[發明專利]優先權輪轉式多橫梁水切割的在線協調控制方法

在審

• 申請號: 201711380426.4
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108177090A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 李俊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B24C1/04
• 分類號: B24C1/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種優先權輪轉式多橫梁水切割的在線協調控制方法，包括以下步驟：對多橫梁水切割系統的加工區域進行劃分；對給定的大型工件切割任務，按照以下在線協調控制方法執行n個橫梁系統的切割，在此過程中引入優先權輪轉機制，以避免任意兩相鄰橫梁系統的碰撞發生；上述的協調控制裝置是執行多橫梁水切割系統協調控制策略的工業控制計算機、可編程邏輯控制器PLC、嵌入式控制器或者其他具有計算、存儲單元和公知通信接口的電子裝置。本發明通過在線檢測相鄰橫梁的位置和速度信息，動態決定競爭干涉區的橫梁的動作以及仲裁進入干涉區的先后順序，避免相鄰橫梁在干涉區發生碰撞。

技術領域

本發明涉及數控水射流切割加工領域，具體地說，涉及大型工件的優先權輪轉式多橫梁水切割的在線協調控制方法。

背景技術

水射流切割(簡稱水切割)是一種冷態的點切割技術，因無熱變形和附加應力變形、切割材料無選擇性、切割速度快，以及無污染等特點，明顯優于其他切割技術，如硬質刀具切割、激光切割、電火花切割、等離子切割等。水切割技術如今已被廣泛應用于建筑、裝飾、機械、航空航天、傳播、汽車、化工、食品等行業，切割多達500多種類型材質，如鋼材、鈦、合金、復合材料、大理石、皮革等。

近年來航空航天、裝備制造、石化、食品加工等行業中大型工件(4-12m乃至更長)水切割需求迅猛增長，應運而生了兩種大型水切割機床方案，即單橫梁水切割系統與多橫梁式水切割系統。單橫梁水切割系統具有單一橫梁及安裝其上的水刀頭以及長的導軌和工作臺，但切割效率較低。多橫梁式水切割系統由多個水切割橫梁、導軌、切割臺拼接組合而成，各橫梁可以并行地切割。多橫梁系統的切割效率顯著較高，又具備伸縮性與可擴展性，已成為大型水切割的首選方案。然而，多橫梁式水切割系統為保證銜接部分無切割死區，必須做到相鄰兩兩橫梁的加工區域存在一定的重疊。在沒有任何措施的情況下，一旦相鄰兩橫梁系統在重疊區的時段具有交集，則盡可能發生干涉和碰撞，導致系統的損毀。因此對于多橫梁系統，首要考慮的問題是如何協調多個平行且相互存在約束的切割過程之間的協調，避免干涉。對此，目前存在離線和在線兩種協調策略。現有技術多為離線的協調方法，大體思想是將多橫梁水切割機床的位置干涉問題轉變為時間干涉問題，預先安排相鄰切割過程中各橫梁系統位于干涉區的時序，并將這種協調策略固化到NC代碼中。實施這種方法必須要對各橫梁系統執行同步的啟動、暫停、繼續、回退、停止。在線協調策略根據在線檢測到的相鄰橫梁的位置信息，動態決定橫梁的前進與暫停狀態和進入干涉區的先后順序。在線的協調控制方法將直接操控各橫梁的CNC控制器，而與各橫梁系統的NC代碼是相互獨立，不必對各橫梁系統同時啟動、暫停、繼續、回退、停止，各橫梁系統可做到完全獨立。

此外，對于相鄰橫梁同時準備進入干涉區的情況，現有技術都是采用預先定義固定的優先級，這會導致高優先級的橫梁始終先于低優先級的橫梁，導致不公平，從而影響相鄰橫梁的作業時間的平衡，這正是本發明要解決的問題所在。

發明內容

本發明提供一種能夠平衡相鄰橫梁的作業時間的優先權輪轉式多橫梁水切割的在線協調控制方法。

本發明采用如下技術方案：

一種優先權輪轉式多橫梁水切割的在線協調控制方法，該方法包括以下步驟：

A.對多橫梁水切割系統的加工區域進行劃分；

B.對給定的大型工件切割任務，按照以下在線協調控制方法執行n個橫梁系統的切割：

B1.以計算機輔助設計CAD文件的形式輸入給定的大型工件切割任務，按照以下情況進行切割輪廓的分解和分配，形成各橫梁系統的切割部分的CAD子文件：

B2.將各CAD子文件進一步導入水切割計算機輔助制造CAM軟件，生成可執行的數控(NC)代碼文件：

B3.將生成的各橫梁系統的數控NC代碼文件裝載到對應CNC控制器中，由協調控制裝置執行多橫梁水切割系統的協調控制策略，所述協調控制策略為：