激光加工方法、装置、激光加工设备和存储介质与流程

1.本技术涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光加工方法、装置、激光加工设备和存储介质。


背景技术：

2.目前激光加工作业中，激光加工工艺繁多，激光加工工艺包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标和微调的一种或多种组合，加工图形也数量很多，因此，通过激光加工路径优化实现提高激光加工效率、减少能量消耗是非常重要的目标，同时难度非常大。
3.现有激光技工路径优化无论是根据加工图元间的位置大小进行优化，还是根据不同工艺图层进行优化，其优化效果都有限，例如对不同的激光加工工艺，如果对激光加工工艺分类加工，会造成大量的空走严重影响加工的速度；对于大量图形，一般路径优化会造成大量的时间等待图形排序，增加在加工中额外的不必要工时；因不合理的激光加工路径会产生许多的控制，如频繁的开闭激光头等，大大延长激光加工过程中激光运行路径，降低了加工效率，同时频繁的开启关闭激光头及其辅助设备，还会降低激光头的使用寿命。
4.综上所述，亟需一种能提高加工效率、减少能量消耗并不产生其它控制操作的激光加工方法。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高加工效率、减少能量消耗的激光加工方法、装置、激光加工设备和存储介质。
6.第一方面、提供了一种激光加工方法，所述方法包括：
7.将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
8.根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
9.从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
10.根据所述第三数据，进行激光加工。
11.在其中一个实施例中，所述将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据包括：
12.将待加工图样转化为待加工图元，所述待加工图元包括线段或/和圆弧；
13.获取所述待加工图元的顶点；
14.将所述顶点与所述顶点对应的加工工艺按照预设格式转化并存储，获得第一数据，所述第一数据为线性数据结构。
15.在其中一个实施例中，所述分支区域的大小相同或/和大小不同。
16.在其中一个实施例中，所述分支区域内包括相邻的若干个待加工图元，具体的，所
述分支的数量为三个，根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据包括：
17.根据所述第一数据的包络盒，将相邻的若干个待加工图元划分为一级分支区域；
18.将相邻的若干个所述一级分支区域组成的区域划分为二级分支区域；
19.将相邻的若干个所述二级分支区域组成的区域划分为三级分支区域；
20.生成所述一级分支区域、二级分支区域和三级分支区域的包络盒，获得第二数据，所述第二数据为b
‑
tree结构。
21.在其中一个实施例中，所述从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，其中，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点包括：
22.根据与指定起点的邻近关系，对所述指定起点所在的二级分支区域内所有一级分支区域进行排序，前一个一级分支区域的包络盒的终点为下一个一级分支区域的包络盒的起点；
23.根据与所述指定起点所在的二级分支区域的邻近关系，对所述指定起点所在的三级分支区域内其他二级分支区域进行排序，前一个二级分支区域的包络盒的终点为下一个二级分支区域的包络盒的起点；
24.根据与所述指定起点邻近关系，对三级分支区域进行排序，前一个三级分支区域的包络盒的终点为下一个三级分支区域的包络盒的起点；
25.直至历遍所述第二数据，获得第三数据。
26.第二方面、提供了一种激光加工装置，所述装置包括：
27.数据转化单元，用于将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
28.第一排序单元，用于根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
29.第二排序单元，用于从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，其中，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
30.激光加工单元，用于根据所述第三数据，进行激光加工。
31.第三方面、提供了一种激光加工设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
32.将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
33.根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
34.从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
35.根据所述第三数据，进行激光加工。
36.第四方面、提供了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以下步骤：
37.将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
38.根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
39.从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
40.根据所述第三数据，进行激光加工。
41.上述激光加工方法、装置、激光加工设备和存储介质，通过将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；根据所述第三数据，进行激光加工，本技术通过将待加工图元按统一线性数据结构处理，以图元顶点和工艺绑定为顶点属性，减少了对每个图元逐个排序的计算资源和时间，分级排序和局部区域搜索，可快速定位最邻近待加工图元的位置，减少空走和切换工艺的时间，提高了加工效率、减少了能量消耗，也减少了不必要的控制操作。
附图说明
42.图1为一个实施例中激光加工方法的流程示意图；
43.图2为一个实施例中分级别对待加工图元进行分支区域划分的示意图；
44.图3为一个实施例中不同分支区域之间的检索排序的示意图；
45.图4为一个实施例中激光加工装置的结构框图；
46.图5为一个实施例中激光加工设备的内部结构图。
具体实施方式
47.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
48.本技术提供的激光加工方法，可以应用激光加工设备的应用环境中。
49.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种激光加工方法，以该方法应用于激光加工设备为例进行说明，包括以下步骤：
50.步骤s11，将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺。
51.在本发明实施例中，待加工图元是组成待加工图样的基本图形元素。待加工图样包括lineseg、arccircle、ployline、ploygon和bspline一种或多种组合。所述待加工图元包括线段或/和圆弧。所述第一数据为线性数据结构。加工工艺是激光加工工艺，其包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标和微调的一种或多种组合。激光加工设备将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，具体的，将待加工图样转化为待加工图元，所述待加工图元包括线段或/和圆弧；获取所述待加工图元的顶点；将所述顶点与所述顶点对应的
加工工艺按照预设格式转化并存储，获得第一数据。对于不同的待加工图元的各个顶点存储到线性数据结构中，针对待加工图元的加工工艺，由于单一待加工图元把该加工工艺附加到顶点，形成顶点的附加特征。使得不同的加工工艺与待加工图元进行平行关联。由于线性数据结构可使用双向迭代器、随机迭代器进行数据的查找、搜索，处理效率高，为提高激光加工效率提供了可能。
52.步骤s12，根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据。
53.在本发明实施例中，所述分支区域的大小相同或/和大小不同。所述分支区域内包括相邻的若干个待加工图元，所述分支的数量可根据待加工图样大小设置，优选的，所述分支的数量为三个时，激光加工设备根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据包括：
54.根据所述第一数据的包络盒，将相邻的若干个待加工图元划分为一级分支区域；
55.将相邻的若干个所述一级分支区域组成的区域划分为二级分支区域；
56.将相邻的若干个所述二级分支区域组成的区域划分为三级分支区域；
57.生成所述一级分支区域、二级分支区域和三级分支区域的包络盒，获得第二数据，所述第二数据为b
‑
tree结构。
58.如图2所示，利用第一数据的包络盒属性在待加工图元外围生成三级不同大小的分支区域，并生成各个分支区域的包络盒，形成b
‑
tree类型的数据，该数据结构具有非常高的查找速率，能够为排序中使用的查找速率。
59.步骤s13，从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点。
60.在本发明实施例中，指定起点为用户制定起点。具体的，本步骤s13包括：
61.根据与指定起点的邻近关系，对所述指定起点所在的二级分支区域内所有一级分支区域进行排序，前一个一级分支区域的包络盒的终点为下一个一级分支区域的包络盒的起点；
62.根据与所述指定起点所在的二级分支区域的邻近关系，对所述指定起点所在的三级分支区域内其他二级分支区域进行排序，前一个二级分支区域的包络盒的终点为下一个二级分支区域的包络盒的起点；
63.根据与所述指定起点邻近关系，对三级分支区域进行排序，前一个三级分支区域的包络盒的终点为下一个三级分支区域的包络盒的起点；
64.直至历遍所述第二数据，获得第三数据。
65.如图3所示，从与指定起点距离最近的分支区域开始，接着是最相邻的其他若干个待加工图元，距离最近的分支区域全部历遍，接着是其它距离较近的分支区域，直至同一级别全部完成，按照该规则历遍其它级别，这样逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点。这种局部群组排序有利于相同工艺集中处理，节约了切换工艺的时间，有利于提高加工效率，也减少了不必要的控制操作。
66.步骤s14，根据所述第三数据，进行激光加工。
67.在本发明实施例中，第三数据中图元属性和工艺属性关联，把二维平面数据直接
转化为一维数据结构进行存储，且优化了待加工图元加工的路径，减少了激光加工中的空走路径，提高了加工效率，减少了能量消耗，同时，有利于待加工图元扩展，在一次排序中可以同时包含多种加工工艺，也减少分层工艺。
68.上述激光加工方法中，通过将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；根据所述第三数据，进行激光加工，本技术通过将待加工图元按统一线性数据结构处理，以图元顶点和工艺绑定为顶点属性，减少了对每个图元逐个排序的计算资源和时间，分级排序和局部区域搜索，可快速定位最邻近待加工图元的位置，减少空走和切换工艺的时间，提高了加工效率、减少了能量消耗，也减少了不必要的控制操作。
69.应该理解的是，虽然图1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1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。
70.在一个实施例中，如图4所示，提供了一种激光加工装置，包括：数据转化单元41、第一排序单元42、第二排序单元43和激光加工单元44，其中：
71.数据转化单元41，用于将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
72.第一排序单元42，用于根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
73.第二排序单元43，用于从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，其中，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
74.激光加工单元44，用于根据所述第三数据，进行激光加工。
75.进一步地，数据转化单元41用于将待加工图样转化为待加工图元，所述待加工图元包括线段或/和圆弧；获取所述待加工图元的顶点；将所述顶点与所述顶点对应的加工工艺按照预设格式转化并存储，获得第一数据，所述第一数据为线性数据结构。
76.进一步地，所述分支区域的大小相同或/和大小不同。
77.进一步地，所述分支区域内包括相邻的若干个待加工图元，具体的，所述分支的数量为三个，所述第一排序单元42包括：
78.第一分支子单元，用于根据所述第一数据的包络盒，将相邻的若干个待加工图元划分为一级分支区域；
79.第二分支子单元，用于将相邻的若干个所述一级分支区域组成的区域划分为二级分支区域；
80.第三分支子单元，用于将相邻的若干个所述二级分支区域组成的区域划分为三级
分支区域；
81.第一数据子单元，用于生成所述一级分支区域、二级分支区域和三级分支区域的包络盒，获得第二数据，所述第二数据为b
‑
tree结构。
82.进一步地，所述第二排序单元43包括：
83.一级排序子单元，用于根据与指定起点的邻近关系，对所述指定起点所在的二级分支区域内所有一级分支区域进行排序，前一个一级分支区域的包络盒的终点为下一个一级分支区域的包络盒的起点；
84.二级排序子单元，用于根据与所述指定起点所在的二级分支区域的邻近关系，对所述指定起点所在的三级分支区域内其他二级分支区域进行排序，前一个二级分支区域的包络盒的终点为下一个二级分支区域的包络盒的起点；
85.三级排序子单元，用于根据与所述指定起点邻近关系，对三级分支区域进行排序，前一个三级分支区域的包络盒的终点为下一个三级分支区域的包络盒的起点；
86.第二数据子单元，用于直至历遍所述第二数据，获得第三数据。
87.关于激光加工装置的具体限定可以参见上文中对于激光加工方法的限定，在此不再赘述。上述激光加工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激光加工设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于激光加工设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
88.在一个实施例中，提供了一种激光加工设备，其内部结构图可以如图5所示。该激光加工设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器。其中，该激光加工设备的处理器用于提供计算和控制能力。该激光加工设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现一种激光加工方法。
89.本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的激光加工设备的限定，具体的激光加工设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
90.在一个实施例中，提供了一种激光加工设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
91.将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
92.根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
93.从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
94.根据所述第三数据，进行激光加工。
95.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：
96.将待加工图元转化为预设格式数据并存储，获得第一数据，所述第一数据包括每
个待加工图元的顶点及所述顶点对应的加工工艺；
97.根据所述第一数据的包络盒，分级别按照若干个分支区域进行排序，生成若干个所述分支区域的包络盒，获得第二数据；
98.从与指定起点距离最近的分支区域开始，逐级历遍所述第二数据进行排序，获得第三数据，同一级别内前一个包络盒的终点为下一个包络盒的起点；
99.根据所述第三数据，进行激光加工。
100.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
101.以上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。
102.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。