【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光切割，具体涉及一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法。
技术介绍
1、四轴激光切管设备具有四轴运动控制系统，可以实现对管材的自动转动、抬升和夹紧，为后续的加工作业做好准备。在切割过程中，它利用高功率激光束对管材进行快速、准确的切割，并通过激光切割控制系统对加工区域进行扫描、测量和分析，对激光束进行实时监控和精细调整，以实现高质量的切割效果。这种设备在金属加工、电子器件制造、汽车零部件加工等领域有广泛应用。
2、然而四轴激光切管设备会遇到切割单面坡口的情况，四轴激光切管设备配备的激光切割头是直切头，无法实现坡口切割，因此，亟需一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿方法，对轨迹进行切割补偿，从而满足后续装配或焊接的工艺需求。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的。
2、为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术实施例公开了一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，包括：
4、s100.获取零件的单坡口面；遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹，分别计算每一段子轨迹的起止点到所述零件所有表面的距离，根据所述距离判断当前表面是否为有效表面，根据所述有效面的个数获取特征点，根据所述特征点的法线信息获取单坡口面；
5、s200.获取s100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡
6、s300.根据s200中单坡口面在特征点处的法线信息计算端面标识参数，然后分别对原始切割轨迹中的直线段和非直线段进行偏移补偿计算，实现轨迹补偿。
7、进一步地，s100中，遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹，分别计算每一段子轨迹的起始点到所述零件所有表面的距离，根据所述距离判断当前表面是否为有效表面，具体方法包括：遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹edge_i，其中i表示第i个子轨迹，取edge_i的起点p_sta_i和终点p_end_i，遍历当前零件的所有表面，在遍历每一个表面face_j的过程中，j表示第j个表面，分别计算起点p_sta_i和终点p_end_i到所述表面face_j的距离记为d1和d2；当d1小于第一预设阈值且d2小于第二预设阈值,则判断该子轨迹edge_i在该表面face_j上，记录当前表面face_j为有效表面。
8、进一步地，s100中，根据所述有效面的个数获取特征点，根据所述特征点的法线信息获取单坡口面；具体方法包括：如果有效表面的数量不等于2则结束当前子轨迹的操作过程，继续遍历下一段子轨迹；如果有效表面的数量等于2，将两个有效表面定义为face1和face2；分别计算两个表面在起点p_sta_i处的法线记为nor1和nor2；分别计算法线向量nor1和nor2与零件定位坐标系x轴的夹角分别记为ang1和ang2，其中，将零件的拉伸方向定义为x轴方向；当ang1＝＝90°且ang2！＝90°时，对应的face2为坡口单面；当ang2＝＝90°且ang1！＝90°时face1为坡口单面；若满足所述两种情况中的一种则继续遍历当前子轨迹，否则继续遍历下一段子轨迹。
9、进一步地，s200中，获取s100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡口面坡口倾斜角，具体方法包括：获取坡口单面后，得到所述坡口单面在特征点处的法线向量nor，首先根据当前轮廓所属端面，判断法线向量是否需要反向，当法线向量nor的x轴坐标大于0且当前轮廓为属于近原点端面，或者当法线向量nor的x轴坐标小于0且当前轮廓属于远原点端面，则法线向量需要反向。
10、进一步地，s200中，获取s100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡口面坡口倾斜角，具体方法还包括：取反向处理后的法线向量nor在yoz平面的投影向量，所述投影向量记为nor_2d(y,z)，根据所述投影向量计算基准角jzang，计算基准角的公式为jzang＝atan2(z,y)-90°；最后计算反向处理后的法线向量nor(x,y,z)与零件定位坐标系的x轴的夹角，所述夹角记为坡口角grooveang，坡口角grooveang计算公式为：grooveang＝arccos(x)。
11、进一步地，s300中，根据s200中单坡口面在特征点处的法线信息计算端面标识参数，然后分别对原始切割轨迹中的直线段和非直线段进行偏移补偿计算，具体方法包括：首先根据轮廓属于近原点端或者远原点端，对端面标识参数进行赋值，当当前轮廓属于近原点端时，取参数lorr＝1；当前轮廓属于远原点端时，取参数lorr＝-1。
12、进一步地，s300中，根据s200中单坡口面在特征点处的法线信息计算端面标识参数，然后分别对原始切割轨迹中的直线段和非直线段进行偏移补偿计算，具体方法包括：首先判断当前子轨迹的类型，当当前子轨迹类型为直线时，计算有效表面在直线起点p_sta_i和终点p_end_i处的法线向量，分别记为nor_sta和nor_end；然后分别计算nor_sta和nor_end旋转到零件定位坐标系z方向需要旋转的角度ang_sta和ang_end；分别计算起点和终点处的偏移量offset_sta和offset_end，其中起点的偏移量offset_sta计算公式为：
13、offset_sta＝thicknes*tan(grooveang)*cos(ang_sta-jzang)
14、其中thicknes为管材厚度，grooveang和jzang是3中计算的坡口角和基准角；根据所述偏移量offset_sta和offset_end对直线起点终点进行偏移，组成一条新的直线。
15、进一步地，根据所述偏移量offset_sta和offset_end对直线起点终点进行偏移，组成一条新的直线，具体方法包括：当offset_sta*lorr<0时，将起点沿x方向移动offset_sta，否则起点不动；当offset_end*lorr<0时，将终点沿x方向移动offset_end，否则终点不动。
16、进一步地，s300中，根据s200中单坡口面在特征点处的法线信息计算端面标识参数，然后分别对原始切割轨迹中的直线段和非直线段进行偏移补偿计算，具体方法还包括：首先判断当前子轨迹的类型，当当前子轨迹类型为非直线时，利用opencascade函数库中的相关函数对子轨迹进行离散处理，得到离散点列表；遍历每个点列表中的每一个点pt_j，按照直线处理方法中直线起点的处理方式计算每一个点的偏移量offset_j；当offset_j*lorr>0时，offset_j＝0；然后将子轨迹的每一个离散点沿x方向偏移offset_j，然后利用opencascade函数库中的相关函数将所有偏移本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，S100中，遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹，分别计算每一段子轨迹的起始点到所述零件所有表面的距离，根据所述距离判断当前表面是否为有效表面，具体方法包括：遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹edge_i，其中i表示第i个子轨迹，取edge_i的起点P_Sta_i和终点P_End_i，遍历当前零件的所有表面，在遍历每一个表面face_j的过程中，j表示第j个表面，分别计算起点P_Sta_i和终点P_End_i到所述表面face_j的距离记为D1和D2；当D1小于第一预设阈值且D2小于第二预设阈值,则判断该子轨迹edge_i在该表面face_j上，记录当前表面face_j为有效表面。
3.如权利要求2所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，S100中，根据所述有效面的个数获取特征点，根据所述特征点的法线信息获取单坡口面；具体方法包括：如果有效表面的数量不等于2则结束当前子轨迹的操作过程，继续遍历下一段子轨迹；如
4.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，S200中，获取S100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡口面坡口倾斜角，具体方法包括：获取坡口单面后，得到所述坡口单面在特征点处的法线向量Nor，首先根据当前轮廓所属端面，判断法线向量是否需要反向，当法线向量Nor的x轴坐标大于0且当前轮廓为属于近原点端面，或者当法线向量Nor的x轴坐标小于0且当前轮廓属于远原点端面，则法线向量需要反向。
5.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，S200中，获取S100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡口面坡口倾斜角，具体方法还包括：取反向处理后的法线向量Nor在YOZ平面的投影向量，所述投影向量记为Nor_2D(Y,Z)，根据所述投影向量计算基准角JZAng，计算基准角的公式为JZAng＝Atan2(Z,Y)-90°；最后计算反向处理后的法线向量Nor(X,Y,Z)与零件定位坐标系的X轴的夹角，所述夹角记为坡口角GrooveAng，坡口角GrooveAng计算公式为：GrooveAng＝arccos(X)。
6.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，S300中，根据S200中单坡口面在特征点处的法线信息计算端面标识参数，然后分别对原始切割轨迹中的直线段和非直线段进行偏移补偿计算，具体方法包括：首先根据轮廓属于近原点端或者远原点端，对端面标识参数进行赋值，当当前轮廓属于近原点端时，取参数LorR＝1；当前轮廓属于远原点端时，取参数LorR＝-1。
7.如权利要求3所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，S300中，根据S200中单坡口面在特征点处的法线信息计算端面标识参数，然后分别对原始切割轨迹中的直线段和非直线段进行偏移补偿计算，具体方法包括：首先判断当前子轨迹的类型，当当前子轨迹类型为直线时，计算有效表面在直线起点P_Sta_i和终点P_End_i处的法线向量，分别记为Nor_Sta和Nor_End；然后分别计算Nor_Sta和Nor_End旋转到零件定位坐标系Z方向需要旋转的角度Ang_Sta和Ang_End；分别计算起点和终点处的偏移量Offset_Sta和Offset_End，其中起点的偏移量Offset_Sta计算公式为：
8.如权利要求7所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，根据所述偏移量Offset_Sta和Offset_End对直线起点终点进行偏移，组成一条新的直线，具体方法包括：当Offset_Sta*LorR<0时，将起点沿X方向移动Offset_Sta，否则起点不动；当Offset_End*LorR<0时，将终点沿X方向移动Offset_End，否则终点不动。...
【技术特征摘要】
1.一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，s100中，遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹，分别计算每一段子轨迹的起始点到所述零件所有表面的距离，根据所述距离判断当前表面是否为有效表面，具体方法包括：遍历原始切割轮廓中的每一段子轨迹edge_i，其中i表示第i个子轨迹，取edge_i的起点p_sta_i和终点p_end_i，遍历当前零件的所有表面，在遍历每一个表面face_j的过程中，j表示第j个表面，分别计算起点p_sta_i和终点p_end_i到所述表面face_j的距离记为d1和d2；当d1小于第一预设阈值且d2小于第二预设阈值,则判断该子轨迹edge_i在该表面face_j上，记录当前表面face_j为有效表面。
3.如权利要求2所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，s100中，根据所述有效面的个数获取特征点，根据所述特征点的法线信息获取单坡口面；具体方法包括：如果有效表面的数量不等于2则结束当前子轨迹的操作过程，继续遍历下一段子轨迹；如果有效表面的数量等于2，将两个有效表面定义为face1和face2；分别计算两个表面在起点p_sta_i处的法线记为nor1和nor2；分别计算法线向量nor1和nor2与零件定位坐标系x轴的夹角分别记为ang1和ang2，其中，将零件的拉伸方向定义为x轴方向；当ang1＝＝90°且ang2！＝90°时，对应的face2为坡口单面；当ang2＝＝90°且ang1！＝90°时face1为坡口单面；若满足所述两种情况中的一种则继续遍历当前子轨迹，否则继续遍历下一段子轨迹。
4.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，s200中，获取s100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡口面坡口倾斜角，具体方法包括：获取坡口单面后，得到所述坡口单面在特征点处的法线向量nor，首先根据当前轮廓所属端面，判断法线向量是否需要反向，当法线向量nor的x轴坐标大于0且当前轮廓为属于近原点端面，或者当法线向量nor的x轴坐标小于0且当前轮廓属于远原点端面，则法线向量需要反向。
5.如权利要求1所述的一种激光切管单面坡口直切轨迹补偿的方法，其特征在于，s200中，获取s100中获取的单坡口面在特征点处的法线信息，然后计算该坡口面在零件定位坐标系下的基准角，并计算该坡口面坡口倾斜角，具体方法还包括：取反向处理后的法线向量nor在yoz平面的投影向量，所述投影向量记为nor_2d(y,z)，根据所述投影向量计算基准角jzang，计算基准角的公式为jzang＝atan2(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锦坤，杨航，蒋威，尹章杰，陈雪岩，朱泽文，吴兴群，王杰，吴苶，
申请(专利权)人：华工法利莱切焊系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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