激光头空移控制方法、装置及可读存储介质与流程

1.本技术属于激光加工技术领域，更具体地说，是涉及一种激光头空移控制方法、装置及可读存储介质。


背景技术：

2.随着数控技术的飞速发展，对激光加工效率的要求越来越苛刻。例如在激光切割过程中，激光头在切割完当前轮廓之后，需要从当前轮廓的终点位置移动到下一个切割轮廓的起点位置，而激光头从终点位置移动到起点位置的过程即为空移。
3.但是在一些切割过程中，终点位置与起点位置之间可能存在有已切割的轮廓，所以激光头在空移的过程中为了避免激光头与已加工的轮廓发生碰撞，激光头一般在终点位置沿z轴方向上抬，接着沿着x轴方向和/或y轴方向平移一段距离，最后在起点位置沿z轴方向下降如图7，但是现有的激光头抬升方式的抬升效率低。


技术实现要素：

4.本技术在于提供激光头空移控制方法、装置及可读存储介质，以解决上述背景技术所提到的技术问题。
5.本技术采用的技术方案是一种激光头空移控制方法，包括：
6.判断当前加工轮廓与下一加工轮廓之间的路径上是否存在已加工轮廓；
7.若存在已加工轮廓时，则获取激光头从所述当前加工轮廓沿水平方向运动至所述已加工轮廓所需时间t1；
8.根据所述时间t1和预设安全高度h计算得出所述激光头在时间t1内抬升至所述安全高度h所需最小速度v1；以及
9.在所述激光头的抬升阶段中，所述激光头以速度v1沿竖直方向运动的同时，进行水平方向的插补运动。
10.可看出，本技术的控制方法中，通过预设一个安全高度h，以保证激光头在沿着该安全高度h运动时不会碰撞到已加工的轮廓，并且还可根据激光头从当前加工轮廓运动至已加工轮廓所需时间t1以及预设的安全高度h得出激光头在时间t1内抬升至安全高度h所需最小速度v1，使激光头在沿水平方向运动的同时，以速度v1沿竖直方向运动，以保证激光头在运动至已加工轮廓的同时能够抬升至安全高度h，该方式既不会影响激光头从当前加工轮廓运动至下一加工轮廓的时间，又能够保证激光头在运动至已加工轮廓的前抬升至安全高度h。
11.进一步地，所述获取激光头从当前加工轮廓沿水平方向运动至已加工轮廓的时间t1，还包括：
12.预设激光头沿水平方向运动速度v2；
13.获取当前加工轮廓与下一加工轮廓之间的距离s1；
14.获取当前加工轮廓与已加工轮廓之间的距离s2；以及
15.根据所述距离s1以及所述运动速度v2计算得出所述激光头在所述距离s2的运动时间t1。
16.进一步地，所述根据所述距离s1以及预设的激光头沿水平方向运动速度v2计算得出所述激光头在所述距离s2的运动时间t1，还包括：
17.根据所述距离s1以及预设的所述激光头沿水平方向运动速度v2计算得出所述激光头在距离s2的速度v3；以及
18.根据所述速度v3和所述距离s2计算得出所述时间t1。
19.进一步地，还包括平移阶段和下降阶段，所述激光头从当前加工轮廓移动至下一加工轮廓的过程中，激光头依次在所述抬升阶段、平移阶段以及下降阶段中运动，其中，所述激光头下降阶段的运动轨迹与所述激光头抬升阶段的轨迹相对称，而所述激光头平移阶段的路程为距离s3，所述距离s3＝s1-2
×
s2。
20.进一步地，还包括平移阶段和下降阶段，所述激光头从当前加工轮廓移动至下一加工轮廓的过程中，激光头依次在所述抬升阶段、平移阶段以及下降阶段中运动；其中，
21.在所述激光头平移阶段中，获取激光头经过已加工轮廓的距离s3，所述激光头以预设水平方向速度v2运动距离s3；以及
22.在所述激光头下降阶段中，获取激光头从已加工轮廓运动至下一加工轮廓之间激光头在竖直方向上的下降速度v4，激光头以速度v4沿竖直方向运动的同时，以预设水平方向运动速度v2进行水平方向的插补运动。
23.进一步地，所述获取激光头经过已加工轮廓的距离s3，还包括：
24.获取激光头所要经过已加工轮廓的开始位置和结束位置；以及
25.根据所述开始位置和结束位置计算出开始位置与结束位置之间的距离。
26.进一步地，所述获取激光头从已加工轮廓在竖直方向上的下降速度v4，还包括：
27.获取激光头从所述已加工轮廓沿水平方向运动至所述下一加工轮廓所需时间t3；以及
28.根据所述时间t3和预设安全高度h计算得出所述激光头在时间t3内从安全高度h下降至下一加工轮廓所需速度v4。
29.进一步地，若不存在已加工轮廓时，所述激光头以预设水平方向运动速度v2从当前加工轮廓运动至下一加工轮廓。
30.一种激光头空移控制装置，所述装置包括：
31.处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
32.存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现以上任意一项所述的方法。
33.一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如以上任意一项所述的方法。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
35.图1为本技术实施例提供的激光头空移控制方法的流程图之一；
36.图2为图1对应实施例示出的步骤104的细节的流程图；
37.图3为图2对应实施例示出的步骤208的细节的流程图；
38.图4为图1实施例提供的激光头空移控制方法中获取距离s3的流程图；
39.图5为图1实施例提供的激光头空移控制方法中获取速度v4的流程图；
40.图6为本技术实施例提供的激光头空移控制方法的流程图之二；
41.图7为现有技术中激光头从当前加工轮廓移动至下一加工轮廓的运动轨迹示意图；
42.图8为本技术实施例提供的激光头从当前加工轮廓移动至下一加工轮廓的过程中跨越已加工轮廓的运动轨迹示意图；
43.图9为本技术实施例提供的激光头从当前加工轮廓平移至下一加工轮廓的运动轨迹示意图；
44.图10为本技术实施例提供的当前加工轮廓、已加工轮廓、下一加工轮廓之间的位置示意图；
45.图11为本技术实施例提供的激光加工控制装置的框图。
46.附图说明：
47.100、当前加工轮廓；200、已加工轮廓；300、下一加工轮廓；
48.400、抬升阶段；500、平移阶段；600、下降阶段；
49.700、处理器；800、存储器。
具体实施方式
50.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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，此处所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。
51.需要说明的是，当元结构被称为“固定于”或“设置于”另一个元结构，它可以直接在另一个元结构上或者间接在该另一个元结构上。当一个元结构被称为是“连接于”另一个元结构，它可以是直接连接到另一个元结构或间接连接至该另一个元结构上。
52.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元结构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技术的限制。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在一些申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.本技术提供一种激光头空移控制方法，该控制方法可控制激光头在切割完当前轮廓之后，需要从当前轮廓位置跃过已切割轮廓到下一个切割轮廓位置的过程中选取合适的运动路径，使激光头既能够以最快速度移动至下一个切割轮廓位置上，同时又能避免激光
头与加工轮廓处发生碰撞。
55.具体地，参阅图1，本技术中所提供的激光头空移控制方法，该控制方法包括以下步骤：
56.步骤102、判断当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的路径上是否存在已加工轮廓200。
57.具体地，参阅图10，当激光头加工完当前加工轮廓100后，需要从当前加工轮廓100的终点位置移动至下一加工轮廓300的起点位置，而激光头在移动过程中，需要判断当前加工轮廓100的终点位置移动至下一加工轮廓300的起点位置之间的运动路径上是否存在有已加工轮廓200，以决定激光头是否需要进行抬升动作，以跃过已加工轮廓200。其中，判断是否存在有已加工轮廓200的方式可以是通过识别加工图档实现。
58.步骤104，若存在已加工轮廓200时，则获取激光头从当前加工轮廓100沿水平方向运动至已加工轮廓200所需时间t1。
59.具体地，结合图8和图10，当经过步骤102后判断得出当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的路径上存在有已加工轮廓200后，需要知道激光头从当前加工轮廓100沿水平方向运动至已加工轮廓200所需花费的时间t1。也就是说，激光头需要在时间t1之前抬升至安装高度，以防止激光头还没抬升至安装高度就与已加工轮廓200发生碰撞。
60.步骤106，根据时间t1和预设安全高度h计算得出激光头在时间t1内抬升至安全高度h所需最小速度v1。
61.具体地，参阅图8，在激光加工前，可预设一个安全高度h，即激光头在该安全高度h处运动时能够确保激光头不会碰撞到已加工轮廓200。此外，经步骤104后可以得知激光头从当前加工轮廓100运动至已加工轮廓200所需要的时间t1，即说明激光头需要在时间t1内抬升至安全高度h处，才能确保激光头不会有碰撞已加工轮廓200的风险，因此通过预设安全高度h和时间t1可得出激光头在时间t1内抬升至安全高度h所需要的最少抬升速度v1。
62.需要说明的是，安全高度h可根据所要激光头所要加工基材的厚度以及所要加工轮廓的大小确定，基材厚度越薄、加工轮廓越小则已加工轮廓200处的翘曲可能就越大，即预设的安全高度h可能就越高。因此，本技术的控制方法可以兼容不同的加工对象，并且只需要调整安全高度h的大小即可实现，调试简单、快捷，通用性高。
63.步骤108，在激光头的抬升阶段400中，激光头以速度v1沿竖直方向运动的同时，进行水平方向的插补运动。
64.具体地，参阅图8，在经步骤108后能够获取激光头在运动至已加工轮廓200前抬升至安全高度所需的最小运动速度v1，在激光头的抬升阶段400中，激光头以速度v1沿竖直方向运动的同时，进行水平方向插补运动，使激光头在整个抬升阶段400中的运动轨迹呈现为弧形轨迹。
65.例如，在激光头的抬升阶段400中，可控制激光头以速度v1沿z轴方向运动的同时，控制激光头进行x轴和/或y轴方向的插补运动，而激光头进行x轴和/或y轴方向的插补运动即为激光头从当前加工轮廓100到下一加工轮廓300的水平运动轨迹。也就是说，激光在抬升阶段400中，激光头进行三轴运动，激光头的运动轨迹为弧形轨迹。
66.可看出，本技术的控制方法中，通过预设一个安全高度h，以保证激光头在沿着该安全高度h运动时不会碰撞到已加工的轮廓，并且还可根据激光头从当前加工轮廓100运动
至已加工轮廓200所需时间t1以及预设的安全高度h得出激光头在时间t1内抬升至安全高度h所需最小速度v1，使激光头在沿水平方向运动的同时，以速度v1沿竖直方向运动，以保证激光头在运动至已加工轮廓200的同时能够抬升至安全高度h，该方式既不会影响激光头从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300的时间，又能够保证激光头在运动至已加工轮廓200的前抬升至安全高度h。
67.参阅图2，在一实施例中，步骤104具体还包括以下步骤：
68.步骤202，预设激光头沿水平方向运动速度v2。
69.具体地，预设激光头在空移过程中沿水平方向的运动速度v2，而该速度v2即为激光头从当前加工轮廓100移动至下一加工轮廓300的运动速度。
70.步骤204，获取当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的距离s1。
71.具体地，参阅图10，可在加工图档中确定当前加工轮廓100的终点位置坐标(x1，y1)以及下一加工轮廓300的起点位置坐标(x2，y2)，通过终点位置坐标(x1，y1)和起点位置坐标(x2，y2)计算得出终点位置到起点位置之间的直线距离，即当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的距离s1。
72.步骤206，获取当前加工轮廓100与已加工轮廓200之间的距离s2。
73.具体地，参阅图10，可在加工图档中确定激光头所经过的已加工轮廓200的开始位置(即激光头经过已加工轮廓200时的初始点)坐标(x3，y3)，通过终点位置坐标(x1，y1)和开始位置坐标(x3，y3)计算得出终点位置到开始位置之间的直线距离，即当前加工轮廓100与已加工轮廓200之间的距离s2。
74.步骤208，根据距离s1以及预设的激光头沿水平方向运动速度v2计算得出激光头在距离s2的运动时间t1。
75.进一步地，参阅图3，在一实施例中，步骤208具体还包括以下步骤：
76.步骤302，根据距离s1以及预设的激光头沿水平方向运动速度v2计算得出激光头在距离s2内的速度v3。
77.可理解，预设的运动速度v2一般为激光头的最快运动速度，即激光头从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300之间，激光头能达到的最高快运动速度。而激光头在从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300的过程中，激光头包括了从速度为0逐渐加速到最快运动速度v2，以及再从运动速度v2降到0的过程，即激光头整个运动过程包括了加速阶段、以及减速阶段，在运动距离较长时还可包括有匀速阶段，所以除了激光头在匀速阶段中速度是保持v2不变之外，在加速阶段和减速阶段中的速度会不断发生变化，因此需要通过距离s1和运动速度v2计算得出激光头在距离s2内的运动速度v3，其中，该运动速度v3可以是平均速度。
78.步骤304，根据速度v3和距离s2计算得出时间t1。
79.具体地，在获取到激光头在距离s2内的运动速度v3后，即可算出激光头在距离s2运动所需时间t1。
80.可以看出，本技术的控制方法中，激光头沿水平方向的运动v2、以及安全高度h可以根据不同的加工对象进行预设，而当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的距离s1、以及当前加工轮廓100与已加工轮廓200之间的距离s2又可通过加工图档获取，所以本技术针对不同的加工对象都能够保证激光头空移的效率，同时还能够保证激光头在空移过程中
不会与已加工轮廓200发生碰撞。
81.进一步地，结合图8和图10，若当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的路径上是否在有已加工轮廓200时，激光头的运动还包括有平移阶段500和下降阶段600。即激光头从当前加工轮廓100移动至下一加工轮廓300的过程中，激光头依次在抬升阶段400中进行抬升运动、在平移阶段500中进行平移运动以及下降阶段600中进行下降运动。
82.其中，在第一实施例中，激光头下降阶段600的运动轨迹可与激光头上升阶段的运动轨迹相对称，即激光头在下降阶段600过程中，沿着与激光头上升阶段相对称的运动轨迹进行下降运动，而在上升阶段和下降阶段600之间，激光头则在安全高度h处保持水平方向运动。可看出，上述将下降阶段600的运动轨迹与上升阶段的运动轨迹相对称的方式，能够有效的简化控制难度，并且不影响激光头水平方向的运动效率。
83.具体地，当激光头下降阶段600的运动轨迹与激光头抬升阶段400的轨迹相对称时，激光头平移阶段500的路程为距离s3，其中，距离s3＝s1-2
×
s2。也就是说，当下降阶段600的运动轨迹与抬升阶段400的轨迹相对称时，激光头在下降阶段600的运动路程与激光头在上升阶段的运动路程一样为s2，所以激光头平移阶段500的运动路程为s3＝s1-2
×
s2。当然，在一些实施例中，若s1＝2s2时，即说明激光头不需要进行平移阶段500，即激光头抬升安全高度h之后马上进行下降。
84.结合图8和图10，在第二实施例中，若已加工轮廓200的尺寸较大，即激光头所要跨过已加工轮廓200的路程较长时，为了更好地保证激光头在整个跨越过程中不会碰撞到已加工轮廓200，可使激光头在跨越已加工轮廓200的过程中，激光头的平移阶段500始终在安全高度h处，当激光头跨越完已加工轮廓200后，再进行下降阶段600的下降运动。也就是说，在此实施例中，激光头平移阶段500的路程即为激光头所要跨越已加工轮廓200的长度尺寸。
85.具体地，激光头在抬升阶段400中抬升至安装高度h后，激光头进行平移阶段500。在激光头的平移阶段500中，获取激光头经过已加工轮廓200的距离s3，激光头以预设水平方向速度v2运动距离s3。
86.当激光头在平移阶段500中运动距离s3后，激光头进行下降阶段600。在激光头的下降阶段600中，获取激光头从已加工轮廓200运动至下一加工轮廓300之间激光头在竖直方向上的下降速度v4，激光头以速度v4沿竖直方向运动的同时，以预设水平方向运动速度v2进行水平方向的插补运动。
87.可看出，在上述实施例中，通过将激光头从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300的过程根据已加工轮廓200的位置和尺寸分成抬升阶段400、平移阶段500和下降阶段600。在抬升阶段400中，激光头以速度v1沿竖直方向运动的同时，以速度v2进行水平方向的插补运动，使激光头在到达已加工轮廓200的同时抬升至安全高度h；在平移阶段500中，停止激光头的竖直方向运动，使激光头始终在安全高度h继续以速度v2进行水平方向运动以跨越已加工轮廓200；在下降阶段600中，使激光头速度v4沿竖直方向运动的同时，以速度v2进行水平方向的插补运动，使激光头下降至下一加工轮廓300处。
88.也就是说，上述方式既能够保证激光头从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300的运动效率，又能保证激光头在跨越已加工了轮廓时不会与已加工轮廓200发生碰撞。此外，上述方式中只需要在不同阶段改变激光头在竖直方向的运动速度即可实现，控制难
度低。
89.结合图4和图10，所述获取激光头经过已加工轮廓200的距离s3，具体还包括以下步骤：
90.步骤402，获取激光头所要经过已加工轮廓200的开始位置和结束位置。
91.具体地，可在加工图档中确定激光头所经过的已加工轮廓200的开始位置(即激光头经过已加工轮廓200时的开始点)坐标(x3，y3)，以及激光头离开已加工轮廓200的结束位置(即激光头经过已加工轮廓200时的结束点)坐标(x4，y4)。
92.步骤404，根据开始位置和结束位置计算出开始位置与结束位置之间的距离。
93.具体地，可通过开始位置坐标(x3，y3)和结束位置坐标(x4，y4)计算得出开始位置和结束位置之间的距离，该距离即为激光头所要经过已加工轮廓200的距离s3。
94.结合图5和图8，获取激光头从已加工轮廓200运动至下一加工轮廓300之间激光头在竖直方向上的下降速度v4，具体还包括以下步骤：
95.步骤502，获取激光头从已加工轮廓200沿水平方向运动至所述下一加工轮廓300所需时间t3。
96.具体地，获取激光头从已加工轮廓200沿水平方向运动至所述下一加工轮廓300所需时间t3的方式可与获取激光头从所述当前加工轮廓100沿水平方向运动至所述已加工轮廓200所需时间t1的方式相同，再次不再进行赘述。
97.步骤504，根据时间t3和预设安全高度h计算得出激光头在时间t3内从安全高度h下降至下一加工轮廓300所需速度v4。
98.结合图6，在一实施例中，步骤102之后还包括以下步骤：
99.步骤110，若不存在已加工轮廓200时，激光头以预设水平方向运动速度v2从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300。
100.也就是说，参阅图9，若当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的路径上不存在已加工轮廓200，激光头可直接中当前加工轮廓100的终点位置平移至下一加工轮廓300的起点位置，而不需要再进行抬升和下降。
101.此外，参阅图11，本技术还提供一种激光头空移控制装置，其包括处理，和存储器800。
102.其中，处理器700，被配置成执行计算机可执行指令；存储器800用于存储一个或多个计算机可执行指令，当计算机可执行指令被处理器700执行时，实现以上所述的激光头空移控制方法。
103.本技术还提供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700执行时实现以上所述的激光头空移控制方法。
104.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在一些申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在一些申请的保护范围之内。