CN112508763B - 激光加工方法、激光加工设备及存储介质 - Google Patents

激光加工方法、激光加工设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种激光加工方法，包括以下步骤：生成三维切割路径数据；根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数；根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据；根据所述三维切割路径确定出光控制参数；控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。本发明还公开了一种激光加工设备及计算机可读存储介质，达成了提高传统加工机床的加工功能的丰富性的效果。

Description

激光加工方法、激光加工设备及存储介质
技术领域
本发明涉及机床技术领域，尤其涉及激光加工方法、激光加工设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着市场需求的多样化，利用大型多轴复合加工装备可以直接实现工件的加工一体化，提高机床的利用效率，同时简化工件装夹流程，提高加工效率和加工精度。但是传统的多轴加工装备在加工不同工件时，需要根据工件材质以及加工需求，频繁更换加工刀头，这样导致传统加工装备存在局限性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种激光加工方法、激光加工设备及计算机可读存储介质，旨在达成提高传统加工机床的加工功能的丰富性的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种激光加工方法，所述激光加工方法包括以下步骤：
生成三维切割路径数据；
根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数；
根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据；
根据所述三维切割路径确定出光控制参数；
控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
可选地，所述生成三维切割路径数据的步骤之前，还包括：
获取目标三维图形数据；
所述生成三维切割路径数据的步骤包括：
根据所述三维图形数据生成所述三维切割路径数据。
可选地，所述根据所述三维切割路径确定出光控制参数的步骤包括：
根据所述三维切割路径数据生成插补运动数据；
根据所述插补运动数据确定三维空间距离以及等距插补激光控制命令；
根据所述三维空间距离以及等距插补激光控制命令确定所述出光控制参数。
可选地，所述控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光的步骤包括：
将所述插补运动数据发送至控制卡，以供所述控制卡基于所述插补运动数据控制所述五轴联动运动平台运动；
根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
可选地，所述插补运动数据为线性 插补运动数据。
可选地，所述根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数的步骤之前，还包括：
获取机械误差以及CCD定位数据；
所述根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数的步骤包括：
根据所述机械误差以及所述CCD定位数据确定所述待加工工件的偏移参数。
可选地，所述控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光的步骤之后，还包括：
在所述待加工工件加工完成后，输出加工已完成的提示信息。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种激光加工设备，所述激光加工设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光加工程序，所述激光加工程序被所述处理器执行时实现如上所述的激光加工方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有激光加工程序，所述激光加工程序被处理器执行时实现如上所述的激光加工方法的步骤。
本发明实施例提出的一种激光加工方法、激光加工设备及计算机可读存储介质，先生成三维切割路径数据，然后根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数，进而根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据，并根据所述三维切割路径确定出光控制参数，最后控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。由于可以通过三维激光切割技术在大型多轴联动数控高速加工装备中的集成设计，将激光切割功能集成在传统机械加工机床中，以激光先进制造工艺代替传统的切割工艺，有效扩展了传统机械机床的加工功能，从而达成了提高传统加工机床的加工功能的丰富性的效果。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
图2为本发明激光加工方法的一实施例的流程示意图；
图3为本发明激光加工方法的另一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
随着市场需求的多样化，利用大型多轴复合加工装备可以直接实现工件的加工一体化，提高机床的利用效率，同时简化工件装夹流程，提高加工效率和加工精度。但是传统的多轴加工装备在加工不同工件时，需要根据工件材质以及加工需求，频繁更换加工刀头，这样导致传统加工装备存在局限性。
为解决现有机床的上述缺陷，本发明实施例提出一种激光加工方法，其主要解决方案包括以下步骤：
生成三维切割路径数据；
根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数；
根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据；
根据所述三维切割路径确定出光控制参数；
控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
由于可以通过三维激光切割技术在大型多轴联动数控高速加工装备中的集成设计，将激光切割功能集成在传统机械加工机床中，以激光先进制造工艺代替传统的切割工艺，有效扩展了传统机械机床的加工功能，从而达成了提高传统加工机床的加工功能的丰富性的效果。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是激光加工设备。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)、鼠标等，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及激光加工程序。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的激光加工程序，并执行以下操作：
生成三维切割路径数据；
根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数；
根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据；
根据所述三维切割路径确定出光控制参数；
控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光加工程序，还执行以下操作：
获取目标三维图形数据；
所述生成三维切割路径数据的步骤包括：
根据所述三维图形数据生成所述三维切割路径数据。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光加工程序，还执行以下操作：
根据所述三维切割路径数据生成插补运动数据；
根据所述插补运动数据确定三维空间距离以及等距插补激光控制命令；
根据所述三维空间距离以及等距插补激光控制命令确定所述出光控制参数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光加工程序，还执行以下操作：
将所述插补运动数据发送至控制卡，以供所述控制卡基于所述插补运动数据控制所述五轴联动运动平台运动；
根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光加工程序，还执行以下操作：
获取机械误差以及CCD定位数据；
所述根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数的步骤包括：
根据所述机械误差以及所述CCD定位数据确定所述待加工工件的偏移参数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光加工程序，还执行以下操作：
在所述待加工工件加工完成后，输出加工已完成的提示信息。
参照图2，在本发明激光加工方法的一实施例中，所述激光加工方法包括以下步骤：
步骤S10、生成三维切割路径数据；
步骤S20、根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数；
步骤S30、根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据；
步骤S40、根据所述三维切割路径确定出光控制参数；
步骤S50、控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
随着市场需求的多样化，利用大型多轴复合加工装备可以直接实现工件的加工一体化，提高机床的利用效率，同时简化工件装夹流程，提高加工效率和加工精度。但是传统的多轴加工装备在加工不同工件时，需要根据工件材质以及加工需求，频繁更换加工刀头，这样导致传统加工装备存在局限性。
本申请提供一种激光加工设备和激光加工方法，通过三维激光切割技术在大型多轴联动数控高速加工装备中的集成设计，将激光切割功能集成在传统机械加工机床中，以激光先进制造工艺代替传统的切割工艺，有效扩展了传统机械机床的加工功能。
在本实施中，可以通过CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计) 软件等可以绘制三维图形的软件绘制需要加工的工件的三维图形，形成三维图形数据。然后通过CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造) ***，基于预先生成的三维图形数据，转换为加工设备可执行的控制数据，即上述三维切割路径数据。
需要说明的是，上述CAM***设置为将设计成果(CAD数据)转换为加工机械可以识别的控制指令和/或数据。上述CAM***可以预先装载在激光加工设备中，使得激光加工设备可以直接根据用户输入的CAD数据，生产上述三维切割路径数据。
上述激光加工设备还设置有自动上料***，使得激光加工设备可以自动将待加工工件(即待加工物料)移动至激光加工设备的加工工位上。或者，作为一种实现方式，也可以通过人工上料的方式，将待加工物料添加至激光加工设备的加工工位中。其中，上述加工工位设置于五轴联动运动平台，使得五轴联动运动平台在运动时，可以带动待加工工件一起运动。
其中，五轴联动运动平台设置有可以三个两两间互相垂直的方向上运动的x轴、y轴和z轴。以及转轴和摆轴，其中，转轴可以360°旋转，摆轴可以在设计角度内摆动。
进一步地，当待加工工件添加到加工工位中之后，可以由于工件装夹误差、机床本身存在间隙、轴夹角等误差导致工件对应的坐标与激光加工设备标准坐标之间存在差距。因此，通过CAM***得到工件加工路径不能直接使用，需要对加工路径进行数据补偿。
其中，机械误差可以通过测量得到。另外，激光加工设备还设置有 CCD(chargecoupled device，电荷耦合器件)定位***。可以通过激光加工设备通过CCD定位***获取待加工工位中，当前加工工件对应的CCD定位数据。然后将上述CCD定位数据。然后根据上述机械误差及上述CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数。其中该偏移参数可以包括偏移值与偏转角度。
当前确定上述偏移参数后，可以根据所述偏移参数对根据CAD数据直接得到的三维切割路径数据进行校正。
示例性地，作为一种可选地实现方式，可以先根据CAM***生成生成上述三维切割路径数据的算法，反推得到待加工工件的坐标列表。然后根据上述偏移参数确定待加工工件对应的各个坐标方向的实际偏移角度和偏移值，然后将待加工工件的坐标列表对应的坐标值，根据实际偏移角度和偏移值修正后，得到目标坐标参数。并根据目标坐标参数生成修正后的三维切割路径数据。
进一步地，还可以根据所述三维切割路径确定出光控制参数。
具体地，可以根据所述三维切割路径数据生成插补运动数据，然后根据所述插补运动数据确定三维空间距离以及等距插补激光控制命令，根据所述三维空间距离以及等距插补激光控制命令确定所述出光控制参数。
示例性地，根据所述三维切割路径数据生成插补运动数据时，可以先读取路径代码列表，然后计算两条代码五个轴之间的最大距离，进而计算拆分条数，并进行路径代码之间插补(计算每个轴的增量)。
示例性地，根据所述三维空间距离以及等距插补激光控制命令确定所述出光控制参数时，可以读取路径代码列表，然后按照路径生成算法反推回去得到工件坐标列表。进而计算两条代码间的空间距离，即上述三维空间距离，最后按照插补数据生成方法插补时***控制开光代码。
当前确定上述三维切割路径数据和出光控制参数后，可以控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光，以通过激光对工件进行加工。从而完成三维图形的激光加工。
具体地，先根据所述三维切割路径数据生成插补运动数据，将所述插补运动数据发送至控制卡，以供所述控制卡基于所述插补运动数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
在本实施例公开的技术方案中，先生成三维切割路径数据，然后根据CCD 定位数据确定待加工工件的偏移参数，进而根据所述偏移参数修正所述三维切割路径数据，并根据所述三维切割路径确定出光控制参数，最后控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。由于可以通过三维激光切割技术在大型多轴联动数控高速加工装备中的集成设计，将激光切割功能集成在传统机械加工机床中，以激光先进制造工艺代替传统的切割工艺，有效扩展了传统机械机床的加工功能，从而达成了提高传统加工机床的加工功能的丰富性的效果。
参照图3，基于上述实施例，在另一实施例中，上述步骤S50之后，还包括：
步骤S60、在所述待加工工件加工完成后，输出加工已完成的提示信息。
在本实施例中，可以根据控制数据的执行进度，确定是否完成上述待加工工件的加工进程。在确定上述待加工工件加工完成后，可以输出加工已完成的提示信息。其中，上述加工已完成的提示信息的输出方式包括以下至少一个：
控制预设指示灯常亮或者闪烁；
控制预设指示灯改变点亮颜色；
向目标终端发送加工已完成的提示信息，以通过上述目标终端显示加工已完成的提示信息；
在激光加工设备的显示面板中，显示加工已完成的提示信息；
输出加工已完成的提示信息的语音提示；
控制蜂鸣器以预定频率发声。
在本实施例公开的技术方案中，在所述待加工工件加工完成后，输出加工已完成的提示信息。这样达成了避免用户误操作或者重复操作的效果。
此外，本发明实施例还提出一种激光加工设备，所述激光加工设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光加工程序，所述激光加工程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的激光加工方法的步骤。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有激光加工程序，所述激光加工程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的激光加工方法的步骤。
需要说明的是，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***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***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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台激光加工设备执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种激光加工方法，其特征在于，所述激光加工方法应用于激光加工设备，所述激光加工设备设置五轴联动运动平台，所述激光加工方法包括：
获取目标三维图形数据；
通过CAM***根据所述三维图形数据生成三维切割路径数据，所述CAM***装载在所述激光加工设备中；
根据机械误差以及CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数，所述偏移参数包括偏移值和偏转角度；
根据所述CAM***生成所述三维切割路径数据的算法，反推得到所述待加工工件的坐标列表，根据所述偏移值和所述偏转角度修正所述坐标列表对应的坐标值，得到目标坐标参数，根据所述目标坐标参数生成修正后的所述三维切割路径数据；
读取所述三维切割路径数据的代码列表；
确定所述代码列表中每两条代码五个轴之间的最大距离；
根据所述最大距离计算拆分条数，并生成插补运动数据；
读取所述代码列表，根据所述算法反推得到所述待加工工件的所述坐标列表；
根据所述坐标列表确定所述代码间的三维空间距离；
根据所述三维空间距离以及等距插补激光控制命令确定出光控制参数；
控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
2.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光的步骤包括：
将所述插补运动数据发送至控制卡，以供所述控制卡基于所述插补运动数据控制所述五轴联动运动平台运动；
根据所述出光控制参数控制激光模组出光。
3.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述插补运动数据为线性 插补运动数据。
4.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述根据机械误差以及CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数的步骤之前，还包括：
获取机械误差以及CCD定位数据；
所述根据CCD定位数据确定待加工工件的偏移参数的步骤包括：
根据所述机械误差以及所述CCD定位数据确定所述待加工工件的偏移参数。
5.如权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述控制所述三维切割路径数据控制所述五轴联动运动平台运动，并根据所述出光控制参数控制激光模组出光的步骤之后，还包括：
在所述待加工工件加工完成后，输出加工已完成的提示信息。
6.一种激光加工设备，其特征在于，所述激光加工设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光加工程序，所述激光加工程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的激光加工方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有激光加工程序，所述激光加工程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的激光加工方法的步骤。
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JP2017194942A (ja) * 2016-04-15 2017-10-26 マシン・ツール・テクノロジーズ・リサーチ・ファウンデーションＭａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ 制御データの生成方法、情報処理装置、工作機械、およびプログラム

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