使用切割控制规则和变量在一块材料上切割多个工件的方法、系统和计算机程序技术方案

本发明专利技术涉及用于使用束切割技术，在一块材料上机器切割多个工件的方法和系统。本发明专利技术提供一组控制规则和变量，用于切割二维形状或图案。根据待切割的形状或图案，一个规则或几个规则的组合用于切割操作，从该材料中，形状或图案形成工件(31、32、33、34)。本发明专利技术特别地教导：控制规则组包括用于形成具有自由外形形状的工件的群组(3A)的规则，工件放置彼此非常接近，这样只要工件的形状允许，相邻工件之间只有切割束切出的一个切口厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用切割控制规则和变量在一块材料上切割多个工件的方法、系统和计算机程序
本专利技术涉及一种用一块材料切割多个工件的方法，该方法使用束切割技术，提供一组控制规则和变量，用于切割二维形状或图案，其中根据要切割的形状或图案，在操作中使用一个规则或多个规则的组合，形状或图案在这块材料中组成工件切割。本专利技术也涉及系统和计算机程序产品，通过计算机程序实现本专利技术的方法。有各种各样已知的切割技术，用于在一块材料上切割出工件，本专利技术涉及这里被称为束切割技术。束切割被定义为具有几种作为切割手段的束，例如激光切割、等离子切割、离子束切割、火焰或气割、水刀切割、粒切割或空气切割。这不会与机械切割混淆，其切割手段是构件，例如切割刀片或旋转切割头。
技术介绍
使用工作计划优化工具，基于嵌套工件布置方法，放置用一块材料切割的工件，这是预先知晓的。嵌套是一种在两维中使用的几何优化工具，基于不同的启发式搜索算法，这些搜索算法在一个给定的工作区域内旋转和装填多边形。用图形方式，嵌套工作计划给出了很好的解决方案，但在生产中要求在工件之间使用安全距离。安全距离必须考虑在生产过程中出现的加工和材料技术条件。安全距离的尺寸根据材料和使用的切割技术变化，工件之间标准的安全距离是5-20mm。用于控制机器的切割操作的控制规则的实例是如何处理：-锐利边缘，-转折点，-在关键区域束中断，-感知切割头，-考虑位于的网格，-考虑预切开的支点风险，-长度、形状和引入角度，-长度、形状和引出角度，-工件的微接头，以及-切割时气体的不同使用和水切割中抽象材料的量。与使用的材料有关的控制规则的实例可以是：-用于不同金属的滚动方向，-加热，-材料摆放，-在材料中的不同图案，-材料拉伸，-工件公差，以及-工件质量。由于上述与生产和材料相关的条件，在切割工件之间有浪费的材料。当束在材料上切割时，切口的厚度是相同的，或相当于束的厚度，因此当在材料上定位工件和在工件之间设置安全距离，束厚度必须考虑。众所周知，在切割过程中使用刀具半径补偿，如果切割在切割方向上向工件的左边进行，使用左边刀具半径补偿；如果切割在切割方向上向工件的右边进行，使用右边刀具半径补偿。每当工具半径补偿改变，切割过程停止，关闭束，且进行新的穿孔。一些已知的用于提供可靠生产过程的技术30是在工件与工件周围的材料之间使用微接头，通常称为材料骨架。微接头通过在一次沿切割路径的切割中停止切割束，将切割装置沿切割路径移动一小段距离，且再次启动切割束沿切割路径继续切割。小的未切割部分构成微接头。众所周知，在切割过程不中，为了使穿孔的数量和定位距离减到最小，手工确定工件之间过渡部分的位置以及链切割。通过使用常用的切割两点之间的直线，以尽量减少材料的浪费和切割长度，是众所周知的。在共同切割中，两个工件之间的距离仅为束切出的一个切口厚度，在切割过程中，没有使用刀具半径补偿。
技术实现思路
问题使用任何种类的束切割技术，存在巨大的浪费问题。正常的产品可靠的切割计划有20-50％的浪费。生产中所产生的浪费的背景是无效的用于在原材料上部分放置方法，并且结合了每个切割方法和每种材料的技术规则。当切割技术作为生产方法，带来详细价格的四个不同的成本。材料成本，通常大大超过价格明细的50％，和三类不同的机器成本：穿孔、定位距离和切割距离。降低浪费材料的数量是个问题。限制切割过程中要求的穿孔的数量，也是一个问题，且优化切割过程中定位距离和切割距离是一个问题。为使材料浪费减到最少，使自由形状工件之间的距离减到最少是一个问题。如果工件定位彼此非常接近，保持穿孔数量最小也是一个问题；提供束切割过程的转向区域，且避免工件旋转，如果没有工件与之连接的邻近的骨架。在束切割中，切割束滞后是一个问题，在切割装置与材料的相关移动中，切割束滞后从材料的上表面到材料的下表面。这意味着如果机器停止移动且关闭束，那么材料在切割的终点不能完全穿透。另一个问题是，如果切割运动静止，束接通，以赶上该延迟，那么停止点周围的区域中的材料的性质将受到影响，例如使用一些切割技术材料可能被加热并硬化。同样如此，在一次新切割的起点，材料的穿孔将形成一个熔坑，熔坑起点周围性能受影响的材料为半径。由于这些问题，所谓的引入和引出有时用于每次切割的起点和终点，这里引入和引出在实际切割之外，这样影响材料的区域不是切割工件的一部分。解决方案为了解决一个或多个以上指出的问题，并从以上指出的专利
的观点来看，本专利技术教导，控制规则组包括用于形成一组自由形状的工件的规则，其中工件放置彼此非常接近，以使只要工件的形状允许，相邻工件之间，切割只有束切出的一个切口厚度。这将减少材料浪费，且将优化切割过程中的定位距离和切割距离。本专利技术教导，控制规则组包括用于通过微接头连接组中的工件的规则，微接头用袋形区保持工件在一起，或保持相邻工件彼此在一起。本专利技术特别教导，微接头通过进入待切割的轮廓一定距离开始轮廓切割形成，或者通过待切割的轮廓终点前一定距离停止轮廓切割形成，这样不完成轮廓的完整切割，其中未切割的轮廓的起点和终点构成微接头，以此方式形成的微接头的尺寸与一定距离相对应。这将允许微接头的形成，无需在切割过程中启动和停止切割束，这将使切割加工中启动和停止切割束的次数更少。这样做，通过微接头彼此连接的工件组，在切割过程中可以被视为一个复杂的工件。也提出控制规则组，包括用于连接工件与围绕群组的材料的规则，通过微接头保持工件与周围的材料连接在一起。此外，通过进入待切割的轮廓一个设定的距离，开始轮廓的切割形成微接头；或者在待切割的轮廓终点前设定的距离停止轮廓切割形成微接头，从而不完成完整的切割轮廓，其中未切割轮廓的起点或终点构成微接头，以此方式形成的微接头的尺寸对应于设定的距离。提出了通过控制规则，控制微接头的大小，其中那些用于控制的大小变量，取决于设定的距离、使用的材料和使用的切割装置。有时需要刀具半径补偿，以保持相邻工件之间需要的距离，并且也可保证需要的切割工件质量要求。为了限制穿孔的数量，以及归于其的引入和引出切割线，并且为了使工件的复杂组合归于一个群组，提出了一套控制规则，包括在右刀具半径补偿、左刀具半径补偿以及无刀具半径补偿之间切换规则，在直线或轮廓的连续切割过程中，不断开和接通切割束。出于同样的原因，也提出了一套控制规则，包括创建策略定位转向区域的规则，通过为此目的的分割切割，或者通过切割线或轮廓比必需需要的更长，且使用以此方式设立的间隙，作为转向区域。使用这样的间隙作为转向区域，通过允许切割束在转向区域赶上使用的切断装置，也就是说，可以在转向区域消除切割束的滞后，允许直线切割束作为切割束，改变方向，并继续在新的方向上切割。这确保机器将切割束转到另一个方向，切割将完成所有材料即使在转折点，在转折点没有留下相邻材料之间的、不必要的桥接材料。也提出了控制规则组，包括当切割束穿过拦截点时允许切割束在拦截点赶上使用的切割装置的规则。由于多个工件放置得彼此接近，根据它们的外形，有时需要非常小的角度的切割。这些小的角度，可以通过两个直线切割，通过两条切线或曲线，或者通过直线切割与引入该角度的曲线的组合形成。切割小的角度存在技术问题，本专利技术提出控制规则组，包括用于切割小角度的规则，所述规则声明用两个切口切出小角度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用束切割技术从一块材料中机器切割出多个工件的方法，所述方法提供一组控制规则和变量，所述控制规则组和所述变量用于切割二维形状或图案，其中一个规则或多个规则的组合用于切割操作，取决于要切割的形状或图案，所述形状或图案从所述材料块中形成所述工件，其特征在于：所述控制规则组包括，用于具有自由形状的工件形成群组的规则，所述工件放置彼此如此接近以致只要所述工件的形状允许，相邻工件之间只有切割束切出的一个切口厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用束切割技术从一块材料中机器切割出多个工件的方法，所述方法提供控制规则组和变量，所述控制规则组和所述变量用于切割二维形状或图案，其中一个规则或多个规则的组合用于切割操作，取决于要切割的形状或图案，所述形状或图案从所述材料块中形成所述工件，其特征在于：所述控制规则组包括，用于具有自由形状的工件形成群组的规则，所述工件被切割束切出的一个切口分割且放置彼此如此接近以致只要所述工件的形状允许，相邻工件之间只有切割束切出的所述一个切口厚度，其中，所述控制规则组包括用于切割角度的规则，所述规则说明一个角度用两次切割切出，一次切割引入所述角度的顶点并且一次切割从所述角度引出，其中至少一次切割不会一直通向所述角度的顶点，从而在所述角度的顶点留下微接头，或者其中一次或两次切割经过所述角度的顶点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组包括用一个或多个袋形区，在所述群组中，连接所述工件的规则，通过微接头保持各个工件与袋形区连接在一起，且微接头通过进入要切割的轮廓设定的距离开始轮廓的切割，或者通过在要切割的轮廓的终点前设定的距离停止轮廓的切割形成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括通过保持相邻工件彼此连接在一起的微接头，将所述工件连接在一起的规则；微接头通过进入要切割的轮廓设定的距离开始轮廓的切割，或者通过在要切割的轮廓的终点前设定的距离停止轮廓的切割形成。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括通过保持所述工件与周围材料连接在一起的微接头，将所述工件与围绕所述群组的材料连接在一起的规则，微接头通过进入要切割的轮廓设定的距离开始轮廓的切割，或者通过在要切割的轮廓的终点前设定的距离停止轮廓的切割形成。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述控制规则控制所述微接头的大小；用于控制所述大小的变量，取决于所述设定的距离、使用的材料和使用的切割装置。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括用于创建策略定位转向区域的规则，通过为此目的的分割切割，或者通过切割线或轮廓比必需需要的更长，且使用以此方式创建的间隙，作为转向区域。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述间隙作为转向区域的使用，是通过允许所述切割束，在所述转向区域赶上使用的切割装置完成的。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括当所述切割束穿过拦截点时，允许所述切割束在所述拦截点赶上使用的切割装置的规则。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括用于在袋形区区域加工新的穿孔的规则。10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括用于切割袋形区的规则，通过加工新的穿孔，在围绕所述群组的材料上开始切割，然后在所述群组内切割出所述袋形区，或者所述袋形区的一部分。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括用于在所述群组内切割第二袋形区的规则；通过加工穿孔，在所述群组内第一袋形区中开始切割；然后在所述群组内切出所述第二袋形区，或者所述第二袋形区的一部分。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制规则组，包括用于在之前进行的切割中加工新的穿孔的规则。13.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，只要是不允许相邻工件之间，只有切割束切出的一个切口厚度，其中一个工件可以是所述群组中的另一个工件，用同一块材料切出的另一个群组中的工件，用同一块材料切出的一个或多个单一工件，或者所述周围材料的外部框架，至少两个不同的变量，用于设置所述相邻工件之间的距离，第一变量表示具有平行线边缘的相邻工件之间的第一最小距离，第二变量表示相邻工件之间的第二最小距离，其中至少一个所述相邻工件具有非直线边缘，其中所述的第二变量表示的距离，比所述第一变量表示的距离更短。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二最小距离，由所述第二变量表示，取决于所述非直线的形状。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第三变量表示使用的材料，以及第四变量表示使用的束切割技术，所述束切割技术选自等离子、激光、火焰、水、离子、炬、颗粒或空气切割。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，第五变量表示所述切割的宽度，取决于所述第三变量和第四变量。17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供引入或引出，通过所述引入或引出的角度、形状和/或长度的自动调整，取决于使用的材料，所述使用的材料的厚度和使用的切割技术。18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述群组内完成所有切割操作，所述切割操作选自切割所有孔、策略定位分割切割、共同切割和袋形区，从而在完成所述群组的外部轮廓之前，产生所需的微接头。19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法实现为用于计算机辅助制造(CAM)或计算机辅助设计(CAD)的工具。20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法实现为控制规则和变量的一部分，所述控制规则和所述变量用于通过计算机数字控制(CNC)控制的切割设备的数字控制器。21.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据设置的变量和距离，所述规则和变量自动实现。22.从一块材料中切割多个工件的系统，包括束切割装置和控制所述束切割装置的控制单元，所述控制单元适合于遵循控制规则组和变量，用于切割二维形状或图案，其中一个规则或多个规则的组合用于切割操作，取决于要切割的形状或图案，所述形状或所述图案用所述一块材料形成工件，其特征在于，所述控制规则组包括用于具有自由形状的工件的群组形成的规则，所述工件被切...

【专利技术属性】
技术研发人员：马格纳斯·诺伯格欧尔森，
申请(专利权)人：特摩劳吉克公司，
类型：
国别省市：