[实用新型]一种三维五轴激光切割机床

权利要求书

1.一种三维五轴激光切割机床，其特征在于包括：工作台面(1)、平动机构、转动机构、机床激光切割头(7)、程序控制模块组；

所述工作台面(1)用于支撑并安装固定所述平动机构、所述转动机构、所述机床激光切割头(7)和所述程序控制模块组；

所述程序控制模块组给予所述平动机构和所述转动机构驱动信号，驱动所述平动机构和所述转动机构按照指定程序工作运行；

所述平动机构驱动所述机床激光切割头(7)平移运动；

所述转动机构驱动所述机床激光切割头(7)旋转运动；

所述机床激光切割头(7)用于对待加工材料进行切割工作。

2.根据权利要求1所述的三维五轴激光切割机床，其特征在于：

所述平动机构包括：带动机床激光切割头(7)沿Y方向往复平移的第一平动机构(2)，带动机床激光切割头(7)沿Z方向往复平移的第二平动机构(3)和带动机床激光切割头(7)沿X方向往复平移的第三平动机构(4)；

所述转动机构包括：带动机床激光切割头(7)绕Z轴做圆周旋转的第一转动机构(5)和带动机床激光切割头(7)绕Y轴做圆周旋转的第二转动机构(6)。

3.根据权利要求1所述的三维五轴激光切割机床，其特征在于：所述程序控制模块组包括：数据输入模块、数据识别模块、数据分析模块和程序生成模块：

所述数据输入模块通过采用STL文件输入所述程序控制模块组以表达实体表面信息；

所述数据识别模块针对所述数据输入模块输入的实体表面信息提出了STL模型的切口线的自动识别分析算法；

所述数据分析模块通过数据识别模块的分析计算，得到所述机床激光切割头(7)进行材料切割的末端激光切割点所在的位姿，即位置和姿态，位置为(p_x p_y p_z)^T，姿态为使得机床激光切割头(7)与法向量(n_x n_y n_z)^T保持一致；

所述程序生成模块在所述数据分析模块确定的末端激光切割点位姿的基础上，用于生成对机床各轴电机进行精度运动控制的NC程序。

4.根据权利要求3所述的三维五轴激光切割机床，其特征在于：

所述STL文件是采用三角形面片表达实体表面数据的文件格式，通过三角形面片用三角形的三个顶点和指向模型外部的法向量表示，其包含点、线、面的几何信息，能够完整表达实体表面信息。

5.根据权利要求3所述的三维五轴激光切割机床，其特征在于：

所述数据识别模块针对所述数据输入模块输入的实体表面信息，结合所述三维五轴激光切割机床加工工艺特性提出了STL模型的切口线的自动识别算法；根据读入STL数据中是否存在只与一个三角面片连接的单边来判别模型的类别，判断模型的类别为曲面模型或实体模型。

6.根据权利要求3所述的三维五轴激光切割机床，其特征在于：

所述数据分析模块通过数据识别模块的自动识别分析算法进行分析计算，得到机床激光切割头(7)在加工切割点处的位置(p_x p_y p_z)^T和法向量(n_x n_y n_z)^T的信息，通过对机床的逆运动学问题进行分析，计算得到各个时刻机床各轴电机的角度。

7.根据权利要求3所述的三维五轴激光切割机床，其特征在于：

所述程序生成模块所述数据分析模块确定的末端激光切割点的基础上，根据末端激光切割点处的位置(p_x p_y p_z)^T和法向量(n_x n_y n_z)^T的信息，通过对机床的逆运动学分析，计算得到各个时刻机床各轴电机的转动角度，根据各个时刻机床各轴电机的角度信息，从而生成三维五轴机床NC程序，并由NC程序驱动数控系统，实现对伺服电机高精度运动的控制。