[发明专利]一种激光切割机数字孪生系统切割孪生板材的方法

说明书

本发明公开了一种激光切割机数字孪生系统切割孪生板材的方法，包括底座、上料机构、切割进给机构、抽风机构和数字孪生系统，构建与实体切割机相对应的三维模型，并将其导入数字孪生系统的三维引擎中；所述数字孪生系统通过工业互联网实时获取切割机的动作数据，基于三维引擎对所述切割机三维模型进行匹配、调试，完成孪生切割机三维模型的动作、状态与真实环境同步；基于三维引擎的虚拟环境完成板材物料的数字孪生；本发明的有益效果：对于切割位置产生的热量及时吸走，防止板材过热变形；基于数字孪生还原切割机的状态，数据驱动与真实环境实时同步，物料生成实时同步；实时孪生切割物料，可用于物料生产方案的验证以及生产过程的检测预警。

技术领域

本发明属于切割机技术领域，具体涉及一种激光切割机及其数字孪生系统切割孪生板材的方法。

背景技术

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割，激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割机具有精度高，切割快，效果好的特点，将逐渐取代部分传统的切割工艺设备。

激光切割机多用于板材的下料、雕刻，以及镂空图案的加工。激光切割机在工作的过程中激光束会产生大量的热量。板材在加工过程中容易因为受热不均而发生局部变形，影响质量。同时，在加工过程中产生的大量的熔融的物质颗粒以及粉尘，会大量的散发至大气当中，对周围环境以及待加工的板材表面造成污染，增加了处理成本，危害工人身体健康。

另外，激光切割机在针对贵重材质板材加工的过程中，如果出现加工问题，会导致整个板材的废料，成本很高，亟需一种可以针对生产过程进行验证和预警的系统，在加工之前做好加工整个过程的预演验证，保证加工的准确率。

其次，对于板材物料的切割下料，对于切割下来的物料的数据统计同样重要。有时，切割下来的物料，可以进一步的进行加工利用。对于其加工利用的前提，是对切割下来的物料的尺寸数据的完整存储，包括外形尺寸、体积、质量等。

数字孪生技术的广泛应用，为上述技术问题的解决提供了一种方向。数字孪生技术是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为。作为一种充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术，数字孪生面向产品全生命周期过程，发挥连接物理世界和信息世界的桥梁和纽带作用。

数字孪生实现了现实物理系统向虚拟空间数字化模型的反馈。这是一次工业领域中，逆向思维的壮举，人们试图将物理世界发生的一切，塞回到数字空间中，只有带有回路反馈的全生命跟踪，才是真正的全生命周期概念。这样，就可以真正在全生命周期范围内，保证数字与物理世界的协调一致。

但是在数字孪生过程中，对于固定的设备，通过精确的测量、实时的数据传输可以较为容易的实现孪生过程，但是被切割下来的物料本身并不具有对外数据传输的接口，又难以对其进行实时的精确测量，因此当数字孪生技术在下料成型线上的应用时，下料线切割区域对切割下来的物料的数字孪生是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的一是为了解决激光切割机工作过程中产生大量热量，引起板材变形的问题；目的之二是为了解决激光切割机在工作过程中产生的大量的废料、粉尘、颗粒等杂志影响工件表面质量，污染环境的问题；目的之三是如何完成重要板材加工之前的加工预演验证，提高加工的准确性，并且，如何将切割下来的物料的数据信息进行收集、存储，提供了一种激光切割机及其数字孪生系统切割孪生板材的方法。

一种激光切割机，包括底座、上料机构和切割进给机构；