[发明专利]一种基于温度场的激光切割参数的控制方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种基于温度场的激光切割参数的控制方法、装置及系统。

背景技术

当前，激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射处的材料迅即熔化，气化、烧蚀或达到燃点，同时借与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现割开工件的一种热切割方法。激光切割技术由于其切割速度快，热影响区小，工件变形小、光束无惯性，可实行高速切削、切缝边缘垂直度好等优势，已经在工件切割领域中得到了广泛的应用，其已经成为各种金属、非金属零件加工的常用手段之一。

在现有的主流激光切割设备中，可以控制或选择的对切割结果有影响的参数分为两类，一类为设备固有参数，包括激光波长、光束模式、输出模式(连续或脉冲等)、聚焦光斑直径及其能量分布等，此类因素一般随着激光设备的购置已经基本确定。另一类是在加工时可选择的参数，包括激光功率、切割速度、焦点位置、辅助气体种类和压力、喷嘴与工件的间距等，这些参数对切割质量同样具有决定性的影响。

目前对这些可选择的参数调整控制方法可以是在加工程序中预先设置这些参数，而这些参数值一般根据经验或者前期试验获得。在零件加工过程中，这些参数只能由操作者根据经验手动调整。然而，在大型复杂空间三维零件激光切割时，切割路径中各点差异性大，采用操作者根据经验手动调整切割参数，很难实现切口质量的一致性，导致切口宽度，特别是重熔层和热影响区厚度的增加，严重时甚至导致表面烧蚀或未切透等，在无余量的精密切割中可能导致零件超差和报废。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于温度场的激光切割参数的控制方法、装置及系统，以解决当前的激光切割参数仅依靠激光切割操作者根据经验手动调整，造成切割路径中各点差异性大，很难实现切口质量的一致性，容易使得工件质量较差或报废的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于温度场的激光切割参数的控制方法，包括：

通过红外热像系统获取切割区域温度场分布数据，并根据所述温度场分布数据确定所述温度场中各温度点的温度值；

根据所述温度场中各温度点的温度值确定激光切割参数的控制策略；

根据所述激光切割参数的控制策略控制所述激光切割参数，以使得激光切割器根据所述激光切割参数切割待切割工件。

具体的，所述红外热像系统包括分布在激光切割器两侧的第一红外相机和第二红外相机；

所述通过红外热像系统获取切割区域温度场分布数据，并根据所述温度场分布数据确定所述温度场中各温度点的温度值，包括：

通过所述第一红外相机采集切割区域温度场分布数据，并确定所述温度场中各温度点的第一温度值；

通过所述第二红外相机采集切割区域温度场分布数据，并确定所述温度场中各温度点的第二温度值；

将所述温度场中各温度点的第一温度值与第二温度值进行比较，选取各温度点的第一温度值与第二温度值之中的较大值，将所述较大值作为所述温度点的温度值。

具体的，根据所述温度场中各温度点的温度值确定激光切割参数的控制策略，包括：

若N_minT1<N_T1<N_maxT1，确定所述控制策略为所述激光切割参数无需调整，维持当前的激光切割参数；其中，N_T1为所述温度场中各温度点的温度值大于T₁温度的个数，N_minT1为一预先设置的第一温度点数量阈值，N_maxT1为一预先设置的第二温度点数量阈值。

进一步的，根据所述温度场中各温度点的温度值确定激光切割参数的控制策略，还包括：

若N_T1≥N_maxT1，且N_T2≥N_maxT2，确定所述控制策略为激光切割过程异常，停止对待切割工件进行切割；其中，N_T2为所述温度场中各温度点的温度值大于T₂温度的个数，T₂>T₁，N_maxT2为一预先设置的第三温度点数量阈值；