本發(fā)明涉及激光加工，具體為光纖激光開卷分條一體機(jī)。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)生產(chǎn)和制造過程中，金屬板材的矯平、送料、切割等工序是鈑金加工中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)上，這些工序往往是由多個(gè)獨(dú)立的設(shè)備分別完成，包括開卷機(jī)、矯平機(jī)、送料裝置、切割設(shè)備等。

2、傳統(tǒng)的金屬板材加工往往需要使用多個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，例如開卷機(jī)用于展開卷材，矯平機(jī)用于材料矯平，隨后由送料機(jī)將矯平后的材料傳送到激光切割機(jī)進(jìn)行切割操作。這種設(shè)備分散的工藝布局造成了生產(chǎn)線流程的復(fù)雜性，各個(gè)設(shè)備之間需要由人工或額外的輸送裝置進(jìn)行連接和協(xié)調(diào)，導(dǎo)致生產(chǎn)線效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了光纖激光開卷分條一體機(jī)，解決傳統(tǒng)的金屬板材加工往往需要使用多個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，各個(gè)設(shè)備之間需要由人工或額外的輸送裝置進(jìn)行連接和協(xié)調(diào)，導(dǎo)致生產(chǎn)線效率降低的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：光纖激光開卷分條一體機(jī)，包括：

3、進(jìn)料模塊，所述進(jìn)料模塊的左側(cè)外壁固定連接有矯平機(jī)模塊，所述矯平機(jī)模塊的左側(cè)外壁固定連接有激光切割分條模塊，所述激光切割分條模塊的下側(cè)外壁固定連接有出料模塊；

4、所述進(jìn)料模塊采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的對壓輥進(jìn)行送料控制；

5、所述矯平機(jī)模塊用于使卷材在進(jìn)入激光切割分條模塊前進(jìn)行有效的矯平，消除材料的內(nèi)應(yīng)力；

6、所述激光切割分條模塊用于對材料進(jìn)行縱向和橫向的切割分條，并且能夠同時(shí)進(jìn)行多個(gè)切割分條操作；

7、所述出料模塊負(fù)責(zé)將切割后的材料從切割區(qū)域傳送到下一個(gè)工序或收集位置。

8、優(yōu)選的，所述矯平機(jī)模塊包括支撐單元，所述支撐單元的右側(cè)上表面固定連接有動(dòng)力單元，所述動(dòng)力單元的輸出端固定連接有齒輪組單元，所述支撐單元的左側(cè)上表面設(shè)置有下壓輥控制單元，所述齒輪組單元的外壁設(shè)置在下壓輥控制單元的外壁，所述支撐單元的外壁固定連接有連接單元一。

9、優(yōu)選的，所述激光切割分條模塊包括連接單元二，所述連接單元二的外壁固定連接在連接單元一的外壁，所述連接單元二的上表面的固定連接有主體橫梁，所述主體橫梁的左側(cè)外壁設(shè)置有激光切割頭一，所述主體橫梁的右側(cè)外壁設(shè)置有激光切割頭二。

10、優(yōu)選的，光纖激光開卷分條一體機(jī)的控制系統(tǒng)，包括：

11、可編程邏輯控制器模塊，用于對設(shè)備各模塊進(jìn)行邏輯控制，根據(jù)設(shè)定的加工參數(shù)對設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行管理，包括矯平、送料和切割分條的每一個(gè)環(huán)節(jié)；

12、伺服控制模塊，用于對送料和切割過程中的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行控制；軟件控制平臺模塊，用于提供用戶與設(shè)備的交互界面，進(jìn)行加工參數(shù)設(shè)定和遠(yuǎn)程操作；

13、智能優(yōu)化算法模塊，用于通過優(yōu)化算法進(jìn)行加工效率和質(zhì)量的最大化；

14、數(shù)據(jù)庫管理模塊，用于存儲加工任務(wù)和歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理與調(diào)用；

15、遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)模塊，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和維護(hù)。

16、優(yōu)選的，所述伺服控制模塊包括運(yùn)動(dòng)控制單元和誤差控制單元；

17、所述運(yùn)動(dòng)控制單元采用閉環(huán)控制原理，利用光電編碼器實(shí)時(shí)反饋電機(jī)的位置信息，基于編碼器反饋數(shù)據(jù)對伺服電機(jī)的速度和位置進(jìn)行校正；

18、所述誤差控制單元通過誤差觀測器和前饋控制來減少系統(tǒng)響應(yīng)的滯后和誤差積累。

19、優(yōu)選的，所述軟件控制平臺模塊包括用戶界面單元、參數(shù)設(shè)定單元和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元；

20、所述用戶界面單元基于嵌入式人機(jī)界面系統(tǒng)，通過嵌入式linux操作系統(tǒng)或者windows?ce運(yùn)行，通過人機(jī)界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、監(jiān)控和狀態(tài)查看；

21、所述參數(shù)設(shè)定單元的核心是工藝數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫采用sqlite嵌入式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，能夠存儲多種加工工藝模板，方便快速調(diào)用，在操作過程中，激光功率、切割速度和送料速度通過圖形化界面輸入，輸入數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給可編程邏輯控制器模塊進(jìn)行邏輯控制；

22、所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，采用mqtt協(xié)議或websocket進(jìn)行與遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控單元，管理人員能夠遠(yuǎn)程訪問運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對加工參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程更改和優(yōu)化。

23、優(yōu)選的，所述智能優(yōu)化算法模塊包括路徑優(yōu)化單元、功率調(diào)節(jié)單元和數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)單元；

24、所述路徑優(yōu)化單元采用遺傳算法優(yōu)化激光切割分條的路徑，減少切割頭移動(dòng)的空行程，降低總加工時(shí)間，優(yōu)化過程基于工件布局，通過模擬退火算法對切割路徑進(jìn)行智能規(guī)劃；

25、所述功率調(diào)節(jié)單元的功率調(diào)節(jié)算法基于模糊控制，用于根據(jù)材料的厚度和切割速度對激光功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；

26、所述數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)單元采用基于隨機(jī)森林和支持向量機(jī)的預(yù)測模型，能夠根據(jù)歷史加工數(shù)據(jù)預(yù)測最優(yōu)的加工參數(shù)組合，通過對歷史數(shù)據(jù)的回歸分析動(dòng)態(tài)優(yōu)化工藝參數(shù)。

27、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)庫管理模塊包括任務(wù)存儲單元和快速調(diào)用單元；

28、所述任務(wù)存儲單元采用sqlite或mysql數(shù)據(jù)庫，所有加工任務(wù)的材料類型、加工參數(shù)和加工時(shí)間都會被存儲；

29、所述快速調(diào)用單元使用數(shù)據(jù)庫索引機(jī)制通過b+樹結(jié)構(gòu)來加快歷史記錄的查詢速度，支持快速調(diào)用歷史任務(wù)，減少重新設(shè)置加工參數(shù)的時(shí)間。

30、優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)模塊包括遠(yuǎn)程監(jiān)控單元和軟件更新單元；

31、所述遠(yuǎn)程監(jiān)控單元使用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過邊緣計(jì)算設(shè)備收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過4g/5g或有線以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸，遠(yuǎn)程監(jiān)控單元采用opc?ua協(xié)議進(jìn)行不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)互操作；

32、所述軟件更新單元使遠(yuǎn)程軟件更新采用ota技術(shù)，通過無線或者有線網(wǎng)絡(luò)將最新的軟件包推送到設(shè)備端，設(shè)備端對軟件進(jìn)行完整性校驗(yàn)后執(zhí)行更新。

33、優(yōu)選的，光纖激光開卷分條一體機(jī)的運(yùn)行方法，包括以下步驟：

34、s1、材料矯平

35、卷材上料由輔助設(shè)備完成，將金屬卷材安裝到開卷機(jī)上，開卷機(jī)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)展開卷材，使其進(jìn)入進(jìn)料模塊；

36、卷材進(jìn)入矯平機(jī)模塊進(jìn)行矯平處理，矯平機(jī)采用多對上下壓輥，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，矯平輥在卷材通過時(shí)會自動(dòng)調(diào)整下壓力，以矯正材料的彎曲和波浪形變形；在矯平過程中，板材的應(yīng)力變化實(shí)時(shí)反饋給可編程邏輯控制器模塊，可編程邏輯控制器模塊根據(jù)板材的應(yīng)力變化數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)整下壓輥的壓力；

37、s2、高精度送料

38、矯平后的板材進(jìn)入切割區(qū)，伺服電機(jī)在可編程邏輯控制器模塊的控制下，根據(jù)設(shè)定的送料速度和進(jìn)料量精準(zhǔn)控制板材的前進(jìn)送料過程中，采用同步送料技術(shù)，送料控制系統(tǒng)通過光電編碼器不斷檢測板材的位置，并根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)調(diào)整送料速度；

39、s3、激光切割

40、當(dāng)板材進(jìn)入切割區(qū)域后，激光切割分條模塊對切割路徑進(jìn)行規(guī)劃，路徑規(guī)劃采用智能優(yōu)化算法，結(jié)合板材的尺寸、切割的形狀和要求，生成最優(yōu)的切割路徑，激光切割頭由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的橫梁控制，根據(jù)預(yù)設(shè)的切割路徑，雙激光切割頭同步或異步執(zhí)行縱向和橫向切割分條；

41、s4、出料

42、切割后的板材通過出料模塊進(jìn)行傳送，出料模塊配備有傳送帶，將切割完成的材料迅速運(yùn)送到下一工序的加工區(qū)域或成品收集區(qū)域；

43、s5、自動(dòng)控制與優(yōu)化

44、整個(gè)工作流程由可編程邏輯控制器模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，各個(gè)模塊之間通過傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反饋保持同步。

45、本發(fā)明提供了光纖激光開卷分條一體機(jī)。具備以下有益效果：

46、1、本發(fā)明通過光纖激光開卷分條一體機(jī)將矯平、送料、激光切割分條和出料功能集成在一個(gè)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了從原材料處理到成品輸出的一站式作業(yè)，傳統(tǒng)工藝需要多個(gè)設(shè)備和不同工序的配合，而該一體機(jī)通過一體化設(shè)計(jì)和高度集成的自動(dòng)化作業(yè)流程，顯著減少了生產(chǎn)中的中間環(huán)節(jié)，大幅提高了生產(chǎn)效率。

47、2、本發(fā)明采用了伺服控制系統(tǒng)，結(jié)合光電編碼器和pid閉環(huán)控制，以實(shí)現(xiàn)高精度的送料和切割分條操作，高精度送料確保材料在加工過程中始終保持在正確的位置，從而減少了因位置偏移導(dǎo)致的切割分條誤差。此外，激光切割頭通過智能路徑規(guī)劃算法進(jìn)行切割路徑優(yōu)化，最大限度地減少空行程和非必要的運(yùn)動(dòng)，以確保切割分條的精度和一致性，滿足對高質(zhì)量加工精度的要求。

48、3、本發(fā)明的光纖激光開卷分條一體機(jī)通過將多個(gè)工序集成在一個(gè)設(shè)備中，顯著降低了設(shè)備采購成本和生產(chǎn)線的占地面積，從而減少了工廠的基礎(chǔ)設(shè)施投入。此外，由于設(shè)備的高度自動(dòng)化特性，生產(chǎn)過程中對人工的需求顯著降低，減少了對專業(yè)操作人員的依賴，從而降低了勞動(dòng)力成本，同時(shí)降低了因人為操作失誤造成的損失和次品率。

49、4、本發(fā)明配備了雙激光切割頭，能夠根據(jù)生產(chǎn)需求同步或異步工作，對不同尺寸和材料的板材進(jìn)行靈活的切割操作。這種設(shè)計(jì)使得光纖激光開卷分條一體機(jī)能夠應(yīng)對多種復(fù)雜加工任務(wù)，特別是快速切換加工工件時(shí)，雙激光切割頭可以實(shí)現(xiàn)更高的靈活性和效率。此外，設(shè)備具有加工參數(shù)存儲和調(diào)用功能，可以快速切換不同的工藝模式，顯著減少了產(chǎn)品更換時(shí)的調(diào)整時(shí)間。