【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光，尤其涉及一种五轴激光加工机器人的切割控制方法及系统。
技术介绍
1、在当今制造行业中，激光加工设备因其高精度、高灵活性而被广泛地应用于各种精密加工领域，如航空航天、汽车制造、模具设计及生物医学等。随着工件设计的复杂性不断增加，对激光加工的精确度与加工效率的要求也日益提高，特别是在多层次曲面材料的切割作业中，如何实现细微切割并保持边缘质量，是技术革新的焦点。
2、现有技术在激光加工设备的切割控制上，常采用预设的切割路径和固定的激光输出参数进行操作；然而，这种方式未能充分考虑到不同材料层间可能存在的物理和化学特性差异，以及加工过程中由于受热造成的材料变形，尤其是在复杂的多层次材料加工过程中，固定参数很难应对材料之间的差异，容易产生过宽的热影响区，导致切割质量下降及加工效率不佳，这些缺点限制了激光加工技术在高端制造业的应用。
3、鉴于此，需要对现有技术中的激光加工设备的切割控制技术加以改进，以针对解决复杂层次工件，热影响区过宽的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种五轴激光加工机器人的切割控制方法及系统，解决以上的技术问题。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种五轴激光加工机器人的切割控制方法，包括：
4、启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；所述多维感知分析系统集成有多光谱成像单元和超声波检测单元；
5、将采集的
6、以分层递进方式执行所述加工路径的激光切割，采用非连续间隔的脉冲式激光对待加工工件的每个材料层进行输出；
7、激光切割过程中，通过热像感测单元监测工件的实时热场变化，通过智能反馈控制系统预测热影响区域的宽度来调整激光切割参数和加工路径。
8、可选的，所述启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；具体包括：
9、启动所述多维感知分析系统，预热所述多光谱成像单元和所述超声波检测单元；
10、通过机器视觉对所述待切割工件表面进行扫描，获取工件的表面特征；所述表面特征包括表面粗糙度、材料种类和预期切割区域；
11、通过超声波检测单元发出高频脉冲波，穿透所述待切割工件表面，检测echo反射信号，以探测不同材料层间界面的结构特征和潜在微观缺陷；
12、使用所述多光谱成像单元收集所述待切割工件的不同材料层之间的光谱特性数据，并通过分光谱段对比法识别各材料层的材料成分和分布特征，获得工件的层间数据。
13、可选的，所述启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；还包括：
14、对得到的外表面特征和光谱特性数据进行数据融合处理，并构建对应于每一材料层的三维工件模型；
15、根据构建的所述三维工件模型，同步更新所述数据处理单元中存储的工件加工信息数据库。
16、可选的，所述将采集的多维数据送入数据处理单元，通过热影响区宽度控制算法对激光头进行逐层递增的加工路径的规划，并计算各材料层对应的切割参数；具体包括：
17、所述数据处理单元接收来自所述多维感知分析系统采集到的多维数据，运用热影响区宽度控制算法，基于工件的层间数据和表面特征，计算各材料层所需的最优激光加工能量输入；
18、根据计算出的最优激光能量输入值，对激光头的加工路径进行分层设计，从工件的表面层开始，规划出针对每个材料层的分步加工路径。
19、可选的，所述规划出针对每个材料层的分步加工路径，之后还包括：
20、设置每个材料层的分步加工路径对应的切割参数，并采用逐层递增的方式优化所述切割参数，并汇总形成逐层递增的加工路径；所述切割参数包括激光功率、切割速度和焦点位置；
21、基于所述工件加工信息数据库，运用数值模拟软件构建一个激光切割的仿真模型，将所述加工路径输入于所述仿真模型，进行仿真实验并输出热影响参数；
22、通过热影响区宽度控制算法分析仿真模型输出的热影响参数，以计算激光切割对材料层间温度分布和热传导影响的临界参数，并根据所述临界参数优化激光头的加工路径；
23、采用自适应多参数优化模型，以热影响宽度的最小化为模型目标，调整所述切割参数，对每个材料层定制对应的切割参数配置方案；
24、根据优化的加工路径，和每个材料层对应的定制切割参数，生成针对待切割工件的多材料层的切割指令集。
25、可选的，所述激光切割过程中，通过热像感测单元监测工件的实时热场变化，通过智能反馈控制系统预测热影响区域的宽度来调整激光切割参数和加工路径；具体包括：
26、在激光切割开始前，校准所述热像感测单元；
27、激光切割过程中，通过所述热像感测单元以预设时间间隔连续收集工件表面的热辐射图像，并追踪所述热辐射图像中热影响区域的扩展及其温度分布的动态变化，以获得热场数据；
28、将所述热场数据送入智能反馈控制系统，通过所述智能反馈控制系统内搭载的预测模型，分析热场数据并预测热影响区域的宽度；
29、根据预测的热影响区域的宽度，评估当前激光切割参数对热影响区宽度的影响，实时计算出切割参数的最佳调整数值。
30、可选的，所述实时计算出切割参数的最佳调整数值，之后还包括：
31、配合所述激光切割参数的调整，修改所述数据处理单元中存储的切割指令集，以实现对激光头的加工路径进行实时优化；
32、根据所述热场数据的变化情况，持续进行激光切割参数的调整，以及加工路径的优化。
33、可选的，所述激光切割过程中，通过热像感测单元监测工件的实时热场变化，通过智能反馈控制系统预测热影响区域的宽度来调整激光切割参数和加工路径，之后还包括：
34、激光切割完成后，通过后处理分析，评估切割质量并调整所述多维感知分析系统与所述智能反馈控制系统的参数设置。
35、本专利技术还提供了一种五轴激光加工机器人的切割系统，用于实现如上所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，所述切割系统包括：
36、多维感知分析系统，集成有多光谱成像单元和超声波检测单元，用于实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；
37、数据处理单元，用于结合多维数据通过热影响区宽度控制算法对激光头进行逐层递增的加工路径的规划，并计算各材料层对应的切割参数；
38、工件加工信息数据库，用于存储并更新工件加工信息；
39、激光加工系统，包括激光头和激光控制器，所述激光头用于以分层递进方式执行所述加工路径的激光切割；所述激光控制器用于控制所述激光头的切割参数；
40、热像感测单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；具体包括：
3.根据权利要求2所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；还包括：
4.根据权利要求3所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述将采集的多维数据送入数据处理单元，通过热影响区宽度控制算法对激光头进行逐层递增的加工路径的规划，并计算各材料层对应的切割参数；具体包括：
5.根据权利要求4所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述规划出针对每个材料层的分步加工路径，之后还包括：
6.根据权利要求1所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述激光切割过程中，通过热像感测单元监测工件的实时热场变化，通过智能反馈控制系统预测热影响区域的宽度来调整激光切割参数和加工路径
7.根据权利要求6所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述实时计算出切割参数的最佳调整数值，之后还包括：
8.根据权利要求1所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述激光切割过程中，通过热像感测单元监测工件的实时热场变化，通过智能反馈控制系统预测热影响区域的宽度来调整激光切割参数和加工路径，之后还包括：
9.一种五轴激光加工机器人的切割系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至8任一项所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，所述切割系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；具体包括：
3.根据权利要求2所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述启动多维感知分析系统，实时采集关于待切割工件的不同材料层间界面和表面特征的多维数据；还包括：
4.根据权利要求3所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述将采集的多维数据送入数据处理单元，通过热影响区宽度控制算法对激光头进行逐层递增的加工路径的规划，并计算各材料层对应的切割参数；具体包括：
5.根据权利要求4所述的五轴激光加工机器人的切割控制方法，其特征在于，所述规划出针对每个材料层的分步...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳国汉，肖婷婷，孙雅兰，
申请(专利权)人：深圳市牧激科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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