【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光切割，具体来说，涉及一种激光切割机寻轨路径规划优化方法及系统。
技术介绍
1、激光切割机是一种利用激光束进行切割加工的设备，它通过将高能量密度的激光束聚焦到工件表面，使工件局部区域瞬间受热、熔化和汽化，从而实现对工件的切割、雕刻或打标等加工过程。激光切割机通常包括激光源、光学系统、控制系统和工作台等部件，激光切割机具有高精度、高速度、适用于各种材料和复杂结构加工等优点。
2、路径规划优化能够确保激光切割机在切割过程中以最优轨迹进行移动，从而减少不必要的空闲时间，提高生产效率和生产率，同时路径规划的优化可以减小激光切割头和相关机械部件的运动距离和频率，减缓机械磨损速度，降低维护成本，通过精心规划路径，使得激光切割头能够以更加精确和稳定的方式进行切割，避免不必要的振动和摆动，从而提高切割精度和工件质量。
3、在利用激光切割机对工件切割加工的过程中，热量聚集效应是激光切割过程中的重要影响因素之一，如果无法分析和考虑其影响，可能导致切割过程中热量分布不均匀，从而影响切割质量和精度，并导致工件局部过热或热应力过大，进而引起工件的变形、翘曲甚至损坏。
4、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种激光切割机寻轨路径规划优化方法及系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、根据本专利技术的一个方面，
4、s1、分析待切割工件的几何特征，并结合加工图纸信息规划激光切割机的初始切割路径；
5、s2、将初始切割路径中的切割起始点设置为基准切割点，并利用路径优化算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径；
6、s3、在激光切割机按照优先级切割路径执行切割任务中，引入切割头优化算法，控制激光切割头避开重复切割区域；
7、s4、分析切割任务中影响工件的切割干扰因素，并分别判断各切割干扰因素对工件的误差影响范围；
8、s5、基于误差影响范围并利用误差修正模型实时对激光切割头的误差进行修正。
9、优选地，将初始切割路径中的切割起始点设置为基准切割点，并利用路径优化算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径包括以下步骤：
10、s21、从待切割工件的几何特征中提取工件轮廓特征，识别工件轮廓特征中的原边界角点；
11、s22、围绕工件轮廓特征生成基于待切割工件的最小包络矩形，并识别最小包络矩形中的若干角点；
12、s23、比较原边界角点与各角点的位置关系确定激光切割机的切割坐标，同时将切割起始点作为基准切割点；
13、s24、利用树形结构遍历算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径，并按照优先级切割路径执行切割任务；
14、s25、分析切割任务中的热量聚集效应，并依据热量聚集效应调整激光切割机的切割速度及切割功率。
15、优选地，利用树形结构遍历算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径，并按照优先级切割路径执行切割任务包括以下步骤：
16、s241、基于激光切割机的切割坐标生成工件的当前切割路径与下一个切割路径的交互邻接表；
17、s242、定义描述切割路径树形结构的结构体数组及切割路径树函数，同时基于切割路径树函数统计切割路径树中的子路径数量及相应子路径编号；
18、s243、采用后序遍历算法生成切割路径树序列及后序遍历函数，并从切割路径树中的基准切割点开始，遍历切割路径树中所有子路径的优先级；
19、s244、对所有子路径的优先级进行排序汇总，将优先级最高的子路径作为优先级切割路径，并按照优先级切割路径执行切割任务。
20、优选地，分析切割任务中的热量聚集效应，并依据热量聚集效应调整激光切割机的切割速度及切割功率包括以下步骤：
21、s251、获取激光切割机基于各切割子路径的初始切割参数，并基于初始切割参数构建热量演算模型，预测切割任务中工件的热量分布情况；
22、s252、基于工件的热量分布情况，将激光切割机的初始切割参数设置为初始循环变量，同时计算不同切割参数下对工件产生的热量聚集效应；
23、s253、判断各子路径上的切割顺序与预设切割顺序是否匹配，若不匹配时，则累加该子路径及相邻子路径的热量聚集效应；
24、s254、依据累加后的热量聚集效应生成激光切割机的最优切割参数，并依据最优参数对激光切割机的初始切割参数进行调整。
25、优选地，分析切割任务中影响工件的切割干扰因素，并分别判断各切割干扰因素对工件的误差影响范围包括以下步骤：
26、s41、获取并分析切割任务中影响工件的切割干扰因素，切割干扰因素包括切割起始点、热量聚集效应及优先级切割路径；
27、s42、分析各已识别的切割干扰因素对切割任务的具体影响机制，并评估各切割干扰因素对切割后工件质量的权重影响程度；
28、s43、基于权重影响程度评估各切割干扰因素对切割任务的误差影响程度及误差影响范围。
29、优选地，分析各已识别的切割干扰因素对切割任务的具体影响机制，并评估各切割干扰因素对切割后工件质量的权重影响程度包括以下步骤：
30、s421、利用关联规则挖掘算法确定与切割起始点、热量聚集效应及优先级切割路径的权重评估指标；
31、s422、根据筛选出的权重评估指标构建评估指标体系；
32、s423、基于评估指标体系，分别计算各权重评估指标的主观权重及客观权重，并利用博弈论模型结合生成各权重评估指标的组合权重；
33、s424、基于各权重评估指标的组合权重，构建基于云模型的权重评估模型，并利用权重评估模型评估起始点、热量聚集效应及优先级切割路径对切割后工件质量的权重影响程度。
34、优选地，基于误差影响范围并利用误差修正模型实时对激光切割头的误差进行修正包括以下步骤：
35、s51、获取激光切割头在切割任务中的空间位置和姿态，并对激光切割头进行运动学标定，建立基于激光切割头的动刚度模型；
36、s52、辨识激光切割头的动刚度模型的模态参数，并在动刚度模型中引入激光光束跟踪模型；
37、s53、检测激光切割头的激光光束散布精度与动刚度模型是否满足激光切割机的适配性；
38、s54、若满足适配性要求，则对激光切割头不同姿态下的激光光束进行运动学标定，并分析运动标定过程中因切割干扰因素造成的静态误差；
39、s55、修正运动学标定过程中的静态误差补偿动刚度模型，并根据动刚度模型的误差补偿反馈，动态修正激光切割头在切割任务中的误差。
40、优选地，辨识激光切割头本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，该激光切割机寻轨路径规划优化方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述将初始切割路径中的切割起始点设置为基准切割点，并利用路径优化算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述利用树形结构遍历算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径，并按照优先级切割路径执行切割任务包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述分析切割任务中的热量聚集效应，并依据热量聚集效应调整激光切割机的切割速度及切割功率包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述分析切割任务中影响工件的切割干扰因素，并分别判断各切割干扰因素对工件的误差影响范围包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述分析各已识别的切割干扰因
7.根据权利要求6所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述基于误差影响范围并利用误差修正模型实时对激光切割头的误差进行修正包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述辨识激光切割头的动刚度模型的模态参数，并在动刚度模型中引入激光光束跟踪模型包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述主观权重的计算公式为：
10.一种激光切割机寻轨路径规划优化系统，用于实现权利要求1-9中任一项所述的激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，该激光切割机寻轨路径规划优化系统包括初始路径规划模块、优先级路径生成模块、切割头优化模块、误差分析模块及误差修正模块：
...【技术特征摘要】
1.一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，该激光切割机寻轨路径规划优化方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述将初始切割路径中的切割起始点设置为基准切割点，并利用路径优化算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述利用树形结构遍历算法对初始切割路径进行优化，生成优先级切割路径，并按照优先级切割路径执行切割任务包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述分析切割任务中的热量聚集效应，并依据热量聚集效应调整激光切割机的切割速度及切割功率包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种激光切割机寻轨路径规划优化方法，其特征在于，所述分析切割任务中影响工件的切割干扰因素，并分别判断各切割干扰因素对工件的误差影响范围包括以下步骤：
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆忠辉，陆一泓，陈晓峰，
申请(专利权)人：启东大同电机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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