一种激光切割自动寻边方法、系统及设备与流程

本发明涉及激光切割技术领域，更具体的说是涉及一种激光切割自动寻边方法、系统及设备。

背景技术：

激光切割加工是用高功率密度的激光束代替了传统的机械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。使用平面激光切割机对板材进行激光切割的时候，板材放到加工范围后，会与x轴、y轴存在一点的偏差角度。需在切割加工前手动调节切割板材使其和x轴、y轴水平垂直。

而手动操作调整板材的位置，主要存在以下问题：第一，手动操作调板材水平垂直耗时耗力、人工成本较高；第二，板材偏置需要手动调撬板材，由于工作台没有着力点，操作不便；第三，刀条架一般是锥形的，调撬板材容易划伤板材表面，对表面有要求的工件则影响产品质量，甚至无法使用；第四，切割板材面积较大时，需要反复、来回多次调撬板材位置，耗时耗力且加工效率降低；第五，加工板材一般是碳钢板、不锈钢板、铜、铝等金属材料，密度大，重量沉，挪动有危险，易对人身造成伤害。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种激光切割自动寻边方法、系统及设备，能够快速、安全、高效提升校对板材的时间，有效的避免划伤板材和对人体造成伤害。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种激光切割自动寻边方法，包括如下步骤：

s1：将切割头运行到板材加工区域上方，并设置待加工板材的控制参数；

s2：在待加工板材上选定临边的定位点p1、p2和p3；

s3：将切割头运行至定位点位置，切割头沿cnc控制系统预设的运行逻辑进行移动，监测到切割头到达待加工板材的边缘后，切割头停止移动并抬起，锁定当前的坐标位置为板材的轮廓点；按照上述操作，依次通过定位点p1、p2、p3检测得到板材的轮廓点a、b、c；

s4：根据切割头的移动位移计算出切割起始点o；

s5：将切割头运行至o点位置，根据板材的加工参数进行板材切割。

进一步，所述待加工板材的控制参数包括：板材尺寸、留边尺寸、寻边速度和跟随高度。

进一步，所述p1、p2、p3位于所述待加工板材规格尺寸的30％至70％范围内，所述p1点与p2点的连接线与待加工板材的长边相对应的激光切割机床面的y轴平行；所述p3点靠近待加工板材的短边边沿处设置。

进一步，所述步骤s3具体包括：

s31：切割头下落进入随动状态，从p1点开始沿激光切割机床面的x轴负方向寻第1点板材外轮廓边距，在运行到待加工板材边缘时，随动电容电压信号产生突变，随动状态停止运行，切割头沿激光切割机床面的z轴抬起，锁定当前的坐标位置为a点；

s32：切割头运行到p2点，从p2点开始沿激光切割机床面的x轴负方向寻第2点板材外轮廓边距，在运行到待加工板材边缘时，随动电容电压信号产生突变，随动状态停止运行，切割头沿激光切割机床面的z轴抬起，锁定当前坐标位置为b点；

s33：切割头运行到p3点，从p3点开始沿激光切割机床面的y轴负方向寻第3点板材外轮廓边距，在运行到带加工板材边缘时，随动电容电压信号产生突变，随动状态停止运行，切割头沿激光切割机床面的z轴抬起，锁定当前坐标位置为c点。

进一步，所述步骤s5具体包括：所述步骤s5具体包括：切割头自动运行到o点，据轮廓点坐标位置获得待加工板材的边界轮廓及待加工板材的偏转角度，使预先排好导入cnc控制系统的切割图形轨迹调整至与待加工板材的边界轮廓吻合；根据板材的加工参数启动激光切割机进行板材切割。

相应的，本发明还公开了一种激光切割自动寻边系统，包括：切割头随动数控控制模块、定位点标记模块、偏转角度计算模块和监测模块；

切割头随动数控控制模块用于将切割头运行到板材加工区域上方的定位点p1、p2、p3和切割起始点o、控制切割头分别从定位点p1、p2、p3沿定位点的坐标轴负方向运行到板材的轮廓点a点、b点、c点、并控制切割头根据板材的加工参数进行板材切割；

定位点标记模块用于在待加工板材上选定临边的定位点p1、p2和p3，并记录定位点的坐标；

偏转角度计算模块用于根据切割头由定位点p1、p2、p3沿坐标轴负方向到a点、b点、c点的移动位移计算出切割起始点o，同时计算出偏转角度θ，使切割图形轨迹吻合加工板材外轮廓，并记录切割起始点o的坐标；

监测模块用于监测到切割头到达待加工板材的外轮廓后，向切割头控制模块发送信号，控制切割头停止移动，检测切割头运行出加工板材的外轮廓是否正常停止运行。

相应的，本发明还公开了一种激光切割自动寻边设备，包括：

存储器，用于存储计算机运行、加工程序及激光切割自动寻边方法；

处理器，用于执行所述计算机程序及激光切割自动寻边方法，以实现如上文任一项所述激光切割自动寻边方法的步骤。

对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提出的一种激光切割自动寻边方法、系统及设备，具有自动定位和寻边功能，在进行激光切割之前，预设板材尺寸、留边尺寸、寻边速度、跟随高度；在待加工板材上选定定位点p1、p2和p3，切割头从p1点开始寻第1点边距、从p2点开始寻第2点边距、从p3点开始寻第3点边距，寻边结束后根据a、b、c三点定位计算出切割起始点o和板材轮廓；调整切割图形轨迹和待加工板材吻合；设置好加工条件等，即可开始切割板材。

本发明相较于现有技术中的手工挪动板材的方式，在校对板材时操作安全、快捷、高效，并能够有效避免板材划伤工作人员的情况，提高工作人员的工作安全系数。另外，本发明可根据客户需求从左下、右下、右上、左上四个方向开始寻边。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

附图1是激光切割自动寻边方法实施例一的方法流程图。

附图2是激光切割自动寻边方法实施例二的方法流程图。

附图3是激光切割自动寻边系统示意图。

附图4是激光切割自动方法的三点寻边示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

实施例一：

如图1所示的一种激光切割自动寻边方法，包括如下步骤：

s1：将切割头运行到板材加工区域上方，使切割头在板材规格尺寸的30％到70％安全范围以内，并设置待加工板材的控制参数：如寻边高度、寻边速度、寻边范围等。

s2：在待加工板材上选定临边的定位点p1、p2和p3，要求在板材规格尺寸的30％到70％安全范围以内定位以上三点，系统逻辑以此安全系数记录相关定位逻辑。

s3：直接将切割头运行至定位点位置p1，作为标记点记录，点击自动寻边功能开始自动运行，系统根据预设的逻辑关系和相关寻边参数，并分别沿定位点p1、p2、p3的坐标轴负方向进行从板材内往板材边缘的移动，直到检测到对应的板材外轮廓a点、b点、c点；其中，系统在监测到切割头到达待加工板材的边缘后，切割头停止移动并自动抬起，根据预设的逻辑关系进行下一步的路径运行。

s4：根据切割头的移动位移检测到的a点和b点得到ab连线，根据c点计算出垂直于ab连线的另一条线，根据两线的交叉点获得切割起始点o；同时使切割图形轨迹偏转已计算出的待加工板材的偏转角度，使切割图形轨迹吻合板材的外轮廓，即加工区域和板材区域吻合。

s5：切割头根据得出的o点自动运行至o点位置坐标，根据选中的加工图形轨迹，同时根据板材的加工参数进行板材切割。

实施例二：

如图2所示的一种激光切割自动寻边方法，包括如下步骤：

s1：将切割头运行到板材加工区域上方，并设置待加工板材的板材尺寸、留边尺寸、寻边速度和跟随高度。

s2：在待加工板材上选定临边的定位点p1、p2和p3。

其中，所述p1点和p2点临近待加工板材的左边沿设置，p1点与p2点的连接线与激光切割机床面的y轴平行；所述p3点临近待加工板材的下边沿设置。p1点为切割头进行寻边的起始点，系统自动保存将其为寻边起始点。所述p1点和p2点临近在待加工板材的左边沿设置，要求在板材规格尺寸的百分之三十到百分之七十安全范围以内定位以上三点，系统逻辑也会以此安全系数记录运算相关定位逻辑。

s3：自动寻边功能操作执行后，切割头随动下落，从p1点开始往激光切割机床面上加工板材的x轴负方向寻第1点板材外轮廓边距，在随动状态下运行到待加工板材边缘，随动电容电压信号产生突变，反馈到切割头随动单元控制部分，随动停止运行，切割头立即抬起，板材外轮廓第一点a点的寻边定位结束。

s4：切割头抬起状态，运行路径位置由外到内运行到板材区域内预设位置，即运行至系统坐标系预设位置p2点；切割头再次开始随动，根据cnc控制系统设定的运行逻辑沿着机床x轴及y轴形成的坐标系运行；即从p2点开始往激光切割机床面上加工板材的x轴负方向寻第2点板材外轮廓边距，随动状态运行到待加工板材边缘，随动电容电压信号产生突变，反馈到切割头随动单元控制部分，随动停止运行，切割头立即抬起板材外轮廓第二点b点的寻边定位结束。

s5：切割头抬起状态，运行路径位置由外到内运行到板材区域内预设位置，即运行至系统坐标系预设位置p3点；切割头再次开始随动，根据cnc控制系统设定的运行逻辑沿着机床x轴及y轴形成的坐标系运行；即从p3点开始往激光切割机床面上加工板材的y轴负方向寻第3点板材外轮廓边距，随动状态运行到带加工板材边缘，随动电容电压信号产生突变，反馈到切割头随动单元控制部分，随动停止运行，切割头立即抬起，板材外轮廓第三点c点寻边定位结束。

步骤s3-s5完成后，ab连线即为板材的左侧外轮廓，与激光切割机床面的y轴存在一定的偏转角度θ；c点位于板材下边沿的外轮廓。

s6：三点寻边结束后，根据三点定位计算出切割起始点o。根据上述步骤得出a点、b点、c点位置坐标信息，以a点坐标信息为(0,0)坐标，则b点坐标位置信息为(xb-xa，yb-ya),偏转角度根据正弦余弦定理计算得出：tanθ＝(xb-xa)/(yb-ya)，得出偏转角度θ。

如图4所示，通过上述步骤s3-s6，完成了三点寻边，并计算出切割起始点o的具体位置以及切割图形轨迹的偏转角度θ的数值。

s7：切割头自动运行到o点，根据定位结果计算的待加工板材的偏转角度，调整切割图形轨迹，使切割图形吻合板材规格外轮廓；根据已设定的板材的加工工艺参数启动激光切割机进行板材切割加工。

基于上述方法，本发明还提供了一种激光切割自动寻边系统，如图3所示，包括：切割头随动数控控制模块、定位点标记模块、偏转角度计算模块和监测模块；

切割头随动数控控制模块用于将切割头运行到板材加工区域上方的定位点p1、p2、p3和切割起始点o、控制切割头分别从定位点p1、p2、p3沿定位点的坐标轴负方向运行到板材的轮廓点a点、b点、c点、并控制切割头根据板材的加工参数进行板材切割。

定位点标记模块用于在待加工板材上选定临边的定位点p1、p2和p3，并记录定位点的坐标。

偏转角度计算模块用于根据切割头由定位点p1、p2、p3沿坐标轴负方向到a点、b点、c点的移动位移计算出切割起始点o，同时计算出偏转角度θ，使切割图形轨迹吻合加工板材外轮廓，并记录切割起始点o的坐标。

监测模块用于监测到切割头到达待加工板材的外轮廓后，向切割头控制模块发送信号，控制切割头停止移动，检测切割头运行出加工板材的外轮廓是否正常停止运行。

本发明还提供了一种激光切割自动寻边设备，包括：

存储器，用于存储计算机运行、加工程序及激光切割自动寻边方法；

处理器，用于执行所述计算机程序及激光切割自动寻边方法，以实现如上文任一项所述激光切割自动寻边方法的步骤。

在上述基础上，通过本发明能够使用平面激光切割机进行板材的自动寻边切割，以待加工板材和二维坐标的偏转角度，得出加工图形的偏转角度，使加工图形轨迹和待加工板材外轮廓吻合。具体的操作过程为：

1.将待加工板材放置在工作台面切割范围以内，并运行到切割头加工区域范围内；2、将切割头运行到板材加工区域上方，保证切割头随动、数控运行功能可正常使用；3、启用或打开寻边功能界面，启用自动寻边功能，定位方式为自动；4、根据加工板材的规格，设置好板材尺寸、留边尺寸、寻边速度、跟随高度等参数，以及开启寻边结束后回o点、加工结束后清除寻边数据的功能；5、在待加工板材上选定板材规格尺寸的百分之三十到百分之七十安全范围以内的定位点p1、p2和p3，将切割头运行定位到p1点，并保存为标记点，即寻边起始点；选中加工图形后开始选择自动寻边功能开始寻边；6、选中加工图形；7、点击开始寻边：切割头下落进入随动状态，根据cnc控制系统设定的运行逻辑沿着机床x轴及y轴形成的坐标系运行；依次通过定位点p1、p2、p3检测得到板材的轮廓点a、b、c；8、三点寻边结束后，计算得到通过c点且垂直于ab连线的直线，该直线与ab连线的交叉点即为板材切割起点o点；ab连线为一边，c点位于另一边，形成待切割物的轮廓。根据上述步骤得出a点、b点、c点位置坐标信息，以a点坐标信息为(0,0)坐标，则b点坐标位置信息为(xb-xa，yb-ya),通过计算得出待加工板材的偏转角度θ；系统根据板材外轮廓寻边的结果和机床水平垂直的偏差定位，自动计算出偏转角度，然后在系统则自动将选中的切割图形旋转对应的角度，使切割图形区域和板材外轮廓自动吻合；9、根据设置好的加工条件：加工图形轨迹、加工工艺参数、加工材料数量等相关参数等，即可开始切割板材。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

以上，结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。