[发明专利]一种激光切割五轴联动运行控制方法

权利要求书

1.一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1：获取激光切割头在目标工件上的给进速度，根据所述给进速度进行激光入射角规划，计算对应刀具切割路径的曲率，若曲率大于设定阈值，判定为高曲率区段，转至步骤S2，否则判定为低曲率区段，转至步骤S3；

步骤S2：以所述高曲率区段的两端为起点和终点，生成圆弧状的低曲率虚拟路径，计算激光切割头在所述低曲率虚拟路径上沿激光切割头的坐标轴的各轴的行程增量，所述激光切割头的机械旋转点位于所述低曲率虚拟路径上，所述机械旋转点和激光切割头的连线与目标工件的表面相交，对应的交点为激光切割点，所述激光切割点位于刀具切割路径上，转至步骤S4；

步骤S3：所述低曲率区段上机械旋转点与激光切割点重合，均位于所述刀具切割路径上，计算所述激光切割头在刀具切割路径沿激光切割头的坐标轴的各轴的行程增量，转至步骤S4；

步骤S4：判断所述激光切割头的各轴的行程增量是否满足行程增量约束，若满足则输出各轴的行程增量至伺服电机，所述伺服电机驱动激光切割头按照低曲率虚拟路径或刀具切割路径对目标工件进行切割，若不满足则降低给进速度，转至步骤S1。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述高曲率区段的刀具切割路径包括两个相交的直线段以及连接两个直线段的圆弧段。

3.根据权利要求2所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述直线段的长度通过以下公式计算得出：

L＝vT

其中，L为直线段的长度，v为给进速度，T为直线段的插补周期。

4.根据权利要求3所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述低曲率虚拟路径的半径具体如以下公式所示：

其中，R为低曲率虚拟路径的半径，r为圆弧段的半径，α为圆弧段的圆心角。

5.根据权利要求4所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述低曲率虚拟路径的参数方程如下：

其中，和为机械旋转点在低曲率虚拟路径上的坐标。

6.根据权利要求5所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述机械旋转点在低曲率虚拟路径上的坐标的计算公式如下：

其中，θ为机械旋转点在低曲率虚拟路径上相对于低曲率虚拟路径的起点的转向角，且θ满足

7.根据权利要求2所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述机械旋转点和激光切割头的连线具体为：

y_i＝k_ix_i+b_i

其中，k_i为激光切割头的激光入射角的斜率，b_i为机械旋转点和激光切割头的连线在直线段上的截距。

8.根据权利要求7所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述k_i和b_i具体通过如以下公式所示：

其中，θ₁为激光切割头的激光入射方向与直线段的夹角。

9.根据权利要求8所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，所述机械旋转点和激光切割头的连线与低曲率虚拟路径的参数方程联立，得到低曲率虚拟路径的插补位置方程，具体为：

其中，和为机械旋转点在低曲率虚拟路径上的坐标，即插补位置坐标。

10.根据权利要求9所述的一种激光切割五轴联动运行控制方法，其特征在于，对所述低曲率虚拟路径的插补位置方程求解，得到低曲率虚拟路径的插补位置坐标如下所示：

激光切割头根据低曲率虚拟路径的插补位置坐标进行移动，在目标工件的表面沿刀具切割路径进行切割。