激光雕刻机多电机负载均衡分配系统及方法与流程

本发明涉及激光雕刻技术领域，特别是一种激光雕刻机多电机负载均衡分配系统及对应的方法。

背景技术：

激光雕刻机具有适用性广、加工精密度高且切割快速的优点，近些年激光加工技术发展迅速，在各行各业中有了广泛的应用。

激光雕刻机主要由五部分组成：机械系统、光学系统、传动系统、控制系统和辅助系统。激光雕刻机通过光学系统的激光器产生激光后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上或直接由激光器产生激光通过聚焦镜照射到加工物品，使加工物品表面受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的融化或者汽化，在机械系统以及传动系统的驱动下配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。其中，机械系统和传动系统通常由直线导轨、皮带、步进电机和若干传动齿轮组成。步进电机通常包括两个以上，传统的控制方法是：每个方向由一个步进电机进行控制，例如，x轴方向由a步进电机控制，y轴方向由b步进电机控制；对于纵向延伸的雕刻图形，传统加工方法通常都是由b步进电机进行y轴方向的运动来控制激光雕刻，从而造成a步进电机工作负荷较低，但b步进电机却超负荷工作，造成b步进电机及对应的y轴传动系统损耗增大，最终导致整体激光雕刻机的雕刻精度降低、可靠性变差，极大的影响了机器的使用寿命。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提供了一种激光雕刻机多电机负载均衡分配系统及方法，其通过对待加工的工件进行分区处理并对驱动电机合理分配加工任务，避免其中任一驱动电机出现超负荷工作，保证了激光雕刻机的雕刻精度和可靠性，提高了机器的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种激光雕刻机多电机负载均衡分配系统，其包括：

分区模块，用于对待加工的工件设置分区边界，得到一个以上的加工区域；

控制器，根据所述加工区域进行加工任务分配；

驱动电机，根据所述加工任务生成对应的运动轨迹；

激光头，与所述驱动电机联动配合，并根据驱动电机的运动轨迹对工件进行雕刻。

优选的，所述的分区模块中，是采用人工自定义方式对所述工件进行分区边界设置和加工区域划分。

或者，还包括图像采集处理模块，其通过对工件进行图像采集，并提取工件的分区边界，根据所述加工区域对所述工件进行加工区域划分；或者，根据传入的加工文件的大小进行计算驱动电机的负荷和加工区域的调整。

优选的，所述的控制器进行加工任务分配，是指根据所述加工区域进行预算得到各个驱动电机的工作负荷，并当所述驱动电机的工作负荷超过预设阈值时，则进行加工区域重新划分或者重新分配加工任务。

进一步的，所述加工任务重新分配，是指对所述驱动电机进行切换，将其中一驱动电机的部分或全部加工任务切换至其中另一驱动电机来执行。

或者，所述的控制器进行加工任务分配，是指根据各个加工区域的属性和/或各个驱动电机的功率进行加工任务分配。

对应的，本发明还提供一种激光雕刻机多电机负载均衡分配方法，其包括以下步骤：

a.对待加工的工件设置分区边界，得到一个以上的加工区域；

b.根据所述加工区域进行加工任务分配；

c.根据所述加工任务生成各个驱动电机的运动轨迹；

d.控制激光头根据所述运动轨迹对工件进行雕刻。

优选的，所述的步骤a中，是采用人工自定义方式对所述工件进行分区边界设置和加工区域划分；或者，根据传入的加工文件的大小进行计算驱动电机的负荷和加工区域的调整；或者，通过对工件进行图像采集，并提取工件的分区边界，根据所述加工区域对所述工件进行加工区域划分。

优选的，所述的步骤b中，是指根据所述加工区域进行预算得到各个驱动电机的工作负荷，并当所述驱动电机的工作负荷超过预设阈值时，则进行加工区域重新划分或者重新分配加工任务。

或者，所述的步骤b中，是指根据各个加工区域的属性和/或各个驱动电机的功率进行加工任务分配。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过对待加工的工件进行分区处理并对驱动电机合理分配加工任务，避免其中任一驱动电机出现超负荷工作，保证了激光雕刻机的雕刻精度和可靠性，提高了机器的使用寿命；

(2)本发明根据图形边界对工件进行加工区域划分，不仅能够便于对驱动电机的负荷均衡分布，而且能够在雕刻过程中让图形边界不会因为切换驱动电机而变模糊或产生段差，使得边缘过渡更平滑。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种激光雕刻机多电机负载均衡分配系统的结构示意图；

图2为本发明一种激光雕刻机多电机负载均衡分配方法的流程简图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的一种激光雕刻机多电机负载均衡分配系统，其包括：

分区模块，用于对待加工的工件设置分区边界，得到一个以上的加工区域；

控制器，根据所述加工区域进行加工任务分配；

驱动电机，根据所述加工任务生成对应的运动轨迹；

激光头，与所述驱动电机联动配合，并根据驱动电机的运动轨迹对工件进行雕刻。

所述分区边界可采用自定义分区边界或者采用自动提取工件的分区边界；具体的，所述的分区模块中，是采用人工自定义方式对所述工件进行分区边界设置和加工区域划分；或者，根据传入的加工文件的大小进行计算驱动电机的负荷和加工区域的调整；或者，还包括图像采集处理模块，其通过对工件进行图像采集，并提取工件的分区边界，根据所述工作区域对所述工件进行加工区域划分。

例如，需要在工件上雕刻两个纵向排列或横向排列的苹果图形，如果同时进行雕刻，则可能导致x轴驱动电机或y轴驱动电机二者之一的工作负荷过大；本发明中，通过识别和提取苹果图形的分区边界，将其划分为两个加工区域，依次对两个加工区域进行分别雕刻，使得x轴驱动电机和y轴驱动电机的负荷均衡。

所述的控制器进行加工任务分配，是指根据所述加工区域进行预算各个驱动电机的工作负荷，并当所述驱动电机的工作负荷超过预设阈值时，则进行重新划分加工区域或者重新分配加工任务。进一步的，所述重新分配加工任务，是指对所述驱动电机进行切换，将其中一驱动电机的部分或全部加工任务切换至其中另一驱动电机来执行。例如，当预算得到x轴驱动电机的工作负荷较大时，可设定x轴驱动电机的部分加工任务由y轴驱动电机来执行，即，在加工任务执行过程中的恰当时机，将x轴驱动电机和y轴驱动电机进行切换，由x轴驱动电机执行y方向的雕刻，由y轴驱动电机执行x方向的雕刻。

或者，所述的控制器进行加工任务分配，是指根据各个加工区域的属性和/或各个驱动电机的功率进行加工任务分配。其驱动电机的切换过程与上述类似，在此不进行赘述。

如图2所示，本发明还提供一种激光雕刻机多电机负载均衡分配方法，其包括以下步骤：

a.对待加工的工件设置分区边界，得到一个以上的加工区域；

b.根据所述加工区域进行加工任务分配；

c.根据所述加工任务生成各个驱动电机的运动轨迹；

d.控制激光头根据所述运动轨迹对工件进行雕刻。

所述的步骤a中，是采用人工自定义方式对所述工件进行分区边界设置和加工区域划分；或者，根据传入的加工文件的大小进行计算驱动电机的负荷和加工区域的调整；或者，是通过对工件进行图像采集，并提取工件的分区边界，根据所述图形边界对所述工件进行加工区域划分。所述的步骤b中，是指根据所述加工区域进行预算得到各个驱动电机的工作负荷，并当所述驱动电机的工作负荷超过预设阈值时，则重新进行加工区域划分或者重新分配加工任务。或者，所述的步骤b中，是指根据各个加工区域的属性和/或各个驱动电机的功率进行加工任务分配。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法实施例而言，由于其与系统实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。并且，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其它实施例的排除，而可用于各种其它组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。