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5，但是现有的激光头抬升方式抬升效率太低。


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.获取激光头沿竖直方向抬升至预设安全高度h所需时间t2；以及
9.判断所述时间t1和所述时间t2之间的大小，若所述时间t1≥时间t2，则所述激光头沿预设的第一运动轨迹模式运动，反之所述激光头沿预设的第二运动轨迹模式运动，其中，所述预设的第二运动轨迹模式中抬升所需时间大于所述预设的第一运动轨迹模式中抬升所需时间。
10.可看出，本技术的控制方法中，若当前加工轮廓与下一加工轮廓之间的路径上存在已加工轮廓时，通过获取当前加工轮廓沿水平方向运动至已加工轮廓所需时间t1、以及获取激光头沿竖直方向抬升至预设安全高度h所需时间t2，并对时间t1和时间t2的大小进行判断，即可得出激光头是选择沿预设的第一运动轨迹模式运动还是选择预设的第二运动轨迹模式运动，该方式使激光头能够选取最合适的运动轨迹，既保证激光头从当前加工轮廓与下一加工轮廓的运动效率，又能够保证激光头不会碰撞到已加工轮廓。
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.获取当前加工轮廓与下一加工轮廓之间的距离s1；
13.获取当前加工轮廓与已加工轮廓之间的距离s2；以及
14.根据所述距离s1以及预设的激光头沿水平方向运动速度v1计算得出所述激光头
在所述距离s2的运动时间t1。
15.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v1计算得出所述激光头在所述距离s2的运动时间t1，还包括：
16.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v1计算得出所述激光头在距离s2的速度v2；以及
17.根据所述速度v2和所述距离s2计算得出所述时间t1。
18.进一步地，所述获取激光头沿竖直方向抬升至安全高度h所需时间t2，还包括：
19.根据预设安全高度h和预设激光头沿竖直方向的抬升速度v3计算得出所述时间t2。
20.进一步地，所述第一运动轨迹模式包括第一抬升轨迹和第一下降轨迹，其中，所述激光头沿所述第一抬升轨迹抬升至安全高度h，所述激光头沿所述第一下降轨迹移动至下一加工轮廓；以及
21.所述第一抬升轨迹为所述激光头在所述t2时间沿竖直方向运动的同时，沿水平方向进行插补运动所形成。
22.进一步地，所述第二运动轨迹模式包括第二抬升轨迹和第二下降轨迹，其中，所述激光头沿所述第二抬升轨迹抬升至安全高度h，所述激光头沿所述第二下降轨迹移动至下一加工轮廓；以及
23.所述第二抬升轨迹为所述激光头先沿竖直方向运动时间t3后，再同时进行水平方向插补运动时间t4所形成，其中，所述时间t4＝时间t2-时间t3，且所述时间t4≤时间t1。
24.进一步地，所述运动时间t3为预设时间。
25.进一步地，所述运动时间t3为根据激光头抬升至预设安全高度h所需时间t2和所述激光头从所述当前加工轮廓运动至所述已加工轮廓所需时间t1计算得出。
26.进一步地，若不存在已加工轮廓时，所述激光头沿第三运动轨迹运动。
27.进一步地，所述第三运动轨迹为所述激光头在距离s1里沿水平方向运动所形成。
28.一种激光头空移控制装置，所述装置包括：
29.处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
30.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，实现以上任一项所述的方法。
31.一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上任一项所述的方法。
附图说明
32.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。
33.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；
34.图2为图1对应实施例示出的步骤104的细节的流程图；
35.图3为图2对应实施例示出的步骤206的细节的流程图；
36.图4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；
37.图5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的示意图；
38.图6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第一运动轨迹模块的示意图；
39.图7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第二运动轨迹模块的示意图；
40.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第三运动轨迹模块的示意图；
41.图9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；
42.图10为本技术实施例提供的激光加工控制装置的框图。
43.附图说明：
44.100、当前加工轮廓；200、已加工轮廓；300、下一加工轮廓；400、处理器；500、存储器。
具体实施方式
45.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。
46.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。
47.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。
48.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。
49.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。
50.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：
51.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。
52.具体地，结合图1图9，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。
53.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沿水平方向运动至所述已加工轮廓200所需时间t1。
54.具体地，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。
55.步骤106，获取激光头沿竖直方向抬升至预设安全高度h所需时间t2。
56.具体地，当经过步骤202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，需要使激光头能够抬升至一个安全高度h的位置，以保证激光头在经过已加工轮廓200时不会碰撞到已加工轮廓200。
57.步骤108，判断时间t1和时间t2的大小，若时间t1≥时间t2，则激光头沿预设的第一运动轨迹模式运动，反之所述激光头沿预设的第二运动轨迹模式运动，其中，所述预设的第二运动轨迹模式中抬升所需时间大于所述预设的第一运动轨迹模式中抬升所需时间。
58.具体地，当经过步骤204获取时间t1，以及经过步骤206获取时间t2之后，需要判断时间t1和时间t2之间的大小，进而判断激光头能否在时间t1或时间t1之前到达预设的安全高度h。
59.例如，参阅图1、图6、图7和图9，当时间t1≥时间t2时，即证明激光头能够在时间t1或时间t1之前到达预设的安全高度h。也就是说，激光头在刚好运动至已加工轮廓200或还没运动至已加轮廓时，激光头就已经抬升至安全高度h，此时，激光头可沿第一运动轨迹模式从当前加工轮廓100的终点位置移动至下一加工轮廓300的起点位置。
60.当时间t1＜时间t2时，即证明激光头不能够在时间t1或时间t1之前到达预设的安全高度h。也就是说，当激光头已经运动至已加工轮廓200时，激光头还没有抬升至安全高度h，此时，激光头有碰撞已加工轮廓200的风险，所以激光头需沿第二运动轨迹模式从当前加工轮廓100的终点位置移动至下一加工轮廓300的起点位置。
61.可看出，本技术的控制方法中，若当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的路径上存在已加工轮廓200时，通过获取当前加工轮廓100沿水平方向运动至所述已加工轮廓200所需时间t1、以及获取激光头沿竖直方向抬升至预设安全高度h所需时间t2，并对时间t1和时间t2的大小进行判断，即可得出激光头是选择沿预设的第一运动轨迹模式运动还是选择预设的第二运动轨迹模式运动，该方式使激光头能够选取最合适的运动轨迹，既保证激光头从当前加工轮廓100与下一加工轮廓300的运动效率，又能够保证激光头不会碰撞到已加工轮廓200。
62.参阅图2，在一实施例中，步骤104具体还包括以下步骤：
63.步骤202，获取当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的距离s1。
64.具体地，参阅图9，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。
65.步骤204，获取当前加工轮廓100与已加工轮廓200之间的距离s2。
66.具体地，参阅图9，可在加工图档中确定激光头所经过的已加工轮廓200的初始位置(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)和初始位置坐标(x3，y3)计算得出终点位置到初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。
67.步骤206，根据距离s1以及预设的激光头沿水平方向运动速度v1计算得出激光头在距离s2的运动时间t1。
68.具体地，预设激光头在空移过程中沿水平方向的运动速度v1，该速度v1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，并根据所获取距离s1、距离s2、以及预设的运动速度v1即可算出激光头在距离s2中运动所需时间t1。
69.参阅图3，在一实施例中，步骤206具体还包括以下步骤：
70.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v1计算得出激光头在距离s2内的速度v2。
71.可理解，预设的运动速度v1一般为激光头的最高运动速度，即激光头从当前加工轮廓运动至下一加工轮廓之间，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，激光头需要从速度为0逐渐加速到最高运动速度v1，再从运动速度v1降到0，即激光头整个运动过程包括了加速阶段、匀速阶段、以及减速阶段，所以激光头除了在匀速阶段中速度是保持v1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v1计算得出激光头在距离s2内的运动速度v2，其中，运动速度v2可以是平均速度。
72.步骤304，根据速度v2和距离s2计算得出时间t1。
73.具体地，在获取到激光头在距离s2内的运动速度v2后，即可算出激光头在距离s2运动所需时间t1。
74.参阅图6或图7，而步骤106，获取激光头沿竖直方向抬升至预设安全高度h所需时间t2，具体可包括：
75.根据预设安全高度h和预设激光头沿竖直方向的抬升速度v3计算得出时间t2。
76.也就是说，在本实施例中安全高度h可以是固定，激光头沿竖直方向的抬升速度v3可以是固定，进而激光头抬升至安全高度h的时间t2也可以是固定，即不管激光头在水平方向的运动速度是快还是慢，激光头在竖直方向运动至安全高度h的时间都是固定，因此激光头每一次空移过程中，只需要确定激光头从当前加工轮廓100运动至已加工轮廓200所需的时间t1即可判断出激光头需要选择哪一种运动轨迹模块，可有效地简化控制难度。
77.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。
78.参阅图6，在一实施例中，第一运动轨迹模式包括第一抬升轨迹和第一下降轨迹。
79.具体地，若激光头选取第一运动轨迹模式在从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300时，激光头可先沿第一抬升轨迹从当前加工轮廓100的终点位置抬升至安全高度h后，再沿第一下降轨迹移动至下一加工轮廓300的起点位置。
80.进一步地，第一运动轨迹模块还可包括第一水平轨迹。
81.具体地，在一些实施例中，若当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的距离s1较长，激光头沿第一抬升轨迹从当前加工轮廓100的终点位置抬升至安全高度h后，需沿第一水平轨迹沿水平方向平移距离l后，再沿第一下降轨迹移动至下一加工轮廓300的起点位置，以保证激光头能够从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300，且不会与已加工轮廓200发生碰撞。
82.更进一步地，第一抬升轨迹为激光头在t2时间沿竖直方向运动的同时，沿水平方向进行插补运动所形成。
83.具体地，激光头在时间t2里以预设激光头沿竖直方向的抬升速度v3抬升至安全高度h的过程中，激光头同时以预设的激光头沿水平方向运动速度v1在水平方向进行插补运动所形成。也就是说，激光头在时间t2里，以抬升速度v3沿z轴方向运动的时，进行x轴和/或y轴方向的插补运动所形成的样条曲线或抛物线，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。
84.在一实施例中，可设置第一下降轨迹可与第一抬升轨迹相互对称，可以有效的简化控制难度，提高控制效率。而第一水平轨迹为激光头停止竖直方向运动，只进行水平方向的插补运动所形成。
85.在实际控制时，在激光头抬升的过程中，控制激光头沿z轴方向运动的同时，沿x轴和/或y轴进行水平方向运动；当激光头抬升至安全高度h后，关闭激光头的z轴方向运动，使激光头继续沿x轴和/或y轴进行水平方向运动；当激光头沿水平方向运动距离l后，启动激光头的z轴方向运动，使激光头既沿z轴方向的竖直运动，又沿x轴和/或y轴方向的插补运动，实现激光头的降落。
86.可理解，当设置第一下降轨迹可与第一抬升轨迹相互对称时，激光头抬升的时间与下降的时间相等即均为t2，而又可得知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，所以可得出激光头沿水平方向运动距离l所需的时间为t1-2t2。由此，可看出，本技术中，通过将第一下降轨迹与第一抬升轨迹设置为相互对称既能够保证激光头以最高速度抬升，又能够保证激光头运动到下一加工轮廓300的效率，且还能够有效的简化控制难度。
87.参阅图7，在一实施例中，第二运动轨迹模式包括第二抬升轨迹和第二下降轨迹。
88.具体地，若激光头选取第二运动轨迹模式在从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300时，激光头可先沿第二抬升轨迹从当前加工轮廓100的终点位置抬升至安全高度h后，再沿第二下降轨迹移动至下一加工轮廓300的起点位置。
89.进一步地，第二运动轨迹模块还可包括第二水平轨迹。
90.具体地，在一些实施例中，若当前加工轮廓100与下一加工轮廓300之间的距离s1较长，激光头沿第二抬升轨迹从当前加工轮廓100的终点位置抬升至安全高度h后，还需沿第二水平轨迹沿水平方向平移距离l后，再沿第一下降轨迹移动至下一加工轮廓300的起点位置，以保证激光头能够从当前加工轮廓100运动至下一加工轮廓300，且不会与已加工轮
廓200发生碰撞。
91.更进一步地，第二抬升轨迹为激光头先沿竖直方向运动时间t3后，再同时进行水平方向插补运动时间t4所形成，其中，时间t4＝时间t2-时间t3，且时间t4≤时间t1。
92.具体地，激光头在时间t3里先以预设激光头沿竖直方向的抬升速度v3抬升高度h后，激光头再同时以预设的激光头沿水平方向运动速度v1在水平方向进行插补运动时间t4所形成。也就是说，在第二抬升轨迹中，激光头的抬升运动分别两个部分，其中第一个部分是激光头需要在时间t3里，先以抬升速度v3沿z轴方向运动高度h，而第二个部分则是在时间t4里激光头以抬升速度v3沿z轴方向运动的同时，再进行x轴和/或y轴方向的插补运动所形成的样条曲线或抛物线，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。
93.可理解，在第二运动轨迹模式中，将第二抬升轨迹分成了两个部分，第一个部分则是激光头仅沿z轴方向运动，而第二个部分则是与第一抬升轨迹相同的既沿z轴方向运动的同时，又沿x轴和/或y轴方向进行插补运动。当当前加工轮廓100与已加工轮廓200之间的距离较短时，意味着激光头从当前加工轮廓100运动至已加工轮廓200所需的时间t1就越短，而激光头沿竖直方向抬升至预设安全高度h所需时间t2是固定的，因此激光头需要先沿竖直方向运动时间t3进行缓冲之后，再同时进行时间t4里的x轴和/或y轴方向插补运动，而时间t4可由时间t2-时间t3算出，所以只需要保证时间t4≤时间t1，即能够保证激光头在抬升至安全高度h之前不会撞到已加工轮廓200。
94.也就是说，当时间t4＝时间t1时，即说明激光头恰好能够在时间t4里移动至已加工轮廓200所对应的安全高度h；当时间t4＜时间t1时，即说明激光头在到达已加工轮廓200前已经抬升至安全高度h。因此，本技术中的第二抬升轨迹通过使激光头先在竖直方向上运动时间t3进行缓冲，再进行时间t4里的x轴和/或y轴方向插补运动，能够防止激光头撞到已加工轮廓200的同时，保证激光头沿水平方向的运动效率。
95.进一步地，在一实施例中，运动时间t3可以是预设时间。具体可以是通过预设缓冲高度h，并根据预设安全高度h以及预设的激光头沿竖直方向的抬升速度v3可计算得出激光头抬升缓冲高度h所需要的时间t3，其中，设缓冲高度h可根据实际加工对象设置。
96.在其它实施例中，运动时间t3可以是根据激光头抬升至预设安全高度h所需时间t2和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计算得出，具体为时间t3＝时间t2-时间t1。也就是说，激光头可根据从当前加工轮廓100运动至已加工轮廓200所需时间t1的长短决定激光头所需缓冲时间t3的长短，以保证激光头能够在移动至已加工轮廓200的同时恰好也抬升至安全高度h。
97.在一实施例中，可设置第二下降轨迹可与第二抬升轨迹相互对称，可以有效的简化控制难度，提高控制效率。而第二水平轨迹则可以为激光头停止竖直方向运动，只进行水平方向的插补运动所形成。
98.在其它实施例中，第二下降轨迹还可以是使激光头既沿z轴方向下降运动，又使激光头沿x轴和/或y轴方向的插补运动，实现激光头的最快速度降落。
99.参阅图8，在一实施例中，步骤102之后还包括以下步骤：
100.步骤110，若不存在已加工轮廓200时，激光头沿第三运动轨迹运动。
101.具体地，第三运动轨迹可以是激光头在距离s1里沿水平方向运动所形成。即激光
头在距离s1内以预设的水平方向运动速度v1进行x轴和/或y轴进行运动所形成。也就是说，当当家加工轮廓与下一加工轮廓300之间没有已加工轮廓200时，激光头可沿水平方向直接移动至下一加工轮廓300处。
102.此外，参阅图9，本技术还提供一种激光头空移控制装置，其包括处理，400和存储器500。
103.其中，处理器400，被配置成执行计算机可执行指令；存储器500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400执行时，实现以上所述的激光头空移控制方法。
104.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执行时实现以上所述的激光头空移控制方法。
105.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。