CN109048091B - 激光切割速度规划方法、装置、存储介质及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光切割速度规划方法、装置、存储介质及计算机设备，获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及当前第二切割行程的信息；根据当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，得到连接点的拐角速度；更新当前第一切割行程和当前第二切割行程，并得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，确定待处理切割轨迹的速度规划信息。通过相邻切割行程的信息计算得到连接点的拐角速度，在激光切割过程中，当前切割行程的末速度只需要减小至该拐角速度即可，使得相邻切割行程的速度衔接更加平滑，从而可以减少激光切割时间，提高激光切割效率。

Description

激光切割速度规划方法、装置、存储介质及计算机设备

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，特别是涉及一种激光切割速度规划方法、装置、存储介质及计算机设备。

背景技术

随着自动化控制技术的发展，激光切割的应用越来越广泛。激光切割是指利用高功率激光束照射待切割材料，待切割材料的被照射部分被加热蒸发，形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝。在切割过程中，通过控制激光束的移动以控制切缝的形成位置，从而完成对待切割材料的激光切割操作。

在激光切割过程中，需要对激光切割速度进行规划，以保证激光切割运动控制的平稳高效。传统技术中，采用梯形速度规划方法进行激光切割速度规划。如图1(a)所示，梯形速度规划方法是指在一个切割行程中，包括加速-匀速-减速的速度规划过程，加速过程是指激光切割速度由零增加至最大切割速度Vmax，匀速过程是指在切割过程中切割速度维持Vmax，减速过程是指激光切割速度由Vmax减小至零。此外，如图1(b)及图1(c)所示，考虑到切割行程路径长度因素，梯形速度规划方法也可能只包括加速-减速过程。

然而，在梯形速度规划方法中，由于每个切割行程都需要从零开始加速，最后减速至零，导致在每个切割行程中都需要花费一定的时间来对切割速度进行加速操作及减速操作，从而增加了激光切割时间，进而导致激光切割效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种减少切割时间从而提高切割效率的激光切割速度规划方法、装置、存储介质及计算机设备。

一种激光切割速度规划方法，包括：

获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息；

根据所述当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度，所述速度规划模型包括加速函数模型和减速函数模型，所述拐角速度大于零；

根据所述当前第二切割行程，以及所述待处理切割轨迹中与所述当前第二切割行程连接的切割行程，更新所述当前第一切割行程和所述当前第二切割行程；

返回所述获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息的步骤，得到所述待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；

根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过所述速度规划模型确定所述待处理切割轨迹的速度规划信息。

一种激光切割速度规划装置，包括：

信息获取模块，用于获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息；

速度计算模块，用于根据所述当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度，所述速度规划模型包括加速函数模型和减速函数模型，所述拐角速度大于零；

行程更新模块，用于根据所述当前第二切割行程，以及所述待处理切割轨迹中与所述当前第二切割行程连接的切割行程，更新所述当前第一切割行程和所述当前第二切割行程；

所述速度计算模块还用于在所述行程更新模块更新所述当前第一切割行程和所述当前第二切割行程，以及所述信息获取模块获取更新后的当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息后，根据更新后的当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到更新后的当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度，并得到所述待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；

速度规划模块，用于根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过所述速度规划模型确定所述待处理切割轨迹的速度规划信息。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述激光切割速度规划方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述激光切割速度规划方法的步骤。

上述激光切割速度规划方法、装置、存储介质及计算机设备，首先获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程以及当前第二切割行程的信息，根据获取的当前第一切割行程以及当前第二切割行程的信息得到连接点的拐角速度；再然后更新当前第一切割行程和当前第二切割行程，并使用相同的计算方法得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；最后根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度进行速度规划，得到速度规划信息。通过相邻切割行程的信息计算得到相邻切割行程连接点的拐角速度，在激光切割过程中，当前切割行程的末速度只需要减小至该拐角速度即可，使得相邻切割行程的速度衔接更加平滑，每个切割行程的末速度无需减小至零，从而可以减少每个切割行程所花费的时间，减少激光切割时间，提高激光切割效率。

附图说明

图1(a)、1(b)、1(c)为传统技术中梯形速度规划的速度示意图；

图2为一个实施例中激光切割速度规划方法的流程示意图；

图3为一个实施例中激光切割的待处理切割轨迹的示意图；

图4(a)为传统技术中“S”型速度规划的速度示意图；

图4(b)为传统技术中“S”型速度规划的加速度示意图；

图5(a)为一个实施例中第一计算函数f_a(x)的函数曲线图；

图5(b)为一个实施例中第二计算函数f_b(x)的函数曲线图；

图6为一个实施例中正向计算与反向计算的拐角速度示意图；

图7为一个实施例中激光切割速度规划装置的结构示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图2所示，提供一种激光切割速度规划方法，该方法包括以下步骤：

步骤S100，获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息。

本步骤中，待处理切割轨迹是指激光切割的轨迹，一般由直线和/或圆弧所构成，一段直线或圆弧表示一段对应形状的切割行程。具体地，如图3所示，提供一种激光切割的待处理切割轨迹的示意图，图示待处理切割轨迹包括切割行程L_i、L_i+1和L_i+2。在进行速度规划时，需要计算相邻的两个切割行程的连接点的拐角速度，当计算某个连接点的拐角速度时，定义该连接点之前的切割行程为当前第一切割行程，定义该连接点之后的切割行程为当前第二切割行程。以图3中的切割行程及连接点为例，在计算连接点P_i的拐角速度时，以切割行程L_i为当前第一切割行程，以切割行程L_i+1为当前第二切割行程；在计算连接点P_i+1的拐角速度时，则以切割行程L_i+1为当前第一切割行程，以切割行程L_i+2为当前第二切割行程。切割行程的信息包括该切割行程的端点位置信息以及速度信息等，例如，在图3中，切割行程L_i的起点为P_i-1(x_i-1，y_i-1)，起始速度为v_i-1，切割行程L_i的终点(L_i+1的起点)为P_i(x_i，y_i)，切割行程L_i+1的终点为P_i+1(x_i+1，y_i+1)等。

需要说明的是，对于第一次选择的当前第一切割行程的位置并不作限定，例如，第一次选择的当前第一切割行程可以是待处理切割轨迹中的位于起始位置的切割行程，也可以是待处理切割轨迹中的其他位于非起始位置的切割行程，具体可以根据激光切割实际操作过程进行选择。

步骤S200，根据当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度。其中，拐角速度大于零。

本步骤中，速度规划模型是指根据切割行程的信息，利用固定函数来表达激光切割过程中速度变化过程的模型，通过该速度规划模型可以对切割行程进行对应的速度变化规划，并计算切割行程连接点的拐角速度。速度规划模型包括加速函数模型以及减速函数模型，加速函数模型和减速函数模型为固定函数，分别用于表达加速过程和减速过程。其中，加速函数模型包含第一计算函数，第一计算函数的变量值范围为0到1，第一计算函数在0到1的范围内连续，当变量值为0时，第一计算函数的函数值为0；当变量值为1时，第一计算函数的函数值为1，第一计算函数的最大函数值为1；减速函数模型包含第二计算函数，第二计算函数的变量值范围为0到1，第二计算函数在0到1的范围内连续，当变量值为0时，第二计算函数的函数值为1；当变量值为1时，第二计算函数的函数值为0，第二计算函数的最大函数值为1。

具体地，定义两个函数f_a(x)和f_b(x)，分别满足以下条件：

f_a(0)＝0，f_a(1)＝1，max|f_a(x)|＝1，0≤x≤1

f_b(0)＝1，f_b(1)＝0，max|f_b(x)|＝1，0≤x≤1 (1)

当f_a(x)和f_b(x)在0≤x≤1的范围内连续时，可以分别利用f_a(x)和f_b(x)来作为加速和减速过程的固定函数。在对某一切割行程连接点的拐角速度进行计算时，在获取该连接点对应的当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息之后，通过函数f_a(x)和f_b(x)可以对切割行程进行对应的速度变化规划，并计算切割行程连接点的拐角速度。需要说明的是，在计算某一连接点的拐角速度时，是通过假定该连接点对应的当前第二切割行程的末速度为0，再根据该连接点对应的当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息计算得到该连接点的拐角速度。

步骤S300，根据当前第二切割行程，以及待处理切割轨迹中与当前第二切割行程连接的切割行程，更新当前第一切割行程和当前第二切割行程。

在得到当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度后，需要对当前第一切割行程以及当前第二切割行程进行更新，此时，以更新前的当前第二切割行程作为更新后的当前第一切割行程，以更新前的当前第二切割行程的下一切割行程作为更新后的当前第二切割行程。例如，在图3中，在计算连接点P_i的拐角速度时，以切割行程L_i为当前第一切割行程，以切割行程L_i+1为当前第二切割行程；在计算得到连接点P_i的拐角速度之后，则将切割行程L_i+1更新为当前第一切割行程，将切割行程L_i+2更新为当前第二切割行程，以计算连接点P_i+1的拐角速度。

步骤S400，返回获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息的步骤，得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度。

具体地，在得到更新后的当前第一切割行程和当前第二切割行程之后，返回获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息的步骤，以计算更新后的当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度，重复上述步骤，直至所有的切割行程连接点的拐角速度计算完成。

步骤S600，根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。

本步骤中，速度规划模型还用于在计算得到各切割行程连接点的拐角速度之后，对待处理切割轨迹进行速度规划处理。当所有的切割行程连接点的拐角速度计算完成后，根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。在激光切割中，速度规划信息具体是指每一个插补周期(单位时间)内的激光切割位移量，即通过控制每一个插补周期的位移量，从而达到控制激光切割速度的目的，因此，在计算得到待处理切割轨迹中每个连接点的拐角速度之后，还需要根据每个连接点的拐角速度计算出每一个插补周期的位移量，从而完成最终的速度规划。

本实施例提供一种激光切割速度规划方法，通过相邻切割行程的信息计算得到相邻切割行程连接点的拐角速度，在激光切割过程中，当前切割行程的末速度只需要减小至该拐角速度即可，使得相邻切割行程的速度衔接更加平滑，每个切割行程的末速度无需减小至零，从而可以减少每个切割行程所花费的时间，减少激光切割时间，提高激光切割效率。

传统技术中，速度规划方法还包括“S”型速度规划方法，如图4(a)及图4(b)所示，图4(a)为“S”型速度规划中的速度示意图，图4(b)为“S”型速度规划中的加速度示意图。采用“S”型速度规划模型可以消除加减速突变的情形，使得加减速过程变得平滑，能够很好地解决加工过程不平稳、加工工件精度不高的问题。然而，如图4(b)所示，“S”型速度规划中，加速度需要逐渐增加至最大加速度amax，或者由最大加速度amax逐渐减小至0，导致存在加减速过程时间太长的问题，使得整体加工速度下降；此外，在速度增加的过程中，加速度需要由0增加至最大加速度，然后保持最大加速度，再由最大加速度减小至0，在速度减小的过程中，加速度需要由0变化至最大负加速度，然后保持最大负加速度，再由最大负加速度变化至0，以上计算过程过于复杂，从而导致需要更长的插补周期，从而使得激光切割的加工精度下降。

本申请提出一种速度规划模型，通过利用固定函数来表达激光切割过程中速度变化的过程，相比于“S”型速度规划方法，可以简化速度规划中的计算过程，缩短插补周期，从而提升插补精度。

在一个实施例中，根据速度规划模型中的函数f_a(x)和f_b(x)，作以下定义：

设V_start为初速度，V_end为末速度，V_max为目标速度。则速度规划计算过程中，加速和减速的过程可以分别用以下两个表达式来表示：

加速阶段：

v(x)＝f_a(x)(V_max-V_start)+V_start (6)

减速阶段：

v(x)＝f_b(x)(V_max-V_end)+V_end (7)

设t_a和t_b分别表示加速阶段所用的时间以及减速阶段所用的时间，设t为时间变量，则加减速过程中，速度的表达式如下所示：

加速阶段：

v(t)＝f_a(t/t_a)(V_max-V_start)+V_start，0≤t≤t_a (8)

减速阶段：

v(t)＝f_b(t/t_b)(V_max-V_end)+V_end，0≤t≤t_b (9)

加速阶段的最大速度及最大加速度可分别表示为：

V_max＝max|V_start+(V_max-V_start)f_a(t/t_a)| (10)

可得：

t_a＝(V_max-V_start)R_a/A_max (12)

同理，减速阶段的最大速度及最大加速度可分别表示为：

V_max＝max|V_end+(V_max-V_end)f_b(t/t_b)| (13)

可得：

t_b＝(V_max-V_end)R_b/A_max (15)

设T_s为插补周期，进一步可求得加速过程和减速过程总共所需的插补周期数量分别为：

第n个插补周期所分配的位移量为：

加速阶段：

减速阶段：

整个加速和减速阶段各自的位移总量分别为：

加速阶段：

减速阶段：

根据以上计算公式，整个速度规划的过程就可以通过固定函数f_a(x)和f_b(x)来直接求解，整个速度规划的过程包括计算拐角速度以及计算插补周期的位移量，其计算过程被大大简化，并且，通过定义不同的函数f_a(x)和f_b(x)便可以得到不同的速度规划过程。

本实施例通过速度规划模型来完成激光切割过程中的速度规划，可以简化计算过程，缩短插补周期，从而提升插补精度。

在一个实施例中，提供一种速度规划模型的具体实例。根据条件公式(1)，分别定义以下两个函数：

f_a(x)＝xa^(x-1)，0≤x≤1 (22)

f_b(x)＝1-xa^(x-1)，0≤x≤1 (23)

其中，a为任意实数。设a取值为5，则f_a(x)和f_b(x)的函数曲线图分别如图5(a)和图5(b)所示，从f_a(x)和f_b(x)的曲线特性中可以看出，在加加速和加减速阶段，其速度变化非常平滑；而在减加速和减减速阶段，其速度变化过程则适当加快，加减速速度在这两个阶段得到提升，因此，这种函数特性能满足激光加工速度和精度控制的平衡要求，在实际的应用中只需要根据机床的性能，设置合适的a值，便可获得比较理想的速度规划曲线。

在一个实施例中，在计算拐角速度时，通常需要考虑多个因素，根据不同的因素可以计算不同的拐角速度，在得到多个可选拐角速度后，需要从中选择一个最合适的值作为拐角速度。具体地，根据当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度，包括：根据当前第一切割行程的信息、当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过速度规划模型得到可选拐角速度，选择可选拐角速度中的最小速度作为当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度。

具体地，通过当前第一切割行程的信息、当前第二切割行程的信息以及多个因素约束条件，通过上述实施例中的速度规划计算公式计算得到多个可选拐角速度。在得到多个可选拐角速度后，需要从中选择一个最合适的值作为拐角速度，通常来说，可选拐角速度中的最小速度能同时满足多个因素的约束条件，因此，选择可选拐角速度中的最小速度作为当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度。

本实施例通过综合考虑激光切割过程中多种因素对拐角速度的限制，取各种限制条件下的最小速度作为拐角速度，从而使得计算得到的拐角速度满足实际激光切割过程的加工要求。

其中，在一个实施例中，考虑拐角处最大加速度对拐角速度的限制，计算得到第一可选拐角速度。本实施例中，当前第一切割行程的信息包括当前第一切割行程的端点坐标，当前第二切割行程的信息包括当前第二切割行程的端点坐标，预设速度约束条件包括激光切割操作中的最大允许拐角加速度以及插补周期。具体地，根据当前第一切割行程的信息、当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过速度规划模型得到可选拐角速度，包括：根据当前第一切割行程的端点坐标以及当前第二切割行程的端点坐标计算得到当前第一切割行程与当前第二切割行程的夹角；根据速度规划模型、最大允许拐角加速度、插补周期以及当前第一切割行程与当前第二切割行程的夹角计算得到第一可选拐角速度。

参考图3，L_i、L_i+1的连接处速度为v_i，v_i在沿L_i方向转向L_i+1方向时，所产生的加速度不能超过机床最大允许拐角加速度，否则在运行时机床会出现振动。设v_i在改变方向前后的速度值为v_A和v_B，前后两行程轨迹的夹角为θ(0＜θ＜π)，机床最大允许拐角加速度为A_max，插补周期为T_s，可以得到以下表达式：

可得：

需要说明的是，在θ等于0度和180度的特殊情况下，则不能按上述公式来计算，因为在θ等于0度的情况下，速度的方向完全改变，v_i须先降至0，才能实现平稳转向；而在θ等于180度的情况下，速度的方向没有变化，v_i的大小不受拐角处加速度的约束。

在一个实施例中，考虑连接点前后切割行程轨迹长度对拐角速度的限制，计算得到第二可选拐角速度和第三可选拐角速度。本实施例中，当前第一切割行程的信息包括当前第一切割行程的轨迹长度，当前第二切割行程的信息包括当前第二切割行程的轨迹长度，预设速度约束条件包括激光切割操作中的加速度以及最大允许拐角加速度。具体地，根据当前第一切割行程的信息、当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过速度规划模型得到可选拐角速度，包括：根据速度规划模型、当前第一切割行程的轨迹长度、加速度以及最大允许拐角加速度计算得到第二可选拐角速度；根据加速函数模型、减速函数模型、当前第二切割行程的轨迹长度、加速度以及最大允许拐角加速度计算得到第三可选拐角速度。

具体地，设完整的加速过程和减速过程所需要的轨迹长度分别为S_a和S_b，连接点前后切割行程的轨迹长度分别为L_i和L_i+1，则存在以下几种情况：

(1)如果L_i≥S_a，说明连接点的前一切割行程的轨迹长度足够完成从初速度至最大速度的加速过程，在此种情况下，不考虑其他约束条件：

v_i＝v_max (28)

(2)如果L_i＜S_a，说明连接点的前一切割行程的轨迹长度不足以完成从初速度至最大速度的加速过程，在此种情况下，不考虑其他约束条件：

(3)如果L_i+1≥S_b，说明连接点的后一切割行程的轨迹长度足够完成从最大速度至末速度的减速过程，在此种情况下，v_i不受后一段线段长度的约束；

(4)如果L_i+1＜S_b，说明连接点的后一切割行程的轨迹长度不足以完成从初速度至最大速度的加速过程，在此种情况下，不考虑其他约束条件：

在一个实施例中，考虑机床最大允许切割速度的限制，计算得到第四可选拐角速度。本实施例中，预设速度约束条件包括激光切割操作中的最大允许切割速度v_max，最大允许切割速度v_max为第四可选拐角速度。

通过以上实施例分别可以得到第一、第二、第三及第四可选拐角速度，在得到多个可选拐角速度后，需要从中选择一个最合适的值作为拐角速度，由于多个可选拐角速度中的最小速度能同时满足多个因素的约束条件，因此，选择多个可选拐角速度中的最小速度作为连接点的拐角速度。

具体地，结合式(27)、(29)、(30)以及最大允许切割速度v_max，取各种限制条件下的最小速度，最终得出拐角处速度的计算方法如下：

本实施例通过综合考虑激光切割过程中多种因素对拐角速度的限制，在计算各种限制条件下的可选拐角速度后，取可选拐角速度中的最小速度作为拐角速度，从而使得计算得到的拐角速度更加科学合理，且能满足实际激光切割过程的加工要求。

在一个实施例中，在得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度之后，在根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息之前，该激光切割速度规划方法还包括，以待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度。

上述实施例中计算得到的拐角速度是在假定所有拐角的第二个切割行程的末速度都为0的情况下计算出来的，但实际上第二个切割行程的末速度一般都不为0，这样就需要以当前最后的切割行程为起始切割行程，往回再重复计算一次拐角速度。在重新计算拐角速度的过程中，计算过程与第一次正向计算一样，不同之处在于，各个拐角第二个切割行程的末速度不再被假定为0，而是取之前计算得到的拐角速度。

具体地，如图6所示，为正向计算与反向计算的拐角速度示意图，其中，虚线表示第一次正向计算所得到的拐角速度，实线表示第二次反向计算最终得到的拐角速度。本步骤中，反向逐个切割行程往前计算拐角速度，直到切割轨迹中的第一个切割行程计算完成，使用第二次反向计算的结果覆盖第一次的计算结果作为最终的拐角速度，从图6可以看出，第二次计算由于很多拐角第二个切割行程的末速度不再为0，所以计算出的新拐角速度会大于第一次计算得到的拐角速度。

进一步地，以待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度之后，根据各切割行程的信息以及重新得到的各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。由于重新计算(反向计算)得到的拐角速度大于之前计算(正向计算)得到的拐角速度，因此，在实际激光切割过程中，可以提高整体切割速度和加工的平稳性，进一步缩短切割时间，提高切割效率。

应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图7所示，提高一种激光切割速度规划装置，该装置包括信息获取模块100、速度计算模块200、行程更新模块300及速度规划模块400。

信息获取模块100，用于获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息。

速度计算模块200，用于根据当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度，拐角速度大于零。

行程更新模块300，用于根据当前第二切割行程，以及待处理切割轨迹中与当前第二切割行程连接的切割行程，更新当前第一切割行程和当前第二切割行程。

速度计算模块200还用于在行程更新模块300更新当前第一切割行程和当前第二切割行程，以及信息获取模块100获取更新后的当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息后，根据更新后的当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到更新后的当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度，并得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度。

速度规划模块400，用于根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。

在一个实施例中，速度计算模块200还用于以待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度。

本实施例提供一种激光切割速度规划装置，通过相邻切割行程的信息计算得到相邻切割行程连接点的拐角速度，在激光切割过程中，当前切割行程的末速度只需要减小至该拐角速度即可，使得相邻切割行程的速度衔接更加平滑，每个切割行程的末速度无需减小至零，从而可以减少每个切割行程所花费的时间，减少激光切割时间，提高激光切割效率。

关于激光切割速度规划装置的具体限定可以参见上文中对于激光切割速度规划方法的限定，在此不再赘述。上述激光切割速度规划装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息；

根据当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度，速度规划模型包括加速函数模型和减速函数模型，拐角速度大于零；

根据当前第二切割行程，以及待处理切割轨迹中与当前第二切割行程连接的切割行程，更新当前第一切割行程和当前第二切割行程；

返回获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息的步骤，得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；

根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据当前第一切割行程的信息、当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过速度规划模型得到可选拐角速度；选择可选拐角速度中的最小速度作为当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据当前第一切割行程的端点坐标以及当前第二切割行程的端点坐标计算得到当前第一切割行程与当前第二切割行程的夹角；根据速度规划模型、最大允许拐角加速度、插补周期以及当前第一切割行程与当前第二切割行程的夹角计算得到第一可选拐角速度。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据速度规划模型、当前第一切割行程的轨迹长度、加速度以及最大允许拐角加速度计算得到第二可选拐角速度；根据加速函数模型、减速函数模型、当前第二切割行程的轨迹长度、加速度以及最大允许拐角加速度计算得到第三可选拐角速度。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：以待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据各切割行程的信息以及重新得到的各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。

上述计算机设备，通过相邻切割行程的信息计算得到相邻切割行程连接点的拐角速度，在激光切割过程中，当前切割行程的末速度只需要减小至该拐角速度即可，使得相邻切割行程的速度衔接更加平滑，每个切割行程的末速度无需减小至零，从而可以减少每个切割行程所花费的时间，减少激光切割时间，提高激光切割效率。

在一个实施例中，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以下步骤：

获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息；

根据当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度，速度规划模型包括加速函数模型和减速函数模型，拐角速度大于零；

根据当前第二切割行程，以及待处理切割轨迹中与当前第二切割行程连接的切割行程，更新当前第一切割行程和当前第二切割行程；

返回获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息的步骤，得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；

根据各切割行程的信息以及各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据当前第一切割行程的信息、当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过速度规划模型得到可选拐角速度；选择可选拐角速度中的最小速度作为当前第一切割行程与当前第二切割行程连接点的拐角速度。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据当前第一切割行程的端点坐标以及当前第二切割行程的端点坐标计算得到当前第一切割行程与当前第二切割行程的夹角；根据速度规划模型、最大允许拐角加速度、插补周期以及当前第一切割行程与当前第二切割行程的夹角计算得到第一可选拐角速度。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据速度规划模型、当前第一切割行程的轨迹长度、加速度以及最大允许拐角加速度计算得到第二可选拐角速度；根据加速函数模型、减速函数模型、当前第二切割行程的轨迹长度、加速度以及最大允许拐角加速度计算得到第三可选拐角速度。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：以待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据各切割行程的信息以及重新得到的各切割行程连接点的拐角速度，通过速度规划模型确定待处理切割轨迹的速度规划信息。

上述存储介质，通过相邻切割行程的信息计算得到相邻切割行程连接点的拐角速度，在激光切割过程中，当前切割行程的末速度只需要减小至该拐角速度即可，使得相邻切割行程的速度衔接更加平滑，每个切割行程的末速度无需减小至零，从而可以减少每个切割行程所花费的时间，减少激光切割时间，提高激光切割效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光切割速度规划方法，其特征在于，包括：

获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息；

根据所述当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型正向计算得到所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度，所述拐角速度大于零；在正向计算连接点的拐角速度时，假定连接点对应的当前第二切割行程的末速度为0；

根据所述当前第二切割行程，以及所述待处理切割轨迹中与所述当前第二切割行程连接的切割行程，更新所述当前第一切割行程和所述当前第二切割行程；

返回所述获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息的步骤，得到所述待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；

以所述待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与所述最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到所述待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；在反向计算连接点的拐角速度时，假定连接点对应的当前第二切割行程的末速度为正向计算得到的拐角速度；

根据各切割行程的信息以及重新得到的各切割行程连接点的拐角速度，通过所述速度规划模型确定所述待处理切割轨迹的速度规划信息；

其中，所述速度规划模型为利用固定函数表达切割速度变化的模型。

2.根据权利要求1所述的激光切割速度规划方法，其特征在于，所述根据所述当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度的步骤，包括：

根据所述当前第一切割行程的信息、所述当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过所述速度规划模型得到可选拐角速度；

选择所述可选拐角速度中的最小速度作为所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度。

3.根据权利要求2所述的激光切割速度规划方法，其特征在于，所述当前第一切割行程的信息包括当前第一切割行程的端点坐标，所述当前第二切割行程的信息包括当前第二切割行程的端点坐标，所述预设速度约束条件包括激光切割操作中的最大允许拐角加速度以及插补周期；

所述根据所述当前第一切割行程的信息、所述当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过所述速度规划模型得到可选拐角速度的步骤，包括：

根据所述当前第一切割行程的端点坐标以及所述当前第二切割行程的端点坐标计算得到所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程的夹角；

根据所述速度规划模型、所述最大允许拐角加速度、所述插补周期以及所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程的夹角计算得到第一可选拐角速度。

4.根据权利要求2所述的激光切割速度规划方法，其特征在于，所述速度规划模型包括加速函数模型以及减速函数模型，所述加速函数模型和所述减速函数模型为固定函数，分别用于表达加速过程和减速过程。

5.根据权利要求4所述的激光切割速度规划方法，其特征在于，所述加速函数模型包含第一计算函数，所述第一计算函数的变量值范围为0到1，所述第一计算函数在0到1的范围内连续，当变量值为0时，所述第一计算函数的函数值为0，当变量值为1时，所述第一计算函数的函数值为1，所述第一计算函数的最大函数值为1；

所述减速函数模型包含第二计算函数，所述第二计算函数的变量值范围为0到1，所述第二计算函数在0到1的范围内连续，当变量值为0时，所述第二计算函数的函数值为1，当变量值为1时，所述第二计算函数的函数值为0，所述第二计算函数的最大函数值为1。

6.根据权利要求4所述的激光切割速度规划方法，其特征在于，所述当前第一切割行程的信息包括当前第一切割行程的轨迹长度，所述当前第二切割行程的信息包括当前第二切割行程的轨迹长度，所述预设速度约束条件包括激光切割操作中的加速度以及最大允许拐角加速度；

所述根据所述当前第一切割行程的信息、所述当前第二切割行程的信息以及预设速度约束条件，通过所述速度规划模型得到可选拐角速度的步骤，包括：

根据所述速度规划模型、所述当前第一切割行程的轨迹长度、所述加速度以及所述最大允许拐角加速度计算得到第二可选拐角速度；

根据所述加速函数模型、所述减速函数模型、所述当前第二切割行程的轨迹长度、所述加速度以及所述最大允许拐角加速度计算得到第三可选拐角速度。

7.根据权利要求2所述的激光切割速度规划方法，其特征在于，所述预设速度约束条件包括激光切割操作中的最大允许切割速度，所述最大允许切割速度为第四可选拐角速度。

8.一种激光切割速度规划装置，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取待处理切割轨迹中的当前第一切割行程的信息，以及与当前第一切割行程连接的当前第二切割行程的信息；

速度计算模块，用于根据所述当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型正向计算得到所述当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度，所述拐角速度大于零；在正向计算连接点的拐角速度时，假定连接点对应的当前第二切割行程的末速度为0；

行程更新模块，用于根据所述当前第二切割行程，以及所述待处理切割轨迹中与所述当前第二切割行程连接的切割行程，更新所述当前第一切割行程和所述当前第二切割行程；

所述速度计算模块还用于在所述行程更新模块更新所述当前第一切割行程和所述当前第二切割行程，以及所述信息获取模块获取更新后的当前第一切割行程的信息以及当前第二切割行程的信息后，根据更新后的当前第一切割行程的信息以及所述当前第二切割行程的信息，通过速度规划模型得到更新后的当前第一切割行程与所述当前第二切割行程连接点的拐角速度，并得到所述待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；

所述速度计算模块还用于以所述待处理切割轨迹中的最后切割行程作为当前第一切割行程，以与所述最后切割行程连接的切割行程作为当前第二切割行程，通过速度规划模型反向计算并重新得到所述待处理切割轨迹中各切割行程连接点的拐角速度；在反向计算连接点的拐角速度时，假定连接点对应的当前第二切割行程的末速度为正向计算得到的拐角速度；

速度规划模块，用于根据各切割行程的信息以及重新得到的各切割行程连接点的拐角速度，通过所述速度规划模型确定所述待处理切割轨迹的速度规划信息；

其中，所述速度规划模型为利用固定函数表达切割速度变化的模型。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的激光切割速度规划方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的激光切割速度规划方法的步骤。

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