激光切割控制方法、系统、计算机装置和可读存储介质与流程

1.本技术涉及激光切割技术领域，尤其是涉及基于激光切割控制方法、系统、计算机装置和可读存储介质。


背景技术：

2.激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开的一种切割工艺。激光切割目前主要分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。
3.当前行业普遍存在如下情况，在切割管材过程中，如果遇到拐角，弧线，r角等情况时，通常采用插补方式(很多细小线段)进行拟合轨迹，导致切割速度减缓，在切割速度变化的同时，却没有对激光能量进行精确的控制，进而存在切割效果较差的问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本技术提供了激光切割控制方法、系统、计算机装置和可读存储介质。
5.第一方面，本技术提供的激光切割控制方法，采用如下的技术方案：激光切割控制方法，包括：获取待切割工件对应的待切割轨迹；按照线段线型将所述待切割轨迹切分为若干轨迹线段；所述线型包括直线段线型和曲线段线型；针对各所述轨迹线段，生成与该轨迹线段对应的人机交互界面；基于所述人机交互界面接收外部输入信息；所述外部输入信息包括切割速度以及与所述切割速度对应的激光功率；基于所述外部输入信息，生成速度能量曲线；利用各所述轨迹线段对应的速度能量曲线，控制对所述待切割工件的切割。
6.通过采用上述技术方案：在对待切割工件的每一条轨迹线段进行激光切割的过程中，可利用对应生成的速度能量曲线，对机床设备所采用的切割速度和/或切割能量进行动态调整，避免在切割速度变化时未能对应调节切割能量导致的切割效果较差的问题。
7.可选的，所述基于所述外部输入信息，生成速度能量曲线包括：根据接收到的至少三组切割速度与激光功率之间的对应关系，进行曲线平滑处理，生成所述速度能量曲线。
8.通过采用上述技术方案，对于机床设备的操作人员或者技术人员，可充分利用其切割经验，自动生成对应的控制参数，以实现切割控制，有利于充分借鉴相关操作人员或者技术人员的工作经验，保证切割效果；同时相关操作人员或者技术人员只需要针对某些重要轨迹点(例如拐点、起始点、中间点、最终点等)预设切割速度和激光功率即可，无需针对
整条轨迹的所有轨迹点进行预设，有利于降低工作量。
9.可选的，在所述基于所述根据接收到的至少三组切割速度与激光功率之间的对应关系，进行曲线平滑处理时，还包括：将切割速度最小与切割速度最大各自对应的两组对应关系，作为所述速度能量曲线的两个端点。
10.通过采用上述技术方案，通过预先确定拟合曲线的端点，有利于提高拟合效率。
11.可选的，所述外部输入信息还包括平滑算法；所述进行曲线平滑处理包括：调用所述平滑算法，对所述接收到的至少三组切割速度与激光功率之间的对应关系进行曲线平滑处理。
12.通过采用上述技术方案，有利于充分利用相关操作人员或者技术人员的切割经验，一方面有利于提高拟合效率，另一方面对于提高拟合曲线的精度有积极作用。
13.可选的，在所述基于所述人机交互界面接收外部输入信息后，还包括：控制将所述外部输入信息在所述人机交互界面的第一设定展示区进行展示；在接收对所述外部输入信息的读取指令时，基于所述外部输入信息，生成速度能量曲线，并控制所述速度能量曲线在所述人机交互界面的第二设定展示区进行展示。
14.通过采用上述技术方案，便于直观查看相应重要轨迹点的预设信息和自动生成的速度能量曲线。
15.可选的，所述利用各所述轨迹线段对应的速度能量曲线，控制对所述待切割工件的切割包括：确定当前切割轨迹点的坐标位置信息；根据所述坐标位置信息，按照预设机制确定对应的目标切割速度；根据所述速度能量曲线，确定与所述目标切割速度匹配的目标激光功率；基于所述目标切割速度与所述目标激光功率生成切割控制信号，以控制对所述轨迹线段进行切割。
16.通过采用上述技术方案，有利于筛选到与当前切割轨迹点更佳的切割控制参数(目标切割速度与目标激光能量)，有利于提升整体切割效果。
17.可选的，所述预设机制包括：根据各所述轨迹线段对应的速度能量曲线，从所述速度能量曲线上选取可用于切割的最小速度值和最大速度值，将所述最小速度值作为所述轨迹线段上起始点和最终点的切割速度值，将所述最大速度值作为所述轨迹线段上中间点的切割速度值，以构建得到位置速度曲线；所述根据所述坐标位置信息，按照预设机制确定对应的目标切割速度包括：根据所述位置速度曲线，确定与所述坐标位置信息对应的第一切割速度，作为所述目标切割速度。
18.通过采用上述技术方案，有利于筛选到与当前切割轨迹点位置信息更匹配的切割速度，从而有利于保证后续处理得到的切割控制参数的准确性。
19.第二方面，本技术提供的激光切割控制系统，采用如下的技术方案：激光切割控制系统，包括：轨迹获取模块，用于获取待切割工件对应的待切割轨迹；轨迹切分模块，用于按照线段线型将所述待切割轨迹切分为若干轨迹线段；所述
线型包括直线段线型和曲线段线型；界面控制模块，用于针对各所述轨迹线段，生成与该轨迹线段对应的人机交互界面；输入管理模块，用于基于所述人机交互界面接收外部输入信息；所述外部输入信息包括切割速度以及与所述切割速度对应的激光功率；数据处理模块，用于基于所述外部输入信息，生成速度能量曲线；切割控制模块，用于利用各所述轨迹线段对应的速度能量曲线，控制对所述待切割工件的切割。
20.通过采用上述技术方案，提供了能执行实现上述激光切割控制方法的系统。
21.第三方面，本技术提供的计算机装置，采用如下的技术方案：计算机装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述激光切割控制方法。
22.通过采用上述技术方案，提供了能执行实现上述激光切割控制方法的计算机装置。
23.第四方面，本技术提供的计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行时实现上述激光切割控制方法。
24.通过采用上述技术方案，提供了激光切割控制方法的计算机程序的载体。
25.综上所述，本技术包括以下至少有益技术效果：1.在对待切割工件的每一条轨迹线段进行激光切割的过程中，可利用对应生成的速度能量曲线，对机床设备所采用的切割速度和/或切割能量进行动态调整，避免在切割速度变化时未能对应调节切割能量导致的切割效果较差的问题。
26.2.对于机床设备的操作人员或者技术人员，可充分利用其切割经验，自动生成对应的切割控制参数，以实现切割控制，有利于充分借鉴相关操作人员或者技术人员的工作经验，保证切割效果；同时相关操作人员或者技术人员只需要针对某些重要轨迹点(例如拐点、起始点、中间点、最终点等)预设切割速度和激光功率即可，无需针对整条轨迹的所有轨迹点进行预设，有利于降低工作量。
附图说明
27.图1是本技术实施例中激光切割控制方法的流程框图；图2是本技术实施例中人机交互界面示意图；图3是本技术实施例中利用速度能量曲线控制切割的方法流程框图；图4是本技术实施例中位置速度曲线生成方法的流程框图；图5是本技术实施例中激光切割控制系统的结构框图；附图标记说明：21、第一设定展示区；22、第二设定展示区；51、轨迹获取模块；52、轨迹切分模块；53、界面控制模块；54、输入管理模块；55、数据处理模块；56、切割控制模块。
具体实施方式
28.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-5及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
29.本技术实施例公开一种激光切割控制控制方法。
30.参考图1，激光切割控制方法包括以下步骤：a110：获取待切割工件对应的待切割轨迹；待切割工件可以是各种形状、各种材料的工件；只要能够适用于激光切割即可。例如厚度适宜的不锈钢、铝、铜、铁等板材或者管材。
31.待切割轨迹通常是根据加工需求预先配置的，存储于相应存储器中，机床设备可基于通讯连接调用获取待切割工件对应的待切割轨迹。
32.待切割轨迹可以是连续闭合轨迹(形成围合图形)，也可以是连续不闭合轨迹(一条直线、曲线、折线等)，或者不连续的多条轨迹(例如多条间断的直线、曲线等)。
33.a120：按照线段线型将待切割轨迹切分为若干轨迹线段；其中线型包括直线段线型和曲线段线型；若干轨迹线段可理解为至少一条轨迹线段。
34.待切割轨迹可能包含多条轨迹线段。
35.轨迹线段的线型分为直线段线型和曲线段线型。
36.应当理解的是，将待切割轨迹切分为若干轨迹线段后，构成该待切割轨迹的各轨迹线段按照收尾相连的顺序可拼接得到该待切割轨迹。
37.a130：针对各轨迹线段，生成与该轨迹线段对应的人机交互界面；本实施例中，一轨迹线段对应一人机交互界面，以供相关操作人员或者技术人员个性化预设相关切割控制参数，以充分利用经验性数据，从而更好地满足相应场景下的实用需求。
38.应当理解的是，人机交互界面是指人与计算机系统之间的通信媒体或手段，计算机可基于此向人提供信息展示以及获取人的输入信息，实现交互。例如可通过触控屏等方式展示。
39.a140：基于人机交互界面接收外部输入信息；外部输入信息包括切割速度以及与切割速度对应的激光功率；应当理解是，外部信息的输入方式可采用现有任意方式，包括但不限于通过触控屏输入、键盘输入等，本实施例对此不做限制。
40.针对待切割轨迹上的切割线段，基于所对应的人机交互界面，相关操作人员或者技术人员，可在对应人机交互界面上，基于切割经验，针对关键性轨迹点预设切割控制参数，具体包括该轨迹点对应的切割速度与激光功率，以实现对该轨迹线段的切割控制。
41.其中，关键轨迹点包括但不限于该轨迹线段上的起始点、中间点、最终点等。不同类型的待切割工件，或者相同类型的不同轨迹路径，不同的切割要求等，其对应的关键轨迹点可能都是不同的，这都是基于相关操作人员或者技术人员的经验性法则具体确定的；同时，具体所预设的切割速度和激光功率，也是基于相关操作人员或者技术人员的经验性法则具体确定的。
42.本实施例的关键在于基于轨迹切分的思想，以轨迹线段为对象，提供一种激光切割的人为控制路径，对于不同工件类型、材料类型、不同加工需求或者不同环境因素，加工质量可能参差不齐，这就导致机床设备对于加工条件有一定限制，尤其是针对加工精度本身不高(小微型企业基于成本考虑往往购买的并不是最先进最昂贵的设备，而是基本满足企业生产需求，且价格相对便宜的切割设备)的机床设备，且在恶劣环境下加工精度相对于较高的工件时，内置统一的切割控制程序可能并不适用，企业无法进行适应性调整，限制了机床设备的使用场景。
43.对此，本方案在切割之前，通过分析轨迹属性，生成人机交互界面，加工现场相应的操作人员或者技术人员，可在人机交互界面上配置相应的切割控制参数，尤其适用于加工经验较为丰富的技术人员，可以充分利用其经验能力，以获得超过机床设备预期加工精度的切割效果，为普通激光切割机床的切割场景和精度需求提供了更多的可能，为相关企业提供了更多的便利性与可操作性。
44.关于人机交互界面，请参见图2所示示例，包含轨迹线段的切换图标，通过选取不同的轨迹线段，显示与之对应的界面内容，实现不同轨迹线段的界面切换。
45.可选的，在基于人机交互界面接收外部输入信息后，控制将外部输入信息在该人机交互界面的第一设定展示区21进行展示；在接收对外部输入信息的读取指令时(例如点击“读取参数”按钮)，基于外部输入信息，生成速度能量曲线，并控制速度能量曲线在人机交互界面的第二设定展示区22进行展示。
46.通过采用上述技术方案，便于直观查看相应重要轨迹点的预设信息和自动生成的速度能量曲线。
47.相关操作人员或者技术人员还可基于人机交互界面，设置平滑算法，例如点击人机交互界面上的“平滑”下拉选项框，选取对应的平滑算法。其中下拉框中可以设置现有任意平滑算法，以供灵活选择。包括但不限于指数平滑，其中指数平滑包括但不限于三次指数平滑，其中三次指数平滑包括但不限于三次b样条曲线插值拟合。
48.可选的，在生成并显示速度能量曲线之前，需要确定接收到生成指令，例如接收到外部对“写入参数”按钮的点击操作时触发。在未接收到生成指令时，可不必实时处理更新速度能量曲线，降低系统计算量。
49.在接收到外部输入信息后，操作人员或者技术人员在不同轨迹线段之间切换显示时，为避免输入信息丢失，可点击“保存数据”按钮，以将输入信息进行保存。
50.在针对某些轨迹线段存在历史输入信息时，可通过点击“导入数据”实现信息输入，提高切割控制的配置效率。
51.a150：基于外部输入信息，生成速度能量曲线；根据接收到的至少三组切割速度与激光功率之间的对应关系，进行曲线平滑处理，生成所述速度能量曲线。
52.通过采用上述技术方案，对于机床设备的操作人员或者技术人员，可充分利用其切割经验，自动生成对应的控制参数，以实现切割控制，有利于充分借鉴相关操作人员或者技术人员的工作经验，保证切割效果；同时相关操作人员或者技术人员只需要针对某些重要轨迹点(例如拐点、起始点、中间点、最终点等)预设切割速度和激光功率即可，无需针对整条轨迹的所有轨迹点进行预设，有利于降低工作量。
53.在基于外部输入信息进行曲线平滑处理时，可调用外部所选取的平滑算法，对接收到的至少三组切割速度与激光功率之间的对应关系进行曲线平滑处理。
54.通过采用上述技术方案，有利于充分利用相关操作人员或者技术人员的切割经验，一方面有利于提高拟合效率，另一方面对于提高拟合曲线的精度有积极作用。
55.在基于根据接收到的至少三组切割速度与激光功率之间的对应关系，进行曲线平滑处理时，还可将切割速度最小与切割速度最大各自对应的两组对应关系，作为速度能量曲线的两个端点。
56.通过采用上述技术方案，通过预先确定拟合曲线的端点，有利于提高拟合效率。
57.a160：利用各轨迹线段对应的速度能量曲线，控制对待切割工件的切割。
58.在对待切割工件的每一条轨迹线段进行激光切割的过程中，可利用对应生成的速度能量曲线，对机床设备所采用的切割速度和/或切割能量进行动态调整，避免在切割速度变化时未能对应调节切割能量导致的切割效果较差的问题。
59.可选的，利用速度能量曲线控制切割，具体可参见图3所示，主要包括：a310、确定当前切割轨迹点的坐标位置信息；a320、根据坐标位置信息，按照预设机制确定对应的目标切割速度；其中预设机制至少包含坐标位置信息与切割速度之间的关联关系；a330、根据速度能量曲线，确定与目标切割速度匹配的目标激光功率；a340、基于目标切割速度与目标激光功率生成切割控制信号，以控制对该轨迹线段进行切割。
60.应当理解的是，基于相应控制参数生成控制信号，实现控制的方式为现有方式，对此不再阐述。
61.通过采用上述技术方案，有利于筛选到与当前切割轨迹点更佳的切割控制参数(目标切割速度与目标激光能量)，有利于提升整体切割效果。
62.可选的，预设机制为位置速度曲线，请参见图4，通过如下方式生成：a410、根据各轨迹线段对应的速度能量曲线，从速度能量曲线上选取可用于切割的最小速度值和最大速度值；a420、将最小速度值作为轨迹线段上起始点和最终点的切割速度值，将最大速度值作为轨迹线段上中间点的切割速度值，以构建得到位置速度曲线。
63.可选的，对起始点和最终点作为正态分布曲线的端点，将中间点作为正态分布曲线的顶点，采用相应的正态分布函数进行位置拟合，得到位置速度曲线。其中，抛物线函数如下公式所示：假设，起始点对应位置速度为(x1，v1)，中间点对应位置速度为(xi，vi)，最终点对应位置速度为(xn，vn)，则位置速度曲线的x取值范围为x∈[x1，xn]，μ＝xi，
[0064]
其中，根据坐标位置信息，按照预设机制确定对应的目标切割速度包括：根据该位置速度曲线，确定与坐标位置信息对应的第一切割速度，作为目标切割速度。
[0065]
通过采用上述技术方案，有利于筛选到与当前切割轨迹点位置信息更匹配的切割
速度，从而有利于保证后续处理得到的切割控制参数的准确性。
[0066]
基于同一设计构思，本实施例还公开一种激光切割控制系统。
[0067]
参考图5，激光切割控制系统，包括：轨迹获取模块51，用于获取待切割工件对应的待切割轨迹；轨迹切分模块52，用于按照线段线型将待切割轨迹切分为若干轨迹线段；线型包括直线段线型和曲线段线型；界面控制模块53，用于针对各轨迹线段，生成与该轨迹线段对应的人机交互界面；输入管理模块54，用于基于人机交互界面接收外部输入信息；外部输入信息包括切割速度以及与切割速度对应的激光功率；数据处理模块55，用于基于外部输入信息，生成速度能量曲线；切割控制模块56，用于利用各轨迹线段对应的速度能量曲线，控制对待切割工件的切割。
[0068]
本实施例中，轨迹获取模块51、轨迹切分模块52、界面控制模块53、输入管理模块54、数据处理模块55与切割控制模块56，均可通过中央处理器cpu、可编程逻辑控制器fpga等实现。
[0069]
通过采用上述技术方案，提供了能执行实现上述激光切割控制方法的系统。
[0070]
本技术还提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载执行时实现上述激光切割控制方法的步骤。
[0071]
所述计算机可读存储介质例如包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0072]
基于同一发明构思，本技术实施例提供一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述激光切割控制方法的计算机程序。
[0073]
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0074]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，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，所述模块或单元的划分，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，例如多个单元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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0075]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0076]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0077]
所述集成的单元如果以软件功能单元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)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0078]
以上所述，以上实施例仅用以对本技术的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，不应理解为对本技术的限制。本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。