

激光切割头，用于按照所述处理模块所生成的激光切割刀路对待切割板材进行切割，以生成所述N个零件。

7.如权利要求6所述的激光加工设备，其特征在于，各个过切段的切割刀路包括来回两个行程，当所述激光切割头首次到达各个过切段的终点，使该激光切割头在上抬的情况下返回相同的行程。

8.一种计算机可读存储介质，其上记录有经编码的指令，当执行该指令时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。