一种激光切割的拐角处理方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及数控技术领域，具体涉及一种激光切割的拐角处理方法及系统。所述拐角处理方法包括步骤：读取拐角轨迹数据；采用B样条曲线对所述拐角轨迹数据进行拟合，得到拟合轨迹数据；确定拐角衔接速度；将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。本发明专利技术还提供了一种激光切割的拐角处理系统。通过采用B样条曲线进行拐角拟合，并将得到的拟合轨迹数据和确定的拐角衔接速度一起写入插补器中进行插补运动，从而确保了机床在高加速度下也能够平稳、流畅地运动，提高了高速切割中的切割精度，并进一步提高了切割效率和切割质量。

【技术实现步骤摘要】
一种激光切割的拐角处理方法及系统
本专利技术涉及数控
，具体涉及一种激光切割的拐角处理方法及系统。
技术介绍
在传统的激光切割中，为保证加工精度和运动稳定，在加工工件拐角一般采用的方法是降速处理，但这种方法的机床负载非常大，在速度变化极其敏感的情况下，拐角处的切割运动依然会有强烈的震动，导致切割精度和效率都大打折扣。现有的拐角处理，通常采用NURBS曲线拟合的方法，该方法虽然可以大幅度提升拐角加工的精度和效率，但是当机床各轴加速度达到1G及以上时，该方法下的运动会出现较明显的震感，在加长对拐角的拟合长度后会提高一定的加工精度，但切割中的震动还是较为明显，并且切割到拐角处时会有较为明显的停顿感，使得整个切割过程运动不流畅，极大的降低了切割精度，进而降低了加工效率和切割质量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足，提供一种激光切割的拐角处理方法，克服现有的拐角处理方式，在提高加速度后震感明显、运动不流畅，导致切割精度低、加工效率底和切割质量差的问题。为解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种激光切割的拐角处理方法，所述拐角处理方法包括：步骤A、读取拐角轨迹数据；步骤B、采用B样条曲线对所述拐角轨迹数据进行拟合，得到拟合轨迹数据；步骤C、确定拐角衔接速度；步骤D、将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。本专利技术的更进一步优选方案是:所述步骤A之前还包括：读取待处理的轨迹数据，并从所述待处理的曲线轨迹数据中截取出拐角轨迹数据。本专利技术的更进一步优选方案是:所述步骤B之前还包括：判断待拟合的拐角是否具备拟合的条件。本专利技术的更进一步优选方案是:所述步骤B具体包括：步骤B1、采用弦长参数化法，计算出节点参数值ui；步骤B2、根据节点参数值ui，通过B样条曲线表达式，计算出该节点对应的坐标值。本专利技术的更进一步优选方案是:所述步骤C具体包括：步骤C1、根据参数u值二分法，计算出B样条曲线的第一段插补速度；步骤C2、将B样条曲线的第一段插补速度与圆弧插补速度、直线加减速的最大速度和拟合长度进行比较，比较得到的最小值确定为拐角衔接速度。本专利技术的更进一步优选方案是:所述步骤C1具体包括：步骤C11、根据参数u值二分法，计算出B样条曲线在节点处的曲率和曲率半径；步骤C12、根据该曲率半径和该点到曲线起点的距离，计算出弓高误差；步骤C13、将弓高误差与插补精度进行对比修正，确定出样条插补的第一个插补点；步骤C14、计算样条插补的第一个插补点到样条起点的距离，得到B样条曲线的第一段插补速度。本专利技术的更进一步优选方案是:所述采用弦长参数化法计算节点参数值ui的方法为：其中，l表示弦长，即曲线控制点间距，lj表示第j个控制点到j+1个控制点之间的距离。本专利技术的更进一步优选方案是:所述待处理的轨迹数据在读取、传输和写入过程中依据数据队列阻塞机制。本专利技术还提供一种激光切割的拐角处理系统，所述拐角处理系统包括：数据读取单元，用于读取拐角轨迹数据；曲线拟合单元，用于采用B样条曲线对所述拐角轨迹数据进行拟合，得到拟合轨迹数据；衔接速度确定单元，用于确定拐角衔接速度；数据写入单元，用于将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。本专利技术的有益效果在于，通过采用B样条曲线进行拐角拟合，并将得到的拟合轨迹数据和确定的拐角衔接速度一起写入插补器中进行插补运动，从而确保了机床在高加速度下也能够平稳、流畅地运动，提高了高速切割中的切割精度，并进一步提高了切割效率和切割质量。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术激光切割的拐角处理方法的流程图；图2是本专利技术所述步骤S200的具体流程图；图3是本专利技术所述步骤S300的具体流程图；图4是本专利技术所述步骤S310的具体流程图；图5是现有NURBS曲线拟合效果示意图；图6是本专利技术B样条曲线拟合效果示意图；图7是本专利技术具体应用实施例的流程图。具体实施方式现结合附图，对本专利技术的较佳实施例作详细说明。如图1所示，所述激光切割的拐角处理方法包括步骤：所述拐角处理方法包括：步骤S100、读取拐角轨迹数据；步骤S200、采用B样条曲线对所述拐角轨迹数据进行拟合，得到拟合轨迹数据；步骤S300、确定拐角衔接速度；步骤S400、将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。进一步地，所述步骤S100之前还包括：读取待处理的轨迹数据，并从所述待处理的轨迹数据中截取出拐角轨迹数据。其中，所述B样条曲线的表达式为：其中，u为曲线节点参数变量，u∈(0,1)，di为曲线控制点，即拐角轨迹的起终点和拐点，Ni,k(u)是由节点矢量U＝[u0u1...un+k+1]按德布尔-考克斯递推公式决定的k次规范B样条基函数，所述曲线控制点间距即拟合长度。进一步地，所述步骤S200之前还包括：判断待拟合的拐角是否具备拟合的条件。因为在实际加工中，往往会将一条直线打断成多个轨迹数据，例如飞行切割，在处理这种轨迹时就无法进行拟合，为提高速度只能做一些衔接速度上的处理，而针对正常的轨迹则可以进行拐角拟合，判断待拟合的拐角是否具备拟合的条件，即判断待拟合的拐角轨迹是否为正常的可以进行拐角拟合的轨迹。其中，步骤S200中采用B样条曲线进行拐角拟合的主要方法是将待处理的轨迹数据中的拐角轨迹数据截取出来，使用B样条将拐角处拟合为一条弯曲自然且平滑的自由曲线。参见图5和图6，图5为现有技术中采用NURBS曲线拐角拟合效果图，图5为为本专利技术采用B样条曲线拐角拟合效果图。其中，上边的折直线为原拐角轨迹，下边的带圆弧的曲线为拟合后的拐角轨迹。NURBS拟合在拐角的前很长一段都与原轨迹重合，且只在接近拐角处有弯曲曲线，这虽然能保证很高的拟合精度，但是在实际切割中运动的稳定程度不够，而B样条拟合的形态相较于NURBS拟合来说，虽然损失了一定精度，但是在拟合长度可以设置的条件下，损失一定的精度换取更接近于圆弧的自然弯曲形态，会更加有利于机床运动的稳定性和流畅性。具体的，在实际插补运动中，基于这样的B样条拟合曲线进行运动分解时，X、Y方向上的运动会更加提前加速或减速，以此来保证运动的稳定，B样条曲线的更为平滑的曲线形态，使得切割运动可以在更高的加速度和速度下保持平稳流畅，这将更加利于激光切割。如图2所示，所述步骤S200具体包括：步骤S210、采用弦长参数化法，计算出节点参数值ui；步骤S220、根据节点参数值ui，通过B样条曲线表达式，计算出该节点对应的坐标值。其中，所述采用弦长参数化法计算节点参数值ui的方法为：其中，l表示弦长，即曲线控制点间距，lj表示第j个控制点到j+1个控制点之间的距离，在本实施例中，弦长l即代表拟合长度。然后，将节点参数值ui带入德布尔-考克斯递推公式中，计算出该节点对应的空间坐标。如图3所示，所述步骤S300具体包括：步骤S310、根据参数u值二分法，计算出B样条曲线的第一段插补速度；步骤S320、将B样条曲线的第一段插补速度与圆弧插补速度、直线加减速的最大速度和拟合长度进行比较，比较得到的最小值确定为拐角衔接速度。具体公式如下：其中，Lcurvature是通过参数u值二分法计算出的B样条曲线的第一段插补速度；是直线加减速的最大速度的计算公式，amax为加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光切割的拐角处理方法，其特征在于，所述拐角处理方法包括：步骤A、读取拐角轨迹数据；步骤B、采用B样条曲线对所述拐角轨迹数据进行拟合，得到拟合轨迹数据；步骤C、确定拐角衔接速度；步骤D、将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。

【技术特征摘要】
1.一种激光切割的拐角处理方法，其特征在于，所述拐角处理方法包括：步骤A、读取拐角轨迹数据；步骤B、采用B样条曲线对所述拐角轨迹数据进行拟合，得到拟合轨迹数据；步骤C、确定拐角衔接速度；步骤D、将所述拟合轨迹数据和拐角衔接速度写入插补器中进行插补。2.根据权利要求1所述的激光切割的拐角处理方法，其特征在于,所述步骤A之前还包括：读取待处理的轨迹数据，并从所述待处理的曲线轨迹数据中截取出拐角轨迹数据。3.根据权利要求1所述的激光切割的拐角处理方法，其特征在于,所述步骤B之前还包括：判断待拟合的拐角是否具备拟合的条件。4.根据权利要求1所述的激光切割的拐角处理方法，其特征在于,所述步骤B具体包括：步骤B1、采用弦长参数化法，计算出节点参数值ui；步骤B2、根据节点参数值ui，通过B样条曲线表达式，计算出该节点对应的坐标值。5.根据权利要求1所述的激光切割的拐角处理方法，其特征在于,所述步骤C具体包括：步骤C1、根据参数u值二分法，计算出B样条曲线的第一段插补速度；步骤C2、将B样条曲线的第一段插补速度与圆弧插补速度、直线加减速的最大速度和拟合长度进行比较，比较得到的最小值确定为拐角衔接速...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小童，封雨鑫，陈焱，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，深圳市大族智能控制科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44