本發(fā)明涉及工件加工領(lǐng)域，尤其涉及一種多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著制造業(yè)對復(fù)雜工件加工精度要求的不斷提高，多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。多軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)使得激光加工設(shè)備可以在多個(gè)軸向同時(shí)運(yùn)動(dòng)，具備更靈活的加工能力和更高的加工精度。這種技術(shù)特別適用于加工復(fù)雜的三維工件。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于工件的幾何形狀復(fù)雜、激光能量分布不均勻、多軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡難以精確控制，導(dǎo)致加工過程中的激光能量密度分布出現(xiàn)偏差，影響加工質(zhì)量和精度。

2、現(xiàn)有的激光加工控制方法通常依賴于理想狀態(tài)下的能量密度分布設(shè)定，而沒有充分考慮工件的動(dòng)態(tài)形狀變化和設(shè)備運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，這種靜態(tài)的控制方法難以應(yīng)對多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)加工中的復(fù)雜情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有的激光加工控制方法沒有充分考慮工件的動(dòng)態(tài)形狀變化和設(shè)備運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，難以應(yīng)對多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)加工中的復(fù)雜情況的技術(shù)問題；

2、本發(fā)明第一方面提供了一種多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制方法，所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制方法包括：

3、根據(jù)目標(biāo)工件加工過程中的工件實(shí)體數(shù)據(jù)和多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)生成激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)；

4、對所述激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)進(jìn)行二維圖像投影和函數(shù)轉(zhuǎn)換，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)；

5、根據(jù)所述激光-工件接觸窗口函數(shù)對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備預(yù)設(shè)的理想激光能量密度分布進(jìn)行修正，得到有效激光能量密度分布；

6、根據(jù)所述有效激光能量密度分布對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的加工參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，得到所述加工參數(shù)的參數(shù)調(diào)整指令，并基于所述加工參數(shù)和所述參數(shù)調(diào)整指令控制所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備對所述目標(biāo)工件進(jìn)行加工作業(yè)。

7、可選的，在本發(fā)明第一方面的第一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)目標(biāo)工件加工過程中的工件實(shí)體數(shù)據(jù)和多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)生成激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)包括：

8、對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解，得到沿工件表面的水平運(yùn)動(dòng)分量、垂直于工件表面的運(yùn)動(dòng)分量和繞工件表面法向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分量；

9、根據(jù)所述水平運(yùn)動(dòng)分量、垂直運(yùn)動(dòng)分量和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分量，對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的歷史鄰近位置點(diǎn)進(jìn)行篩選處理，得到符合預(yù)設(shè)距離條件的歷史鄰近位置點(diǎn)集合；

10、對所述歷史鄰近位置點(diǎn)集合進(jìn)行幾何重構(gòu)處理，得到歷史激光束實(shí)體集合；

11、根據(jù)所述目標(biāo)工件的工件實(shí)體數(shù)據(jù)、所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的當(dāng)前激光束實(shí)體數(shù)據(jù)和所述歷史激光束實(shí)體集合，進(jìn)行空間布爾運(yùn)算處理，得到激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)。

12、可選的，在本發(fā)明第一方面的第二種實(shí)現(xiàn)方式中，所述對所述激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)進(jìn)行二維圖像投影和函數(shù)轉(zhuǎn)換，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)包括：

13、對所述激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)進(jìn)行邊界框參數(shù)提取，得到所述激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)在加工坐標(biāo)系中的多個(gè)邊界參數(shù)；

14、根據(jù)所述邊界參數(shù)，對所述激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)投影處理，得到多個(gè)正交平面上的二維圖像，并對所述二維圖像進(jìn)行二值化處理，得到表示激光-工件接觸狀態(tài)的二進(jìn)制矩陣；

15、根據(jù)所述二進(jìn)制矩陣，對激光-工件接觸狀態(tài)進(jìn)行二維線性插值處理，得到連續(xù)的接觸狀態(tài)函數(shù)，并對所述接觸狀態(tài)函數(shù)進(jìn)行周向展開和歸一化處理，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)。

16、可選的，在本發(fā)明第一方面的第三種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述二進(jìn)制矩陣，對激光-工件接觸狀態(tài)進(jìn)行二維線性插值處理，得到連續(xù)的接觸狀態(tài)函數(shù)，并對所述接觸狀態(tài)函數(shù)進(jìn)行周向展開和歸一化處理，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)包括：

17、對所述二進(jìn)制矩陣進(jìn)行像素坐標(biāo)與實(shí)際空間坐標(biāo)的映射處理，得到激光-工件接觸區(qū)域的實(shí)際尺寸分布；

18、根據(jù)所述實(shí)際尺寸分布，對激光-工件接觸狀態(tài)進(jìn)行雙線性插值計(jì)算，得到連續(xù)的接觸狀態(tài)函數(shù)，并對所述接觸狀態(tài)函數(shù)進(jìn)行極坐標(biāo)變換處理，得到以激光束軸線為中心的圓周接觸狀態(tài)描述；

19、根據(jù)所述圓周接觸狀態(tài)描述，對接觸狀態(tài)進(jìn)行周期性復(fù)制和拼接處理，得到覆蓋完整旋轉(zhuǎn)周期的展開函數(shù)，并對所述展開函數(shù)進(jìn)行數(shù)值歸一化和離散采樣處理，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)。

20、可選的，在本發(fā)明第一方面的第四種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述激光-工件接觸窗口函數(shù)對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備預(yù)設(shè)的理想激光能量密度分布進(jìn)行修正，得到有效激光能量密度分布包括：

21、對所述激光-工件接觸窗口函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，得到激光-工件接觸狀態(tài)的頻域特征；

22、根據(jù)所述頻域特征，對預(yù)設(shè)的理想激光能量密度分布進(jìn)行頻率域?yàn)V波處理，得到考慮接觸狀態(tài)的初步修正能量分布；

23、對所述初步修正能量分布進(jìn)行入射角度補(bǔ)償處理，得到考慮多軸運(yùn)動(dòng)影響的角度修正能量分布，并根據(jù)工件材料特性，對所述角度修正能量分布進(jìn)行吸收率補(bǔ)償處理，得到考慮材料特性的能量吸收分布；

24、對所述能量吸收分布進(jìn)行空間積分和歸一化處理，得到有效激光能量密度分布。

25、可選的，在本發(fā)明第一方面的第五種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述有效激光能量密度分布對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的加工參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，得到所述加工參數(shù)的參數(shù)調(diào)整指令包括：

26、對所述有效激光能量密度分布進(jìn)行參數(shù)敏感性分析處理，得到各加工參數(shù)對能量分布的影響權(quán)重；

27、根據(jù)所述影響權(quán)重，對多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的加工參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化建模，得到考慮參數(shù)耦合效應(yīng)的優(yōu)化模型；

28、對所述優(yōu)化模型進(jìn)行改進(jìn)粒子群算法求解處理，得到初步參數(shù)解集，并根據(jù)所述初步參數(shù)解集，對加工參數(shù)進(jìn)行軸間協(xié)同性評估，得到考慮多軸聯(lián)動(dòng)特性的優(yōu)化參數(shù)組合；

29、對所述優(yōu)化參數(shù)組合進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析和平滑化處理，得到所述加工參數(shù)的參數(shù)調(diào)整指令。

30、可選的，在本發(fā)明第一方面的第六種實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于所述加工參數(shù)和所述參數(shù)調(diào)整指令控制所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備對所述目標(biāo)工件進(jìn)行加工作業(yè)包括：

31、對所述加工參數(shù)和參數(shù)調(diào)整指令進(jìn)行時(shí)序融合處理，得到綜合加工參數(shù)序列，并根據(jù)所述綜合加工參數(shù)序列，對多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行軌跡規(guī)劃處理，得到空間離散控制點(diǎn)集；

32、對所述空間離散控制點(diǎn)集進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解處理，得到所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的各軸執(zhí)行部件的實(shí)時(shí)位置、速度和加速度指令；

33、根據(jù)所述實(shí)時(shí)位置、速度和加速度指令，對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的激光功率和焦點(diǎn)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償處理，得到激光輸出參數(shù)序列；

34、對所述激光輸出參數(shù)序列和各軸執(zhí)行指令進(jìn)行時(shí)空同步，得到多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的實(shí)時(shí)控制指令流，并根據(jù)所述實(shí)時(shí)控制指令流控制所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備對所述目標(biāo)工件進(jìn)行加工作業(yè)。

35、本發(fā)明第二方面提供了一種多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制裝置，所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制裝置包括：

36、數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)目標(biāo)工件加工過程中的工件實(shí)體數(shù)據(jù)和多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)生成激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)；

37、投影轉(zhuǎn)換模塊，用于對所述激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)進(jìn)行二維圖像投影和函數(shù)轉(zhuǎn)換，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)；

38、能量密度分布修正模塊，用于根據(jù)所述激光-工件接觸窗口函數(shù)對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備預(yù)設(shè)的理想激光能量密度分布進(jìn)行修正，得到有效激光能量密度分布；

39、控制模塊，用于根據(jù)所述有效激光能量密度分布對所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的加工參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，得到所述加工參數(shù)的參數(shù)調(diào)整指令，并基于所述加工參數(shù)和所述參數(shù)調(diào)整指令控制所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備對所述目標(biāo)工件進(jìn)行加工作業(yè)。

40、本發(fā)明第三方面提供了一種多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制裝置，包括：存儲(chǔ)器和至少一個(gè)處理器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有指令，所述存儲(chǔ)器和所述至少一個(gè)處理器通過線路互連；所述至少一個(gè)處理器調(diào)用所述存儲(chǔ)器中的所述指令，以使得所述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制設(shè)備執(zhí)行上述的多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制方法的步驟。

41、本發(fā)明的第四方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有指令，當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述的多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制方法的步驟。

42、上述多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光加工控制方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，通過根據(jù)目標(biāo)工件的實(shí)體數(shù)據(jù)和多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)生成激光-工件接觸區(qū)域?qū)嶓w數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行二維圖像投影和函數(shù)轉(zhuǎn)換，得到激光-工件接觸窗口函數(shù)。隨后，基于接觸窗口函數(shù)對預(yù)設(shè)的理想激光能量密度分布進(jìn)行修正，得到有效激光能量密度分布。根據(jù)該有效分布，對多軸聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)激光設(shè)備的加工參數(shù)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，生成參數(shù)調(diào)整指令，并通過這些指令控制設(shè)備對目標(biāo)工件進(jìn)行精確加工。本發(fā)明根據(jù)工件的實(shí)體數(shù)據(jù)和設(shè)備的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)修正激光能量密度分布，并對加工參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，從而提升加工精度和效率，滿足復(fù)雜工件的高精度加工需求。

43、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

44、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。