CN113182711B - 正圆连续飞切方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及激光切割技术领域，尤其是涉及一种正圆连续飞切方法。正圆连续飞切方法包括以下步骤：首先，对所有待切割图元进行判断，以筛选出所有的正圆；下一步，对筛选出来的正圆进行排序，若正圆之间存在嵌套关系，则先对内层的正圆进行排序，再对外层的正圆进行排序；下一步，通过切割线段对相邻排序的两个正圆进行连接，并使切割线段与相连接的两个正圆均相切；下一步，将所有正圆与所有切割线段连接为一条完整的切割线，并确定每条切割线段的方向和每个正圆的旋转方向，以形成切割路线。从而只需规划一条完整的切割路线，切割头按照切割路线行进，只需一次升降和加减速，即完成所有正圆的加工，极大地缩短了加工时间，提高了加工效率。

Description

正圆连续飞切方法
技术领域
本申请涉及激光切割技术领域，尤其是涉及一种正圆连续飞切方法。
背景技术
在平面切割加工中，存在大量多层嵌套正圆图形的加工需求，如何快速切割批量存在多层嵌套的正圆是常见的问题。现有的切割加工是将正圆分为多个加工单位，每个单位单独处理，切割头需要不停地重复下降、加工、加速、减速和上升的动作；频繁的升降切割头和加减速极大地延长了加工时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正圆连续飞切方法，以在一定程度上简化切割步骤，减少加工时间，提高加工效率。
本发明提供了一种正圆连续飞切方法，包括以下步骤：
步骤100、对所有待切割图元进行判断，以筛选出所有的正圆；
步骤200、对筛选出来的正圆进行排序，若正圆之间存在嵌套关系，则先对内层的正圆进行排序，再对外层的正圆进行排序；
步骤300、通过切割线段对相邻排序的两个正圆进行连接，并使切割线段与相连接的两个正圆均相切；
步骤400、将所有正圆与所有切割线段连接为一条完整的切割线，并确定每条切割线段的方向和每个正圆的旋转方向，以形成切割路线。
进一步地，在所述步骤100中对所述正圆的筛选过程为：
对每个所述待切割图元的图元数据进行分析，若所述待切割图元的旋转角度不小于360°，且所述待切割图元的半径处处相同，则判定所述待切割图元为正圆。
进一步地，在所述步骤200中对所述正圆的排序过程为：
根据嵌套关系找出所有第一层级正圆，将每个第一层级正圆及其内部的正圆划分为一个加工单位；
若加工单位的数量为一个，则按照由内至外的原则对该加工单位内的所有正圆进行排序；
若加工单位的数量为多个时，则相对多个加工单位排定顺序，再依次对多个加工单位内的多个正圆按照由内至外的原则进行排序。
进一步地，在步骤200中，对正圆之间的嵌套关系的判断过程为：
将一个正圆依次与其他所有正圆进行嵌套关系判断，若进行判断的两个正圆之间的圆心距为d，两个正圆的半径分别为r1和r2，当d+r1<r2时，则半径为r1的正圆位于半径为r2的正圆的内部。
进一步地，在所述步骤200中，根据邻近最优原则或全局最短原则对正圆进行排序，以使切割路线最短。
进一步地，对于位于同一层的相邻排序的两个正圆之间的切割线段为相邻排序的两个正圆之间的公切线。
进一步地，对于位于同一层的相邻排序的两个正圆之间通过直线和圆弧线的结合形成的切割线段进行连接。
进一步地，对于位于同一层的相邻排序的两个正圆可以通过直线和贝塞尔曲线结合形成的切割线段进行连接。
进一步地，对于位于不同层的相邻排序的两个正圆之间的切割线段为弧线、直线与圆弧线结合或直线与贝塞尔曲线结合。
进一步地，在步骤400中，根据相邻两个正圆之间的切割线段的方向确定正圆的旋转方向。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的正圆连续飞切方法包括以下步骤：首先，对所有待切割图元进行判断，以筛选出所有的正圆；下一步，对筛选出来的正圆进行排序，若正圆之间存在嵌套关系，则先对内层的正圆进行排序，再对外层的正圆进行排序；下一步，通过切割线段对相邻排序的两个正圆进行连接，并使切割线段与相连接的两个正圆均相切；下一步，将所有正圆与所有切割线段连接为一条完整的切割线，并确定每条切割线段的方向和每个正圆的旋转方向，以形成切割路线。
从而在切割过程中只需规划一条完整的切割路线，使切割头按照规划好的切割路线行进，并且切割头只需进行一次下降、加速、减速和抬升，即可完成对所有正圆的加工，进而极大地缩短了加工时间，提高了加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的正圆连续飞切方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的相邻排序的正圆之间的切割线的一种示意图；
图3为本发明实施例提供的相邻排序的正圆之间的切割线的另一种示意图；
图4为本发明实施例提供的相邻排序的正圆之间的切割线的又一种示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参照图1至图4描述根据本申请一些实施例所述的正圆连续飞切方法。
本申请提供了一种正圆连续飞切方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤100、对所有待切割图元进行判断，以筛选出所有的正圆；
步骤200、对筛选出来的正圆进行排序，若正圆之间存在嵌套关系，则先对内层的正圆进行排序，再对外层的正圆进行排序；
步骤300、通过切割线段对相邻排序的两个正圆进行连接，并使切割线段与相连接的两个正圆均相切；
步骤400、将所有正圆与所有切割线段连接为一条完整的切割线，并确定每条切割线段的方向和每个正圆的旋转方向，以形成切割路线。
本申请提供的正圆连续飞切方法，包括以下步骤：
首先，将包含所有待切割图元的图形文件导入激光数控***，激光数控***能够获取所有待切割图元的图元数据，然后对所有待切割图元逐一进行判断，以将待切割图元中的所有正圆筛选出来，并保留所有筛选出来的正圆。
在该步骤中，需要对待切割图元是否为正圆进行判断，在对一个待切割图元是否为正圆的判断过程中，激光数控***通过对获取的该待切割图元的图元数据进行分析，若该待切割图元的旋转角度不小于360°，且该待切割图元的半径处处相等，则激光数控***将该待切割图元判定为正圆。据此，通过激光数控***对所有待切割图元逐一进行判断，将待切割图元中的所有正圆筛选出来，以获得所有待切割的正圆。
下一步，对筛选出来的正圆根据位置分布进行排序，若正圆之间存在嵌套关系，则先对位于内层的正圆根据位置分布进行排序，然后再对外层的正圆进行排序，从而对筛选出来的所有正圆进行排序，排列的顺序即为正圆的加工顺序。
下一步，确定所有正圆的加工顺序后，依次在相邻排序的两个正圆之间做切割线段，通过切割线段对相邻排序的两个正圆进行连接，同时使切割线段的两端分别与连接的两个正圆相切。
下一步，将所有正圆与所有切割线段连接在一起则形成一条完整的切割线，确定每个切割线段的方向，并根据切割线段的方向确定正圆的旋转方向，从而形成一条具有方向的切割线，该切割线即为切割头行走的切割路线。
在该步骤中，需要确定任意相邻的两个正圆之间的切割线段的方向，即切割头沿着切割线段的行进方向；如排序为一的正圆为第一正圆，排序为二的正圆为第二正圆，第一正圆和第二正圆之间通过第一切割线段进行连接，第一切割线段的第一端与第一正圆相切，第二切割线段的第二端与第二正圆相切，则第一切割线段的方向为从第一切割线段的第一端指向第二端的方向，即切割头在完成对第一正圆的切割后，切割头从第一切割线段的第一端沿切割线段走向第一切割线段的第二端，第一切割线段的第二端则为第二正圆的切割起点。
在确定第一切割线段的方向后，通过第一切割线段的方向确定第二正圆的旋转方向，即切割头绕何种方向旋转完成对第二正圆的切割。第一切割线段与第二正圆的切点为第二正圆的切割起点，使第二正圆的旋转方向调整为在切点处顺着切线方向行进，即可确定第二正圆的切割方向。
需要说明的是，在对第一正圆的旋转方向的确定中，也使依靠第一切割线段的方向进行判断；第一切割线段与第一正圆的切点既是第一正圆的切割起点，也是第一正圆的切割终点。切割头在完成对第一正圆的切割后行进至切割终点时，使切割头的行进方向为顺着第一切割线段的方向，据此可确定第一正圆的旋转方向，即切割头在对第一正圆进行切割时切割头的旋转方向。
同样地，先确定第二正圆和排序为三的第三正圆之间的第二切割线段的方向，并根据第二切割线段的方向确定第三正圆的旋转方向，依次类推，确定后续所有切割线段的方向和所有正圆的旋转方向，从而形成一条完整的具有方向的切割线，即切割头在切割过程中行走的切割路线。
在切割过程中，首先使切割头下降至第一正圆与第一切割线的切点处，然后加速，按第一正圆的旋转方向移动切割头完成对第一正圆的切割；第一正圆切割完毕后关闭切割头的激光，使切割头沿着第一切割线段的方向移动至第一切割线段与第二正圆的切点处；在切割头移动至第二正圆后，开启激光头，使切割头按第二正圆的旋转方向旋转完成对第二正圆的切割；然后再次关闭切割头的激光，切割头沿着第二切割线段移动至第二切割线段与第三正圆的切点处，开始对第三正圆进行切割；依次类推，使切割头依次完成后续所有正圆的切割，并在完成最后一个正圆的切割后，使切割头减速至停止，最后抬升切割头。从而在切割过程中只需规划一条完整的切割路线，使切割头按照规划好的切割路线行进，并且切割头只需进行一次下降、加速、减速和抬升，即可完成对所有正圆的加工，进而极大地缩短了加工时间，提高了加工效率。
在本申请的一个实施例中，优选地，在步骤200中，需要对筛选出来的正圆按照嵌套关系，并遵循先内层后外层的原则进行排序。
在对正圆排序的过程中，首先根据嵌套关系找出所有位于第一层级的正圆，即外侧无嵌套的正圆；将每个第一层级的正圆及其内部的正圆划分为一个加工单位，从而得到至少一个加工单位。
若加工单位的数量为一个时，则按照由内至外的原则对该加工单位内的所有正圆进行排序即可，该加工单位位于最外层的第一层级正圆为最后一个正圆。若加工单位的数量为多个时，先根据多个加工单位之间的位置分布对多个加工单位进行排序，然后先对位于第一加工单位内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，再对位于第二加工单位内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，依次类推。
在对每个加工单位内的正圆进行排序时，需按照由内至外的原则进行排序。若该加工单位只有一个正圆，即只有一个第一层级正圆，该第一层级正圆即为该加工单位的第一个正圆，也是该加工单位的最后一个正圆。若该加工单位包含多个正圆，首先找出第一层级正圆内部的所有第二层级正圆，第二层级正圆为该正圆的外侧除第一层级正圆外无嵌套的正圆；每个第二层级正圆及其内部正圆被划分为一个加工小组；然后再对加工小组进行排序，确定第一个加工小组，对第一个加工小组内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，然后继续对第二个加工小组内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，依次类推，完成所有加工小组的排序，最后对第一层级正圆排序，则完成该加工单位的所有正圆的排序。
在该步骤中，需要对筛选出来的所有正圆之间的嵌套关系进行判断，以确定该正圆所在的加工单位以及层级。在判断过程中，需要将一个正圆依次与其他正圆的嵌套关系进行判断，以找出所有与该正圆存在嵌套关系的正圆。在对两个正圆之间的嵌套关系进行判断时，激光数控***能够获取两个正圆的圆心的坐标数据，从而计算出两个正圆的圆心距d，同时激光数控***也能分别获取到两个正圆的半径r1和r2；若d+r1<r2，则判定半径为r1的正圆位于半径为r2的正圆的内部，两个圆之间存在嵌套关系。
在本申请的一个实施例中，优选地，在步骤200中，需要对筛选出来的所有正圆进行排序，根据邻近最优原则或全局最短原则对正圆进行排序，以在一定程度上使求得的切割路线最短。
在完成排序后，需要对相邻排序的两个正圆通过切割线圈进行连接，并使切割线段的两端分别与两个正圆相切。相邻排序的两个正圆可以为位于一个正圆内部的同一层级的两个正圆，也可以为存在嵌套关系的相邻层级的两个正圆，还可以为一个加工单位的最后一个正圆与另一个加工单位的第一个正圆。
对于位于同一层级的两个正圆，如图2所示，二者之间的切割线段可以为两个正圆的公切线。两个正圆之间的公切线为四条，两条为内公切线，两条为外公切线，根据当前两个正圆及第三个正圆之间的位置关系选取最合适的一条作为这两个正圆之间的切割线段。该最合适的一条切割线的选择可以为四个公切线中最短的一条，也可以为能够使三个正圆之间的切割线最短的一条。
优选地，如图3所示，对于同一层级的两个正圆之间也可以通过直线和圆弧线的结合形成的切割线段进行连接。该种切割线段可以为直线以及形成与直线两端的圆弧线，两个圆弧线分别与两个正圆相切。也可以为直线的一端与一个正圆相切，直线的另一单与圆弧线相连接并通过圆弧线与另一个正圆相切。
优选地，位于同一层级的两个正圆之间也可以通过直线和贝塞尔曲线结合形成的切割线段进行连接。
需要说明的是，对于一个正圆为加工单位的最后一个正圆，另一个正圆为相邻加工单位的第一个正圆的情形，上述三种切割线段也适用。
如图4所示，对于存在嵌套关系的相邻层级的两个正圆之间的切割线可以为与两个正圆均相切的圆弧线，也可以为直线和圆弧线结合以及直线与贝塞尔曲线结合形成的气割线段。
在得到任意相邻排序的两个正圆之间多种切割线段后，通过激光数控***求取一条总长度最短的切割线作为切割路线。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种正圆连续飞切方法，包括以下步骤：
步骤100、对所有待切割图元进行判断，以筛选出所有的正圆；
首先，将包含所有待切割图元的图形文件导入激光数控***，激光数控***能够获取所有待切割图元的图元数据，然后对所有待切割图元逐一进行判断，以将待切割图元中的所有正圆筛选出来，并保留所有筛选出来的正圆；
在该步骤中，需要对待切割图元是否为正圆进行判断，在对一个待切割图元是否为正圆的判断过程中，激光数控***通过对获取的该待切割图元的图元数据进行分析，若该待切割图元的旋转角度不小于360°，且该待切割图元的半径处处相等，则激光数控***将该待切割图元判定为正圆；据此，通过激光数控***对所有待切割图元逐一进行判断，将待切割图元中的所有正圆筛选出来，以获得所有待切割的正圆；
步骤200、对筛选出来的正圆进行排序，若正圆之间存在嵌套关系，则先对内层的正圆进行排序，再对外层的正圆进行排序；
在对正圆排序的过程中，首先根据嵌套关系找出所有位于第一层级的正圆，即外侧无嵌套的正圆；将每个第一层级的正圆及其内部的正圆划分为一个加工单位，从而得到至少一个加工单位；
若加工单位的数量为一个时，则按照由内至外的原则对该加工单位内的所有正圆进行排序即可，该加工单位位于最外层的第一层级正圆为最后一个正圆；若加工单位的数量为多个时，先根据多个加工单位之间的位置分布对多个加工单位进行排序，然后先对位于第一加工单位内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，再对位于第二加工单位内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，依次类推；
在对每个加工单位内的正圆进行排序时，需按照由内至外的原则进行排序；若该加工单位只有一个正圆，即只有一个第一层级正圆，该第一层级正圆即为该加工单位的第一个正圆，也是该加工单位的最后一个正圆；若该加工单位包含多个正圆，首先找出第一层级正圆内部的所有第二层级正圆，第二层级正圆为该正圆的外侧除第一层级正圆外无嵌套的正圆；每个第二层级正圆及其内部正圆被划分为一个加工小组；然后再对加工小组进行排序，确定第一个加工小组，对第一个加工小组内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，然后继续对第二个加工小组内的所有正圆按照由内至外的原则进行排序，依次类推，完成所有加工小组的排序，最后对第一层级正圆排序，则完成该加工单位的所有正圆的排序；
在该步骤中，需要对筛选出来的所有正圆之间的嵌套关系进行判断，以确定该正圆所在的加工单位以及层级；在判断过程中，需要将一个正圆依次与其他正圆的嵌套关系进行判断，以找出所有与该正圆存在嵌套关系的正圆；在对两个正圆之间的嵌套关系进行判断时，激光数控***能够获取两个正圆的圆心的坐标数据，从而计算出两个正圆的圆心距d，同时激光数控***也能分别获取到两个正圆的半径r1和r2；若d+r1<r2，则判定半径为r1的正圆位于半径为r2的正圆的内部，两个圆之间存在嵌套关系；并根据邻近最优原则或全局最短原则对正圆进行排序；
步骤300、通过切割线段对相邻排序的两个正圆进行连接，并使切割线段与相连接的两个正圆均相切；
相邻排序的两个正圆为位于一个正圆内部的同一层级的两个正圆，或为存在嵌套关系的相邻层级的两个正圆，或为一个加工单位的最后一个正圆与另一个加工单位的第一个正圆；
对于位于同一层级的两个正圆，二者之间的切割线段为两个正圆的公切线；两个正圆之间的公切线为四条，两条为内公切线，两条为外公切线，根据当前两个正圆及第三个正圆之间的位置关系选取最合适的一条作为这两个正圆之间的切割线段；该最合适的一条切割线的选择为四个公切线中最短的一条，或为能够使三个正圆之间的切割线最短的一条；
或，对于同一层级的两个正圆之间通过直线和圆弧线的结合形成的切割线段进行连接；该种切割线段为直线以及形成与直线两端的圆弧线，两个圆弧线分别与两个正圆相切；或为直线的一端与一个正圆相切，直线的另一端与圆弧线相连接并通过圆弧线与另一个正圆相切；
或，位于同一层级的两个正圆之间通过直线和贝塞尔曲线结合形成的切割线段进行连接；
对于一个正圆为加工单位的最后一个正圆，另一个正圆为相邻加工单位的第一个正圆的情形，上述三种切割线段也适用；
对于存在嵌套关系的相邻层级的两个正圆之间的切割线为与两个正圆均相切的圆弧线，或为直线和圆弧线结合以及直线与贝塞尔曲线结合形成的切割线段；
在得到任意相邻排序的两个正圆之间多种切割线段后，通过激光数控***求取一条总长度最短的切割线作为切割路线；
步骤400、将所有正圆与所有切割线段连接为一条完整的切割线，并确定每条切割线段的方向和每个正圆的旋转方向，以形成切割路线；
在该步骤中，需要确定任意相邻的两个正圆之间的切割线段的方向，即切割头沿着切割线段的行进方向；排序为一的正圆为第一正圆，排序为二的正圆为第二正圆，第一正圆和第二正圆之间通过第一切割线段进行连接，第一切割线段的第一端与第一正圆相切，第二切割线段的第二端与第二正圆相切，则第一切割线段的方向为从第一切割线段的第一端指向第二端的方向，即切割头在完成对第一正圆的切割后，切割头从第一切割线段的第一端沿切割线段走向第一切割线段的第二端，第一切割线段的第二端则为第二正圆的切割起点；
在确定第一切割线段的方向后，通过第一切割线段的方向确定第二正圆的旋转方向，即切割头绕何种方向旋转完成对第二正圆的切割；第一切割线段与第二正圆的切点为第二正圆的切割起点，使第二正圆的旋转方向调整为在切点处顺着切线方向行进，即可确定第二正圆的切割方向；
在对第一正圆的旋转方向的确定中，也使依靠第一切割线段的方向进行判断；第一切割线段与第一正圆的切点既是第一正圆的切割起点，也是第一正圆的切割终点；切割头在完成对第一正圆的切割后行进至切割终点时，使切割头的行进方向为顺着第一切割线段的方向，据此可确定第一正圆的旋转方向，即切割头在对第一正圆进行切割时切割头的旋转方向；
先确定第二正圆和排序为三的第三正圆之间的第二切割线段的方向，并根据第二切割线段的方向确定第三正圆的旋转方向，依次类推，确定后续所有切割线段的方向和所有正圆的旋转方向，从而形成一条完整的具有方向的切割线，即切割头在切割过程中行走的切割路线；
在切割过程中，首先使切割头下降至第一正圆与第一切割线的切点处，然后加速，按第一正圆的旋转方向移动切割头完成对第一正圆的切割；第一正圆切割完毕后关闭切割头的激光，使切割头沿着第一切割线段的方向移动至第一切割线段与第二正圆的切点处；在切割头移动至第二正圆后，开启激光头，使切割头按第二正圆的旋转方向旋转完成对第二正圆的切割；然后再次关闭切割头的激光，切割头沿着第二切割线段移动至第二切割线段与第三正圆的切点处，开始对第三正圆进行切割；依次类推，使切割头依次完成后续所有正圆的切割，并在完成最后一个正圆的切割后，使切割头减速至停止，最后抬升切割头；从而在切割过程中只需规划一条完整的切割路线，使切割头按照规划好的切割路线行进，并且切割头只需进行一次下降、加速、减速和抬升，即可完成对所有正圆的加工，进而极大地缩短了加工时间，提高了加工效率。
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Granted publication date: 20230929

Pledgee: Zhejiang Wenling Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: Zhejiang Thermal Stimulation Optical Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2024330000001

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