专利名称：激光切割过程中同步路径优化方法
技术领域：
本发明涉及一种激光切割过程中同步路径优化方法，特别是用于SMT网板激光切割过程中减少空走行程的分层路径优化方法。
背景技术：
激光切割机采用上位机与下位机的方式，上位机将处理的数据发送给下位机去执行。在切割过程中，下位机在运行，而上位机则处在等待状态；等当前开口切割完，再继续发送下一条切割数据。切割过程一般比较长，在这过程中上位机大部分时间都是处于空闲状态。在切割之前进行路径优化会增加整个切割过程的时间。本发明提出一种切割过程中同步路径优化方法，利用切割过程中上位机空闲的时间进行路径优化，将路径优化时间分散到切割过程中，不增加整个切割过程的时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有激光切割SMT网板过程中，激光切割时路径优化耗时等待的问题。提供一种新的切割过程中同步路径优化方法，该方法具有将路径优化时间分散到切割过程中，不增加整个切割过程的时间的优点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种激光切割SMT网板的方法，包括如下几个步骤:
I )将SMT网版分层，分层策略为根据开口的面积比的阈值η、宽厚比的阈值m，将SMT网版分为N层，其中，N大于等于2;对每个开口根据其面积比与宽厚比，计算它所处的层；
II)路径优化，按照分层的顺序，根据小开口先切大开口后切和减少激光头在切割SMT网板时的空走行程的原则，分别对每层进行路径优化；路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值X，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D，得到距离dl、d2、d3…dn;筛选出dl、d2、d3…dn中大于等于X的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径；
III)在切割中开启路径优化线程，在激光切割机切割时，上位机在tl-t2，t3-t4时间内执行切割线程，在t2-t3，t4-t5时间内执行路径优化线程，在切割线程执行间隔时，上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口，形成切割路径；
IV)沿切割路径，切割SMT网板。上述技术方案中，优选的技术方案，按阈值由小到大的顺序分为N层，N大于等于3，更优选的技术方案N大于等于4。上述技术方案中，更具体的技术方案，激光切割过程中同步路径优化方法分为四步:对切割文件进行分层、对每层开口进行路径优化、在切割中开启路径优化线程。第一步:分层；分层 策略根据η (开口的面积比的阈值)、m (宽厚比的阈值)分为:一层、二层、三层、四层；对每个开口根据其面积比与宽厚比计算它所处的层，开口 a、b、c划分到一层，d、e划分到二层，f、g划分到三层，h划分到四层。第二步:路径优化，按照一层、二层、三层、四层的顺序分别对每层进行优化，既能保证小开口先切大开口后切，又能减少激光头在切割SMT网板时的空走行程。路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值x(在查找过程中剔除距离当前开口过近的开口以避免切割过程中产生的热效应形变对下一个待切开口造成不利的影响)，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D,得到距离dl、d2、d3…dn ;筛选出dl、d2、d3…dn中大于等于x的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径(距离阈值X为工艺参数)。第三步:在切割中开启路径优化线程在激光切割机切割时，上位机在tl_t2，t3-t4时间内执行切割线程，在t2-t3，t4-t5时间内执行路径优化线程在切割线程执行间隔时上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口 ；从而利用切割过程中上位机的空闲时间将路径优化分散到切割中去。第四步，沿切割路径，切割SMT网板。该方法采用本发明的方法，对每层开口进行路径优化，确保每次切割距离前一个开口最近的开口，减少切割过程中切割头的空走行程，减少激光切割过程中每层开口切割时切割头的空走行程，从而利用切割过程中上位机的空闲时间将路径优化分散到切割中去。解决激光切割时路径优化耗时等待的问题，取得了较好的技术效果。
图1为分层策略示意图。图2为优化路径与未优化路径对比图。图3为切割路径优化过程。图1中，X为宽厚比，Y为面积比，η为开口的面积比的阈值；m为宽厚比的阈值；
a h表示开口。图2中，实线_^表示优化后的切割路线；
虚线_______表示优化前的切割路线。图3中，t为时间，P为线程。下面通过具体实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施例
实施例1
一种激光切割SMT网板的方法，包括如下几个步骤:
I )将SMT网版分层，分层策略为根据开口的面积比的阈值η、宽厚比的阈值m，将SMT网版分为N层，其中，N等于3 ;对每个开口根据其面积比与宽厚比，计算它所处的层；
II)路径优化，按照分层的顺序，根据小开口先切大开口后切和减少激光头在切割SMT网板时的空走行程的原则，分别对 每层进行路径优化；路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值X (在查找过程中剔除距离当前开口过近的开口以避免切割过程中产生的热效应形变对下一个待切开口造成不利的影响)，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D，得到距离dl、d2、d3-dn ;筛选出dl、d2、d3-dn中大于等于x的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径(距离阈值X为工艺参数);
III)在切割中开启路径优化线程，在激光切割机切割时，上位机在tl-t2，t3-t4时间内执行切割线程，在t2-t3，t4-t5时间内执行路径优化线程，在切割线程执行间隔时，上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口，形成切割路径；
IV)沿切割路径，切割SMT网板。实施例2
激光切割过程中同步路径优化方法分为四步:对切割文件进行分层、对每层开口进行路径优化、在切割中开启路径优化线程，完成切割。第一步:分层，分层策略根据η (开口的面积比的阈值)、m (宽厚比的阈值)分为:一层、二层、三层、四层；对每个开口根据其面积比与宽厚比计算它所处的层，如图1所示开口 a、b、c划分到一层，d、e划分到二层，f、g划分到三层，h划分到四层。第二步:路径优化按照一层、二层、三层、四层的顺序分别对每层进行优化，既能保证小开口先切大开口后切，又能减少激光头在切割SMT网板时的空走行程。路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值x(在查找过程中剔除距离当前开口过近的开口以避免切割过程中产生的热效应形变对下一个待切开口造成不利的影响)，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D,得到距离dl、d2、d3…dn ;筛选出dl、d2、d3…dn中大于等于x的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径(距离阈值X为工艺参数)。路径优化效果如图2所示。第三步:在切割中开启路径优化线程在激光切割机切割时，上位机在tl_t2，t3-t4时间内执行切割线程，在t2-t3，t4-t5时间内执行路径优化线程在切割线程执行间隔时上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口 ；从而利用切割过程中上位机的空闲时间将路径优化分散到切割中去。如图3所示。按照小开口先切，大开口后切的顺序，沿切割路径，切割SMT网板。实施例3
一种激光切割SMT网板的方法，包括如下几个步骤:I MfSMT网版分层，分层策略为根据开口的面积比的阈值η、宽厚比的阈值m，将SMT网版分为N层，其中，N等于5 ;对每个开口根据其面积比与宽厚比，计算它所处的层；II )路径优化，按照分层的顺序，根据小开口先切大开口后切和减少激光头在切割SMT网板时的空走行程的原则，分别对每层进行路径优化；路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值X (在查找过程中剔除距离当前开口过近的开口以避免切割过程中产生的热效应形变对下一个待切开口造成不利的影响)，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D，得到距离dl、d2、d3…dn;筛选出dl、d2、c^..dn中大于等于X的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径(距离阈值X为工艺参数)； III)在切割中开启路径优化线程，在激光 切割机切割时，上位机在tl-t2，t3-t4时间内执行切割线程，在t2-t3，t4-t5时间内执行路径优化线程，在切割线程执行间隔时，上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口，形成切割路径；IV)沿切割路径，切割SMT网板。
实施例4
本发明的另一种切割方法为，一种激光切割SMT网板的方法，激光切割分层路径优化方法分为:对切割文件进行分层、对每层开口进行路径优化。分层策略根据开口的面积比与宽厚比的阈值将待切开口按照阀值由小到大的顺序分为:一层、二层、三层、四层、五层，路径优化时按照一层、二层、三层、四层五层的顺序分别对每层进行优化，既能保证小开口先切大开口后切，又能减少激光头在切割SMT网板时的空走行程。路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值x(在查找过程中剔除距离当前开口过近的开口以避免切割过程中产生的热效应形变对下一个待切开口造成不利的影响)，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D，得到距离dl、d2、d3-dn ;筛选出dl、d2、d3-dn中大于等于x的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径(距离阈值 X为工艺参数)。本方法减少激光切割过程中每层开口切割时切割头的空走行程。
权利要求
1.一种激光切割过程中同步路径优化方法，包括如下几个步骤: I )将SMT网版分层，分层策略为根据开口的面积比的阈值η、宽厚比的阈值m，将SMT网版分为N层，其中，N大于等于2;对每个开口根据其面积比与宽厚比，计算它所处的层； II)路径优化，按照分层的顺序，根据小开口先切大开口后切和减少激光头在切割SMT网板时的空走行程的原则，分别对每层进行路径优化；路径优化采用带限定的贪心算法，设置距离阈值X，选择起始点，然后计算该层中剩余开口与其距离D，得到距离dl、d2、d3…dn;筛选出dl、d2、d3…dn中大于等于X的值，并且在筛选后的值中找出距离最小的开口作为下一个待切开口，依次类推，直至所有开口全部处理完成，形成切割路径； III)在切割中开启路径优化线程，在激光切割机切割时，上位机在tl-t2，t3-t4时间内执行切割线程，在t2-t3，t4-t5时间内执行路径优化线程，在切割线程执行间隔时，上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口，形成切割路径； IV)沿切割路径，切割SMT网板。
2.根据权利要求1所述的激光切割过程中同步路径优化方法，其特征在于N3 3。
3.根据权利要求2所述的激光切割过程中同步路径优化方法，其特征在于N3 4。
4.根据权利要求1所述的激光切割过程中同步路径优化方法，其特征在于在查找过程中剔除距离当前开口过近的开口以避免切割过程中产生的热效应形变对下一个待切开口造成不利的影响 。
全文摘要
本发明涉及一种激光切割过程中同步路径优化方法，主要解决现有技术在激光切割SMT网板过程中，激光切割时路径优化耗时等待的问题，本发明通过采用一种激光切割过程中同步路径优化方法，包括如下几个步骤将SMT网版分层；路径优化，按照分层的顺序，根据小开口先切大开口后切和减少激光头在切割SMT网板时的空走行程的原则，分别对每层进行路径优化；在切割中开启路径优化线程，在切割线程执行间隔时，上位机中开启线程进行路径优化计算，算得下一个待切开口，形成切割路径；沿切割路径，切割SMT网板的技术方案，较好地解决了该问题，可用于激光微加工产业中。
文档编号B23K26/38GK103217925SQ201210016718
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者魏志凌, 宁军, 冯顾问, 李哲峰 申请人:昆山思拓机器有限公司