一种运动控制方法、装置及计算机可读存储介质与流程

1.本技术涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种运动控制方法、装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在激光加工领域中，当设置好激光器的加工矢量图后，激光器需要先保持不出光状态从初始位置空程运动至加工矢量图的起始加工位置，然后激光器保持出光状态从该起始加工位置出发进行加工运动。对于各加工矢量图，其上实际具有多个可选的起始加工位置，然而，相关技术中通常采用固定的起始加工位置进行加工，加工灵活性较差，在复杂加工场景下的加工效果无法得到保证。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种运动控制方法、装置及计算机可读存储介质，至少能够解决相关技术中采用固定的起始加工位置进行加工，加工灵活性较差，在复杂加工场景下的加工效果无法得到保证的问题。
4.本技术实施例第一方面提供了一种运动控制方法，应用于设置有激光器的激光加工设备，包括：
5.获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对所述可用加工运动起点相应获取所述加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量；
6.基于空程运动起点与各所述可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各所述空程轨迹矢量与相应所述起始加工轨迹矢量之间的夹角；
7.基于夹角度数从所有所述起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量；
8.参考所述目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对所述激光器进行运动控制。
9.本技术实施例第二方面提供了一种运动控制装置，应用于设置有激光器的激光加工设备，包括：
10.获取模块，用于获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对所述可用加工运动起点相应获取所述加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量；
11.计算模块，用于基于空程运动起点与各所述可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各所述空程轨迹矢量与相应所述起始加工轨迹矢量之间的夹角；
12.选择模块，用于基于夹角度数从所有所述起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量；
13.控制模块，用于参考所述目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对所述激光器进行运动控制。
14.本技术实施例第三方面提供了一种电子装置，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述本技术实施
例第一方面提供的运动控制方法中的各步骤。
15.本技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述本技术实施例第一方面提供的运动控制方法中的各步骤。
16.由上可见，根据本技术方案所提供的运动控制方法、装置及计算机可读存储介质，获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对可用加工运动起点相应获取加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量；基于空程运动起点与各可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角；基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量；参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行运动控制。通过本技术方案的实施，参考各起始加工轨迹与相应空程轨迹的夹角来适应性选择起始加工方向和位置，加工灵活性更强，保证了复杂加工场景下的加工效果。
附图说明
17.图1为本技术第一实施例提供的运动控制方法的流程示意图；
18.图2为本技术第一实施例提供的一种加工矢量图；
19.图3为本技术第一实施例提供的夹角定义示意图；
20.图4为本技术第二实施例提供的运动控制装置的程序模块示意图；
21.图5为本技术第三实施例提供的电子装置的结构示意图。
具体实施方式
22.为使得本技术的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.为了解决相关技术中采用固定的起始加工位置进行加工，加工灵活性较差，在复杂加工场景下的加工效果无法得到保证的问题，本技术第一实施例提供了一种运动控制方法，应用于设置有激光器的激光加工设备，该激光加工设备可以是激光打标设备、激光切割设备，如图1为本实施例提供的运动控制方法的基本流程图，该运动控制方法包括以下的步骤：
24.步骤101、获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对可用加工运动起点相应获取加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量。
25.具体的，在实际应用中，激光器按照加工矢量图在材料上加工出相应图形，而加工矢量图上通常并非仅具有唯一的加工运动起点(也即加工起始点)，并且从同一加工运动起点出发通常也并非仅具有唯一的起始加工轨迹。如图2所示为本实施例提供的一种加工矢量图，该加工矢量图上具有a、b、c、d四个可用加工运动起点，当然，在实际应用中，上述四个可用加工运动起点仅是理论上可用，而并非全部在实际上可用，为了降低数据处理量，进一步还可以参考激光器的初始位置在理论上可用的加工运动起点中进一步进行筛选，就近选择部分加工运动起点作为最终确定的可用加工运动起点；在图2中，针对每个加工运动起点
均具有两种起始加工轨迹(也即加工矢量图上从加工运动起点出发后最先开始加工的一段轨迹)，例如针对a点具有a1和a2两种起始加工轨迹，为这两种起始加工轨迹分别赋予方向则可得到起始加工轨迹矢量，例如为a1赋予垂直向下的方向，且为a2赋予水平向右的方向。
26.步骤102、基于空程运动起点与各可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角。
27.具体的，在实际应用中，一次完成的加工任务涉及空程运动和加工运动两方面，空程运动是指激光器不出光运动到加工位置的运动过程，而加工运动是指激光器出光加工图形的运动过程。在加工单个图形时，空程运动起点也即激光器的初始位置，而在连续加工多个图形时，空程运动的起点还可以是激光器加工完成上一图形时的终止位置。如图3所示为本实施例提供的夹角定义示意图，图中点e表示空程运动起点，e1表示空程轨迹，为该空程轨迹赋予朝向加工运动起点a的方向得到空程轨迹矢量，图3(a)表示空程轨迹矢量与图2中起始加工轨迹a1对应的起始加工轨迹矢量的夹角θ，图3(b)表示空程轨迹矢量与图2中起始加工轨迹a2对应的起始加工轨迹矢量的夹角θ。
28.在本实施例一些实施方式中，上述在起始加工轨迹矢量的轨迹形态为不规则形态时，计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角的步骤，包括：在起始加工轨迹矢量接近加工运动起点的一端提取规则度满足要求的目标矢量线段；采用目标矢量线段，计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角。
29.具体的，在实际应用中，加工轨迹有可能是不规则轨迹，而夹角通常则是两条相交直线所呈角度，由此，本实施例可以在加工轨迹近起点端提取一近似直线的轨迹线段，然后计算空程轨迹与该轨迹线段的夹角，作为空程轨迹矢量与起始加工轨迹矢量之间的夹角。
30.步骤103、基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量。
31.具体的，本实施例基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量的具体实现方式包括但不限于以下两种：
32.方式一、从所有起始加工轨迹矢量中，选择与空程轨迹矢量之间夹角度数最大的目标起始加工轨迹矢量。
33.具体的，在实际应用中，激光器在到达起始加工位置后，在起始加工位置参考一去抖动延时(消除抖动影响的延时)进行停留，使激光加工时的加工轨迹不发生抖动。然而，实际加工场景下的加工数据较多时，空程运动的次数也相应较多，所引入的去抖动延时将会非常大，对加工效率会造成较大影响。基于此，相关技术中若未提高加工效率仅能在一定程度上缩减去抖动延时，那么则会存在抖动影响不能完全被克服的情况。
34.应当说明的是，在实际加工过程中，当空程轨迹矢量与起始加工轨迹矢量之间所呈夹角越小，空程运动方向与起始加工运动方向的偏离度越大，空程运动所产生的激光器抖动对后续加工运动的影响越大，从而要求更大的去抖动延时，基于此构思，本实施例选择与空程轨迹矢量夹角最大的起始加工轨迹矢量的起点作为加工切入点、矢量方向作为加工方向，由此所要求的去抖动延时相对最低，即使在实际加工场景下所固定设定的去抖动延时较低时，也能尽量在最大程度上消除抖动影响，保证激光加工效果。
35.请继续参阅图3，图3(a)中所呈夹角为一接近50
°
的锐角，图3(b)中所呈夹角为一接近140
°
的钝角，那么图3(b)中加工轨迹a2的加工运动趋势更为接近于空程轨迹e1的空程运动趋势，空程运动对加工运动造成的抖动影响较小，理论上所要求的去抖动延时更低。
36.方式二，将各夹角度数与相应空程轨迹矢量的矢量长度输入至预设综合指标计算公式，并从所有起始加工轨迹矢量中选择综合指标计算结果最大的目标起始加工轨迹矢量。其中，综合指标计算公式表示为：r＝m*θ+n/l，r表示综合指标计算结果，m表示角度系数，n表示长度系数，m、n的取值均大于0，θ表示夹角度数，l表示矢量长度。
37.具体的，在实际应用中，影响加工效率的因素不仅是去抖动延时，空程运动的距离也是重要考量因素，在实际应用中，空程运动距离越长加工效率越低，由此，本实施例综合考虑夹角度数和空程轨迹长度来选择合理的起始加工轨迹矢量，通过本实施例上述综合指标计算公式，旨在选择与空程轨迹矢量组成的夹角度数尽量大的起始加工轨迹矢量，与此同时该空程轨迹矢量的矢量长度还要尽量短，以兼顾加工效率和加工效果。
38.在本实施例一些实施方式中，上述选择与空程轨迹矢量之间夹角度数最大的目标起始加工轨迹矢量的步骤之后，还包括：基于夹角度数计算激光器所需的实际去抖动延时；控制激光器空程运动至相应加工运动起点后，停顿实际去抖动延时相应的时长。
39.具体的，在实际应用中，相关技术针对消除抖动影响所设定的去抖动延时通常仅是一个固定延时，且该固定延时可能为了保证最大程度消除抖动影响而设定的比较大，而在部分运动场景下实际上并不需要如此长的去抖动延时，那么则不可避免的会导致无谓的停顿。基于此，本实施例根据空程轨迹矢量与起始加工轨迹矢量的夹角来适应性设定去抖动延时，通过动态调整去抖动延时来使之适应实际运动场景，通过这种方式，可以自动把不需要太多延时的地方的延时降到最低，把需要延时的地方自动加入足够的延时，既节约了时间又保证了效果。
40.进一步地，在本实施例一些实施方式中，上述基于夹角度数计算激光器所需的实际去抖动延时的步骤，具体包括：将夹角度数输入至预设延时计算公式，计算激光器所需的实际去抖动延时；其中，延时计算公式表示为：t2＝t1*(1+kcosθ)；θ表示夹角度数，k表示调节系数，t2表示实际去抖动延时，t1表示90
°
夹角相应的标准去抖动延时。
41.具体的，本实施例的k的取值通常为1，t1是默认设置的固定延时，通常是加工轨迹矢量与空程轨迹矢量的夹角呈直角的情况下相应所需的延时，通过上述延时计算公式，当夹角为90
°
时，所计算的实际去抖动延时也即默认设置的固定延时，当夹角为180
°
时，t2＝0；当夹角接近0
°
时，t2＝2t1。
42.步骤104、参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行运动控制。
43.具体的，本实施例根据空程运动起点以及实际选取的目标起始加工轨迹矢量相应的加工运动起点，对激光器进行空程运动控制，并且，根据目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行加工运动控制。由此，本实施例对待加工数据进行前瞻管理，计算空程之后的待加工数据，按照与空程轨迹所呈夹角来适应性选择加工切入点，提高了加工灵活性，以使复杂加工场景下的加工效果得到保证。
44.在本实施例一些实施方式中，上述选择与空程轨迹矢量之间夹角度数最大的目标起始加工轨迹矢量的步骤之后，还包括：基于目标起始加工轨迹矢量与空程轨迹矢量之间的夹角度数，确定目标空程运动速度。相应的，上述参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行运动控制的步骤，包括：参考目标空程运动速度以及目标起始加工轨迹矢量的加工运动起点，对激光器进行空程运动控制，参考目标起始加工
轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行加工运动控制。
45.具体的，在实际应用中，激光器空程运动的运动速度也是影响加工效率的重要因素，若空程运动速度越快，则耗时越短，整体加工效率越高。基于此，在去抖动延时固定设置的情况下，可以动态设定空程运动速度，空程运动速度与夹角度数正相关，当起始加工轨迹与空程轨迹矢量之间的夹角越大时，说明抗抖动影响的空间较大，那么则可以提高空程运动速度，保证加工效率；反之，当起始加工轨迹与空程轨迹矢量之间的夹角越小时，说明抗抖动影响的空间较小，那么则可以降低空程运动速度，降低抖动影响，保证加工效果。
46.在本实施例一些实施方式中，上述基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量的步骤之后，还包括：将目标起始加工轨迹矢量与加工矢量图的图像特征关联记录于索引数据库中；在接收到新加工任务时，根据新获取的加工矢量图的图像特征查询索引数据库，获取相应的目标起始加工轨迹矢量。
47.具体的，在本实施例中，可以针对所有按照前述算法进行运动控制规划的加工矢量图，记录加工矢量图与运动控制规划结果的关联关系，并保存在数据库中，在后续加工过程中，针对新加工任务的加工矢量图，可以先根据图像特征查询数据库，确定此前是否针对相似加工矢量图规划过运动数据，若是，则直接调用数据库中相似加工矢量图的运动数据，来作为新加工任务的运动控制参考，反之，则针对新加工任务的加工矢量图，从前述步骤101开始执行完整运动控制算法，由此可以有效降低数据处理量。
48.基于上述本技术实施例的技术方案，获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对可用加工运动起点相应获取加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量；基于空程运动起点与各可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角；基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量；参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行运动控制。通过本技术方案的实施，参考各起始加工轨迹与相应空程轨迹的夹角来适应性选择起始加工方向和位置，加工灵活性更强，保证了复杂加工场景下的加工效果。
49.图4为本技术第二实施例提供的一种运动控制装置。该运动控制装置可用于实现前述实施例中的运动控制方法。如图4所示，该运动控制装置主要包括：
50.获取模块401，用于获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对可用加工运动起点相应获取加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量；
51.计算模块402，用于基于空程运动起点与各可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角；
52.选择模块403，用于基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量；
53.控制模块404，用于参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行运动控制。
54.在本实施例的一些实施方式中，在起始加工轨迹矢量的轨迹形态为不规则形态时，上述计算模块具体用于：在起始加工轨迹矢量接近加工运动起点的一端提取规则度满足要求的目标矢量线段；采用目标矢量线段，计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角。
55.在本实施例的一些实施方式中，上述选择模块具体用于：从所有起始加工轨迹矢
量中，选择与空程轨迹矢量之间夹角度数最大的目标起始加工轨迹矢量。在本实施例的另一些实施方式中，上述选择模块具体用于：将各夹角度数与相应空程轨迹矢量的矢量长度输入至预设综合指标计算公式，并从所有起始加工轨迹矢量中选择综合指标计算结果最大的目标起始加工轨迹矢量；其中，综合指标计算公式表示为：r＝m*θ+n/l，r表示综合指标计算结果，m表示角度系数，n表示长度系数，m、n的取值均大于0，θ表示夹角度数，l表示矢量长度。
56.在本实施例的一些实施方式中，上述计算模块还用于：基于夹角度数计算激光器所需的实际去抖动延时。相应的，上述控制模块还用于：控制激光器空程运动至相应加工运动起点后，停顿实际去抖动延时相应的时长。
57.进一步地，在本实施例的一些实施方式中，上述计算模块在执行基于夹角度数计算激光器所需的实际去抖动延时的功能时，还用于：将夹角度数输入至预设延时计算公式，计算激光器所需的实际去抖动延时；其中，延时计算公式表示为：t2＝t1*(1+kcosθ)；θ表示夹角度数，k表示调节系数，t2表示实际去抖动延时，t1表示90
°
夹角相应的标准去抖动延时。
58.在本实施例的一些实施方式中，该运动控制装置还包括：确定模块，用于基于目标起始加工轨迹矢量与空程轨迹矢量之间的夹角度数，确定目标空程运动速度。相应的，上述控制模块具体用于：参考目标空程运动速度以及目标起始加工轨迹矢量的加工运动起点，对激光器进行空程运动控制，参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行加工运动控制。
59.在本实施例的一些实施方式中，该运动控制装置还包括：记录模块，用于将目标起始加工轨迹矢量与加工矢量图的图像特征关联记录于索引数据库中。相应的，上述获取模块还用于：在接收到新加工任务时，根据新获取的加工矢量图的图像特征查询索引数据库，获取相应的目标起始加工轨迹矢量。
60.应当说明的是，第一实施例中的运动控制方法均可基于本实施例提供的运动控制装置实现，所属领域的普通技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，本实施例中所描述的运动控制装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
61.根据本实施例所提供的运动控制装置，获取加工矢量图上的所有可用加工运动起点，并针对可用加工运动起点相应获取加工矢量图上的所有起始加工轨迹矢量；基于空程运动起点与各可用加工运动起点得到多个空程轨迹矢量，并计算各空程轨迹矢量与相应起始加工轨迹矢量之间的夹角；基于夹角度数从所有起始加工轨迹矢量中选择目标起始加工轨迹矢量；参考目标起始加工轨迹矢量的矢量方向以及相应加工运动起点，对激光器进行运动控制。通过本技术方案的实施，参考各起始加工轨迹与相应空程轨迹的夹角来适应性选择起始加工方向和位置，加工灵活性更强，保证了复杂加工场景下的加工效果。
62.请参阅图5，图5为本技术第三实施例提供的一种电子装置。该电子装置可用于实现前述实施例中的运动控制方法。如图5所示，该电子装置主要包括：
63.存储器501、处理器502、总线503及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序，存储器501和处理器502通过总线503连接。处理器502执行该计算机程序时，实现前述实施例中的运动控制方法。其中，处理器的数量可以是一个或多个。
64.存储器501可以是高速随机存取记忆体(ram，random access memory)存储器，也可为非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器501用于存储可执行程序代码，处理器502与存储器501耦合。
65.进一步的，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是设置于上述各实施例中的电子装置中，该计算机可读存储介质可以是前述图5所示实施例中的存储器。
66.该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述实施例中的运动控制方法。进一步的，该计算机可存储介质还可以是u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
67.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
68.作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
69.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
70.集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
71.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本技术所必须的。
72.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
73.以上为对本技术所提供的运动控制方法、装置及计算机可读存储介质的描述，对于本领域的技术人员，依据本技术实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。