[發(fā)明專(zhuān)利]品字形布局的三激光頭協(xié)同切割落料路徑規(guī)劃方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111191696.7
• 申請(qǐng)日: 2021-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113909683B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒運(yùn)清;羅強(qiáng);杜冰;徐佳泰;安子民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/08
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/08;B23K26/38
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發(fā)明公開(kāi)品字形布局的三激光頭協(xié)同切割落料路徑規(guī)劃方法和系統(tǒng)，屬于工藝路徑優(yōu)化領(lǐng)域。本發(fā)明將三頭激光切割路徑優(yōu)化問(wèn)題拆分為三頭激光切割協(xié)同分區(qū)子問(wèn)題和分區(qū)內(nèi)激光切割路徑優(yōu)化子問(wèn)題，這兩個(gè)子問(wèn)題之間相互影響，相互制約。在對(duì)切割區(qū)域進(jìn)行分區(qū)后，對(duì)分區(qū)內(nèi)的激光切割路徑進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)確定的切割路徑可以計(jì)算得到切割時(shí)間，根據(jù)切割時(shí)間差再對(duì)分區(qū)進(jìn)行調(diào)整并重新確定分區(qū)內(nèi)的切割路徑，不斷迭代后實(shí)現(xiàn)三頭激光切割的協(xié)同分區(qū)。在保證激光頭不碰到極限的情況下使得三個(gè)激光頭切割時(shí)間基本均衡且對(duì)卷料進(jìn)行循環(huán)切割，保證切割效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工藝路徑優(yōu)化領(lǐng)域，更具體地，涉及品字形布局的三激光頭協(xié)同切割落料路徑規(guī)劃方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外的激光切割技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，對(duì)于這其中關(guān)鍵的激光切割路徑優(yōu)化問(wèn)題的研究也逐漸完善。從上世紀(jì)五十年代使用純數(shù)學(xué)的線性規(guī)劃法解決旅行商問(wèn)題到現(xiàn)在用各種智能算法求解帶約束的激光切割路徑優(yōu)化問(wèn)題，模擬退火算法、蟻群算法和遺傳算法等各種改進(jìn)后新穎的智能算法層出不窮，在組合優(yōu)化領(lǐng)域大放異彩。

CN106271106A公開(kāi)了一種三個(gè)激光頭同時(shí)切割一工件的切割路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：第一步：通過(guò)軟件對(duì)切割圖形進(jìn)行識(shí)別、判斷，判斷的條件包括：切割圖形的大小、切割材料類(lèi)別及板厚和切割輔助氣體類(lèi)型；第二步：根據(jù)第一步的條件調(diào)用切割參數(shù)表，整理出每段切割線所需要的時(shí)間，包括切割時(shí)間、穿孔時(shí)間、引線時(shí)間、切割頭快速移動(dòng)時(shí)間；第三步：初定切割規(guī)則，分別指定1#、2#、3#切割頭；第四步：根據(jù)圖形長(zhǎng)度，計(jì)算需要打斷的尺寸及次數(shù)；第五步：進(jìn)行三個(gè)切割頭切割平衡檢驗(yàn)，三個(gè)切割頭同時(shí)切割時(shí)間接近，使得整個(gè)切割效率最高；第六步：手動(dòng)調(diào)整數(shù)據(jù)，進(jìn)行空預(yù)演，確定切割路徑方案；第七步：加入邊料處理和碎邊處理路線方案，再調(diào)用與切割板料相對(duì)應(yīng)的穿孔方式、引線方式、切割輔助氣體類(lèi)型、切割參數(shù)和穿孔參數(shù)，自動(dòng)生成切割程序。然而，該方法存在以下缺點(diǎn)：只適用于單次分區(qū)的靜態(tài)切割，需要人為干預(yù)調(diào)整，對(duì)切割軌跡的優(yōu)化未提出可行的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了品字形布局的三激光頭協(xié)同切割落料路徑規(guī)劃方法和系統(tǒng)，其目的在于保證三個(gè)激光頭在卷料移動(dòng)的同時(shí)對(duì)卷料進(jìn)行動(dòng)態(tài)循環(huán)切割，并且在保證加工精度的同時(shí)提高切割效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種品字形布局的三激光頭協(xié)同切割落料路徑規(guī)劃方法，該方法包括：

(1)將零件排樣好的板材區(qū)域三等分，為各激光頭分配初始分割區(qū)域；

(2)以激光頭空行程移動(dòng)距離最短為優(yōu)化目標(biāo)，求解得到各分區(qū)內(nèi)的激光切割路徑；

(3)通過(guò)確定的分區(qū)內(nèi)的切割路徑，計(jì)算分區(qū)內(nèi)靜態(tài)切割時(shí)間，用激光頭x方向的移動(dòng)距離(三個(gè)激光頭x方向上的移動(dòng)距離相等，即循環(huán)間距)除以切割時(shí)間后取最大者(取三個(gè)切割頭中最長(zhǎng)時(shí)間)，作為帶料最大速度；

(4)以帶料最大速度作為帶料速度的初值，計(jì)算分區(qū)內(nèi)動(dòng)態(tài)切割時(shí)間；

(5)在各激光頭均未超限位時(shí)，判斷各激光頭動(dòng)態(tài)切割時(shí)間是否均衡，若是，輸出當(dāng)前分區(qū)下激光切割路徑，否則，根據(jù)各激光頭動(dòng)態(tài)切割時(shí)間差比例對(duì)分區(qū)進(jìn)行調(diào)整后，轉(zhuǎn)至步驟(2)。

靜態(tài)切割是指假設(shè)帶料靜止、激光頭行程無(wú)限，且不考慮激光頭等待、超限位等異常情況，計(jì)算出各激光頭走完切割路徑并移動(dòng)到下段循環(huán)起點(diǎn)所需時(shí)間。

優(yōu)選地，步驟(1)中，在完成零件排樣后，在板材的y方向上將區(qū)域三等分，分配各激光頭加工區(qū)域。

有益效果：本發(fā)明在完成零件排樣后，在板材的y方向上將區(qū)域三等分，并分配激光頭區(qū)域，將下方區(qū)域分配給第一激光頭，將上方區(qū)域分配給第二激光頭，中間區(qū)域分配給第三激光頭。通過(guò)將區(qū)域三等分的預(yù)分區(qū)方案作為算法迭代的初始解，既滿足了算法對(duì)于良好初始解的要求，同時(shí)節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，提高了算法的計(jì)算速度和穩(wěn)定性。