一种钣金加工用激光切割机及其控制方法与流程

本发明涉及激光切割，具体而言，涉及一种钣金加工用激光切割机及其控制方法。

背景技术：

1、钣金机架，顾名思义，是通过钣金工艺加工而成的机架。钣金工艺是一种对金属薄板进行综合加工的技术，包括切割、冲压、弯曲、焊接等多种工艺手段。通过这些工艺，可以将金属薄板加工成各种形状和尺寸的零部件，再将这些零部件组装成完整的机架结构。

2、当前钣金激光切割机路径控制多采用单一算法规划模式，其中以遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法为主，仅基于当前板材参数、切割图形、设备工况进行单次路径求解，存在明显技术短板：其路径规划缺乏工艺数据积累，无法复用长期加工过程中验证的优质切割路径，针对同类型、同规格钣金工件，反复进行无效迭代计算，加工效率较低。即是说，当前钣金激光切割机路径控制技术的加工效率存在进一步优化空间。

技术实现思路

1、基于此，为了提高钣金激光切割加工效率，本发明提供了一种钣金加工用激光切割机及其控制方法，具体技术方案如下：

2、一种钣金加工用激光切割机，包括用于采集多维度实时加工参数的参数采集组件以及用于对实时加工参数进行预处理，以获取当前工况特征的工控中心，工控中心存储有钣金激光切割历史样本数据，工控中心包括：

3、备选路径集获取模块，用于根据当前工况特征获取当前工况与所有历史样本工况的关联度，筛选出关联度大于关联度阈值的历史路径样本，根据关联度对历史路径样本进行降序排序，提取前n组作为全局最优备选路径集；

4、切割路径择优模块，用于获取最近若干次同类型钣金工件的实际切割路径并作为实时参照样本，对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行优劣量化对比，以最优路径作为最终激光切割路径；

5、激光切割控制模块，用于根据最优激光切割路径控制激光切割头执行切割作业。

6、所述钣金加工用激光切割机通过获取全局最优备选路径集并对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行优劣量化对比，以最优路径作为最终激光切割路径，其可以复用成熟的历史优质路径，在规划切割路径时无需每次进行全量算法迭代，依托历史样本数据即可快速筛选最优路径，从而缩短路径规划耗时并提高钣金切割加工效率。

7、优选地，工况中心还包括特征维度分类模块，特征维度分类模块用于对当前工况进行特征维度的分类，划分为幅值敏感型特征以及趋势敏感型特征，备选路径集获取模块包括：

8、欧氏距离获取单元，用于针对幅值敏感型特征，获取当前工况与所有历史样本工况的欧氏距离，根据欧氏距离获取幅值匹配度；

9、相似度获取单元，用于针对趋势敏感型特征，获取当前工况与所有历史样本工况的余弦相似度，根据余弦相似度获取趋势匹配度；

10、关联度获取单元，用于对幅值匹配度以及趋势匹配度进行加权融合，获取关联度。

11、优选地，切割路径择优模块包括：

12、路径质量获取单元，用于选择至少一个质量评价指标并基于质量评价指标对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行路径质量量化评分，获取路径质量评分；

13、路径择优比对单元，用于根据路径质量评分，对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行择优比对，以路径质量评分最高的路径作为最优路径并作为最终激光切割路径。

14、优选地，中控中心还包括：

15、基准轨迹获取模块，用于根据实时参照样本以及全局最优备选路径集的并集获取基准路径集，并对基准路径集内所有路径进行加权融合，获取理想基准轨迹；

16、目标轨迹获取模块，用于根据实时加工参数获取与当前工况匹配的目标切割轨迹，其中，目标切割轨迹包括轨迹点坐标、切割速度、激光输出功率以及切缝成形实时参数；

17、切割误差获取模块，用于联合理想基准轨迹以及目标切割轨迹，获取机械间隙位置误差以及耗材磨损成形误差；

18、轨迹误差补偿模块，用于根据机械间隙位置误差以及耗材磨损成形误差对当前实时切割路径进行补偿修正；

19、其中，目标切割轨迹为实时切割轨迹或某一历史切割轨迹。

20、一种钣金加工用激光切割机控制方法，应用于所述的钣金加工用激光切割机，其包括如下步骤：

21、s1，采集多维度实时加工参数并对实时加工参数进行预处理，以获取当前工况特征；

22、s2，根据当前工况特征获取当前工况与所有历史样本工况的关联度，筛选出关联度大于关联度阈值的历史路径样本，根据关联度对历史路径样本进行降序排序，提取前n组作为全局最优备选路径集；

23、s3，获取最近若干次同类型钣金工件的实际切割路径并作为实时参照样本，对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行优劣量化对比，以最优路径作为最终激光切割路径；

24、s4，根据最优激光切割路径控制激光切割头执行切割作业。

25、优选地，步骤s2具体包括如下步骤：

26、s21，对当前工况进行特征维度的分类，划分为幅值敏感型特征以及趋势敏感型特征，并对幅值敏感型特征以及趋势敏感型特征进行归一化处理；

27、s22，针对幅值敏感型特征，获取当前工况与所有历史样本工况的欧氏距离，根据欧氏距离获取幅值匹配度，同时，针对趋势敏感型特征，获取当前工况与所有历史样本工况的余弦相似度，根据余弦相似度获取趋势匹配度；

28、s23，对幅值匹配度以及趋势匹配度进行加权融合，获取关联度。

29、优选地，步骤s3具体包括如下步骤：

30、s31，选择至少一个质量评价指标并基于质量评价指标对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行路径质量量化评分，获取路径质量评分；

31、s32，根据路径质量评分，对实时参照样本以及全局最优备选路径集进行择优比对，以路径质量评分最高的路径作为最优路径并作为最终激光切割路径。

32、优选地，所述的一种钣金加工用激光切割机控制方法还包括如下步骤：

33、s5，根据实时参照样本以及全局最优备选路径集的并集获取基准路径集，并对基准路径集内所有路径进行加权融合，获取理想基准轨迹；

34、s6，根据实时加工参数获取与当前工况匹配的目标切割轨迹，其中，目标切割轨迹包括轨迹点坐标、切割速度、激光输出功率以及切缝成形实时参数；

35、s7，联合理想基准轨迹以及目标切割轨迹，获取机械间隙位置误差以及耗材磨损成形误差；

36、s8，根据机械间隙位置误差以及耗材磨损成形误差对当前实时切割路径进行补偿修正；

37、其中，目标切割轨迹为实时切割轨迹或某一历史切割轨迹。

38、优选地，步骤s7具体包括如下步骤：

39、s71，提取理想基准轨迹与目标切割轨迹中所有直线段、圆弧段、转角拐点的xy轴实时坐标，逐点计算位置偏差，生成全域轨迹偏差矩阵，剔除全域轨迹偏差矩阵的随机噪声后，筛选出多路径同向、同量级、连续区间存在的固定偏差并对固定偏差进行均值滤波处理，获取机械间隙位置误差；

40、s72，逐点比对理想基准轨迹与目标切割轨迹的切割成形参数，获取全域成形偏差，根据喷嘴磨损对应的多项特征以及镜片光路磨损对应的多项特征对全域成形偏差进行多特征耦合判定，并联合时序累积误差以及多路径共性校验，获取磨损有效系统误差并对磨损有效系统误差进行均值滤波处理，获取耗材磨损成形误差。

41、优选地，所述的一种钣金加工用激光切割机控制方法还包括如下步骤：获取当前加工精度等级以及钣金加工难度，对归一化后的当前加工精度等级以及钣金加工难度进行加权融合获取工况综合复杂度；

42、其中，步骤s2中的欧氏距离为加权欧氏距离，余弦相似度为加权余弦相似度，加权欧氏距离以及加权余弦相似度的加权权重均正相关于工况综合复杂度。