[發明專利]一種基于最短距離的激光切割的總能耗預測方法

在審

• 申請號: 201910779266.3
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN110560921A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 王黎航;袁景;陳亦天;陳簡單;鄭軍
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/70;G06F17/50;G06Q10/04;G06Q50/04
• 代理公司: 33254 杭州云睿專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 楊淑芳

1.一種基于最短距離的激光切割的總能耗預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：輸入代加工的工件圖、加工工藝參數；

步驟二：拆分加工工藝過程：將激光切割加工工藝過程拆分為待機事件、輔助加工事件、激光脈沖加工事件、激光頭移動事件；

步驟三：待機能耗計算：待機能耗為E_Sta＝E_DSta*T_Sta，其中E_DSta為單位時間內機床待機狀態下的能耗、T_Sta為機床待機時間；

步驟四：輔助能耗計算：輔助能耗為E_Aux＝E_Wp+E_Ef+E_Bl，其中E_Wp為水泵能耗、E_Ef為抽風機能耗、E_Bl為吹氣風機能耗；所述水泵能耗為E_Wp＝E_DWp*T_Wp，其中E_DWp為單位時間內的水泵運行能耗、T_Wp為水泵運行時間；抽風機能耗為E_Ef＝E_DEf*T_Ef，其中E_DEf為單位時間內的抽風機運行能耗、T_Ef為抽風機運行時間；吹氣風機能耗為E_Bl＝E_DBl*T_Bl，其中E_DBl為單位時間內的吹氣風機運行能耗、T_Bl為吹氣風機運行時間；

步驟五：激光脈沖能耗計算：激光脈沖能耗為E_laser＝E_laser-C+E_laser-S，其中E_laser-C為激光切割加工能耗、E_laser-S為激光掃描加工能耗；所述激光切割加工能耗為E_laser-C＝E_D-laser*(T_laser-C1*λ_P1+…+T_laser-Cn*λ_Pn)，其中E_D-laser為單位時間內的激光切割加工能耗、T_laser-Cn為第n種激光功率下的的加工時間、λ_Pn為第n種激光功率的激光比例系數；所述激光掃描加工能耗為E_laser-S＝E_D-laser*λ_Scan*(T_laser-S1*λ_gray-S1+…+T_laser-Sm*λ_gray-Sm)，其中λ_Scan為激光掃描功率系數、T_laser-Sm為第m種灰度值的加工時間、λ_gray-Sm為第m種灰度值的灰度系數；

步驟六：激光頭移動能耗計算：激光頭移動能耗為E_M＝E_PM+E_EM，其中E_PM為激光頭加工移動能耗、E_EM為激光頭空走能耗；所述激光頭加工移動能耗為E_PM＝E_X-m+E_Y-m+E_A-m+E_D-m，其中E_X-m為X軸移動能耗、E_Y-m為Y軸移動能耗、E_A-m為弧形移動能耗、E_D-m為斜線移動能耗；所述X軸移動能耗為E_X-m＝E_DX-m*(T_X-m-1*λ_X-m-1+…+T_X-m-a*λ_X-m-a)、Y軸移動能耗為E_Y-m＝E_DY-m*(T_Y-m-1*λ_Y-m-1+…+T_Y-m-b*λ_Y-m-b)、弧形移動能耗為E_A-m＝E_DA-m*(T_A-m-c*λ_A-m-1*λ_C-1+…+T_A-m-c*λ_A-m-c*λ_C-c)、斜線移動能耗為E_D-m＝E_DD-m*(T_D-m-1*λ_D-m-1*λ_Slope-1+…+T_D-m-d*λ_D-m-d*λ_Slope-d)，其中E_DX-m為單位時間X軸移動標準能耗、T_X-m-a為速度為amm/s的X軸移動時間、λ_X-m-a為速度為amm/s的X軸移動速度系數、E_DY-m為單位時間Y軸移動標準能耗、T_Y-m-b為速度為bmm/s的Y軸移動時間、λ_Y-m-b為速度為bmm/s的Y軸移動速度系數、E_DA-m為單位時間弧形移動標準能耗、T_A-m-c為速度為cmm/s的弧形移動時間、λ_A-m-c為速度為cmm/s的弧形移動速度系數、λ_C為曲率系數、E_DD-m為單位時間斜線移動標準能耗、T_D-m-d為速度為dmm/s的斜線移動時間、λ_D-m-d為速度為dmm/s的斜線移動速度系數、λ_Slope為斜率系數；所述激光頭空走能耗為E_EM＝E_EM-Ori+E_EM-Island，其中E_EM-Ori為機器原點與加工原點之間的空走能耗、E_EM-Island為加工孤島間的空走能耗，所述E_EM-Ori為E_EM-Ori＝E_DE-m*T_E-m-Ori*λ_E-m-Ori*λ_Slope-Ori，其中E_DE-m為單位時間空走標準能耗、T_E-m-Ori為機器原點與加工原點之間的空走時間、λ_E-m-Ori為設備復位速度下的斜線移動速度系數、λ_Slope-Ori為機器原點與加工原點之間的斜率下的斜率系數；所述E_EM-Island為E_EM-Island＝E_{T-s-EM-Island}+E_{T-t-EM-Island}，E_{T-s-EM-Island}為掃描加工的圖形外輪廓的激光頭最短距離總空走能耗、E_{T-t-EM-Island}為激光切割加工的單個任務之間的激光頭最短距離總空走能耗；

步驟七：激光切割總能耗計算：激光切割總能耗為E_Total＝E_Sta+E_Aux+E_laser+E_M。