一种激光加工设备的智能控制方法技术

本发明专利技术涉及一种激光加工设备的智能控制方法，包括：将待加工材料固定至材料固定器中，同时构建三维坐标系，将材料固定器内的待加工材料映射至三维坐标系，得到包括三维位置的待加工材料，解析穿孔指令得到一个或多个三维穿孔点，根据每个三维穿孔点的半径值和深度值计算激光发射器发射激光束的加热速率，根据所述加热速率启动激光发射器发射激光束，利用透镜更改每个激光束的传播轨迹，直至每个激光束的传播轨迹可传播至对应的三维穿孔点的三维位置，时刻调节激光束的束腰半径，直至完成对待加工材料的穿孔操作，本发明专利技术合理控制激光束的加热速率和束腰半径，从而防止激光束在对材料执行加工过程时传导至材料内部的热量过高导致材料变形的问题。致材料变形的问题。致材料变形的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光加工设备的智能控制方法


[0001]本专利技术涉及激光处理
，尤其涉及一种激光加工设备的智能控制方法。

技术介绍

[0002]激光加工是根据激光束与材料相互作用的机理，通过激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，常见的激光加工包括对待加工材料的穿孔操作，如通过激光束在铝板中击打指定规格的孔径等。
[0003]基于激光束的穿孔操作在熔点高、厚度薄的材料中精确度高，但当在熔点低、厚度高的材料中执行穿孔操作时，所产生的孔径往往精度较低，主要因为长时间在材料表面的固定点使用激光束时，由于激光束的输出稳定性及材料本身的熔点低等原因，容易造成材料内部热量过高，导致孔径变形的现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种激光加工设备的智能控制方法其主要目的在于合理控制激光束的加热速率和束腰半径，从而防止激光束在对材料执行加工过程时，传导至材料内部的热量过高导致材料变形的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种激光加工设备的智能控制方法，包括：
[0006]接收对待加工材料的穿孔指令，根据所述穿孔指令启动激光加工设备，其中激光加工设备由激光发射器、透镜及材料固定器组成；
[0007]将待加工材料固定至材料固定器中，同时构建三维坐标系，将材料固定器内的待加工材料映射至三维坐标系，得到包括三维位置的待加工材料；
[0008]解析所述穿孔指令，得到一个或多个穿孔点，将一个或多个穿孔点映射至包括三维位置的待加工材料，得到一个或多个三维穿孔点，其中三维穿孔点的三维位置的表示为(x
i
,y
i
,r
i
,h
i
)，x
i
表示第i个三维穿孔点的圆点在三维坐标系的横坐标，y
i
表示第i个三维穿孔点的圆点在三维坐标系的纵坐标，r
i
表示第i个三维穿孔点的半径值，h
i
表示第i个三维穿孔点在待加工材料的深度值；
[0009]根据每个三维穿孔点的半径值和深度值，计算激光发射器发射激光束的加热速率，其中每个三维穿孔点对应一个加热速率；
[0010]根据所述加热速率启动激光发射器发射激光束，其中激光束的数量与三维穿孔点的数量一致，利用透镜更改每个激光束的传播轨迹，直至每个激光束的传播轨迹可传播至对应的三维穿孔点的三维位置，且通过透镜更改后的传播轨迹垂直于待加工材料的表面；
[0011]记录激光束到达三维穿孔点的三维位置时的时间为光束到达时间，并在光束到达时间后时刻调节激光束的束腰半径，直至完成对待加工材料的穿孔操作。
[0012]可选地，所述构建三维坐标系，将材料固定器内的待加工材料映射至三维坐标系，得到包括三维位置的待加工材料，包括：
[0013]以所述待加工材料的左下角为原点构建得到三维坐标系；
[0014]利用材料固定器测量待加工材料的厚度，并将待加工材料的厚度作为三维坐标系的Z轴；
[0015]将待加工材料的长度作为三维坐标系的X轴，宽度作为三维坐标系的Y轴，映射得到包括三维位置的待加工材料。
[0016]可选地，所述解析所述穿孔指令，得到一个或多个穿孔点，包括：
[0017]根据穿孔指令的指令构建逻辑，从穿孔指令中提取出待加工材料的穿孔信息，其中穿孔信息包括待加工材料的材料类型、待加工材料的面积和厚度，及在待加工材料表明需要穿孔的穿孔数量、穿孔位置及穿孔孔径与穿孔厚度；
[0018]从所述穿孔信息中提取穿孔数量、穿孔位置及穿孔孔径与穿孔厚度。
[0019]可选地，所述根据每个三维穿孔点的半径值和深度值，计算激光发射器发射激光束的加热速率，包括：
[0020]获取待加工材料的材料类型和材料密度，根据所述材料类型查询激光束对所述待加工材料的热导率；
[0021]根据所述材料密度和热导率，计算激光束与三维穿孔点的热量传递关系式；
[0022]基于高斯分布原理求解所述热量传递关系式，得到每个三维穿孔点的加热速率。
[0023]可选地，所述激光束与三维穿孔点的热量传递关系式为：
[0024][0025]其中，T表示三维穿孔点的温度值，t为激光束击中三维穿孔点的击中时间，ρ为待加工材料的材料密度，c表示待加工材料的比热容，k为激光束对所述待加工材料的热导率，v表示激光束击中三维穿孔点后，激光束在三维穿孔点的扫描速度，ω(x,y,r,h)表示激光束每单位时间内单位体积传递热给待加工材料的加热速率，其中(x,y,r,h)三维穿孔点的三维位置的表示方法,r表示三维穿孔点的半径，h表示三维穿孔点的深度，x,y表示三维穿孔点的横坐标和纵坐标。
[0026]可选地，所述三维穿孔点的加热速率为：
[0027][0028]其中，ω(x
i
,y
i
,r
i
,h
i
)表示第i个三维穿孔点的加热速率，α表示热扩散率，δ(t)表示激光束击中第i个三维穿孔点的击中时间的线性变化函数
。
[0029]可选地，所述热扩散率的计算方法为：
[0030][0031]其中，热扩散率α为固定值，与三维穿孔点的三维位置无关。
[0032]可选地，所述根据所述加热速率启动激光发射器发射激光束，包括：
[0033]获取三维穿孔点的数量，并根据三维穿孔点的数量确定相同数量的激光发射器；
[0034]根据每个三维穿孔点的加热速率，设定对应的激光发射器，直至每个激光发射器均设定完成发射激光束的加热速率，启动每个激光发射器发射得到激光束。
[0035]可选地，所述在光束到达时间后时刻调节激光束的束腰半径，包括：
[0036]将光束到达时间记为半径调节的触发时间，并记录在触发时间时激光束的初始束腰半径；
[0037]将触发时间和初始束腰半径作为预构建的半径调节公式的入参，计算得到随时间变化下的束腰半径调节值，从而完成时刻调节激光束的束腰半径。
[0038]可选地，所述将触发时间和初始束腰半径作为预构建的半径调节公式的入参，计算得到随时间变化下的束腰半径调节值，包括：
[0039]根据如下半径调节公式计算得到束腰半径调节值：
[0040][0041]其中，R(t)表示随时间t的变化下的束腰半径调节值，t
p
为触发时间，R(t
p
)为触发时间下的初始束腰半径。
[0042]本专利技术实施例为解决
技术介绍
所述问题，先根据穿孔指令启动激光加工设备，其中激光加工设备由激光发射器、透镜及材料固定器组成，为了防止出现待加工材料在执行激光加工操作的抖动问题，将待加工材料固定至材料固定器中，同时构建三维坐标系，将材料固定器内的待加工材料映射至三维坐标系，得到包括三维位置的待加工材料，其中三维位置可方便后续精确的确定需要穿孔的位置点，减少误差，因此进一步地解析所述穿孔指令，得到一个或多个穿孔点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光加工设备的智能控制方法，其特征在于，所述方法包括：接收对待加工材料的穿孔指令，根据所述穿孔指令启动激光加工设备，其中激光加工设备由激光发射器、透镜及材料固定器组成；将待加工材料固定至材料固定器中，同时构建三维坐标系，将材料固定器内的待加工材料映射至三维坐标系，得到包括三维位置的待加工材料；解析所述穿孔指令，得到一个或多个穿孔点，将一个或多个穿孔点映射至包括三维位置的待加工材料，得到一个或多个三维穿孔点，其中三维穿孔点的三维位置的表示为(x
i
,y
i
,r
i
,h
i
)，x
i
表示第i个三维穿孔点的圆点在三维坐标系的横坐标，y
i
表示第i个三维穿孔点的圆点在三维坐标系的纵坐标，r
i
表示第i个三维穿孔点的半径值，h
i
表示第i个三维穿孔点在待加工材料的深度值；根据每个三维穿孔点的半径值和深度值，计算激光发射器发射激光束的加热速率，其中每个三维穿孔点对应一个加热速率；根据所述加热速率启动激光发射器发射激光束，其中激光束的数量与三维穿孔点的数量一致，利用透镜更改每个激光束的传播轨迹，直至每个激光束的传播轨迹可传播至对应的三维穿孔点的三维位置，且通过透镜更改后的传播轨迹垂直于待加工材料的表面；记录激光束到达三维穿孔点的三维位置时的时间为光束到达时间，并在光束到达时间后时刻调节激光束的束腰半径，直至完成对待加工材料的穿孔操作。2.如权利要求1所述的激光加工设备的智能控制方法，其特征在于，所述构建三维坐标系，将材料固定器内的待加工材料映射至三维坐标系，得到包括三维位置的待加工材料，包括：以所述待加工材料的左下角为原点构建得到三维坐标系；利用材料固定器测量待加工材料的厚度，并将待加工材料的厚度作为三维坐标系的Z轴；将待加工材料的长度作为三维坐标系的X轴，宽度作为三维坐标系的Y轴，映射得到包括三维位置的待加工材料。3.如权利要求2所述的激光加工设备的智能控制方法，其特征在于，所述解析所述穿孔指令，得到一个或多个穿孔点，包括：根据穿孔指令的指令构建逻辑，从穿孔指令中提取出待加工材料的穿孔信息，其中穿孔信息包括待加工材料的材料类型、待加工材料的面积和厚度，及在待加工材料表明需要穿孔的穿孔数量、穿孔位置及穿孔孔径与穿孔厚度；从所述穿孔信息中提取穿孔数量、穿孔位置及穿孔孔径与穿孔厚度。4.如权利要求3所述的激光加工设备的智能控制方法，其特征在于，所述根据每个三维穿孔点的半径值和深度值，计算激光发射器发射激光束的加热速率，包括：获取待加工材料的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，钟磊，
申请(专利权)人：武汉荣科激光自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：