(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111537568.3 (22)申请日 2021.12.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114239958 A (43)申请公布日 2022.03.25 (73)专利权人 广东工业大 学 地址 510062 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 魏丽军　张钛　刘强　林利彬　 俞爱林　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 刘羽波　陈嘉琦 (51)Int.Cl. G06T 7/70(2017.01)G06T 7/13(2017.01) G06T 1/00(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/04(2012.01) B23K 26/38(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (56)对比文件 US 20140 05804 A1,2014.01.02 审查员 陈敏 (54)发明名称 一种基于机器视觉的异形零件的激光切割 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及零件排样切割领域， 特别是一种 基于机器视觉的异形零件的激光切割方法及系 统。 激光切割方法包括如下内容： A.在排样图上 获取所有零件的顶点信息并编号； B.规划成零件 顶点集合和空载行程顶点集合； C.选择出空载行 程路径最 短的空载行程顶点集合和它的解； D.按 照C步骤中CPLEX算法求得的解的顺序逐个切割 各个零件。 所述激光切割方法能快速找出各个待 切割零件的最短空载行程， 能提高切割效率， 还 能将不需要切割的移动路径和 需要切割的路径 进行划分， 使得激光切割模块能根据实际切割需 要精准的进行激光切割操作， 减少切割装置运作 市场， 减少机械磨损， 又能完全避免重复切割操 作， 保证了切割精准度。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114239958 B 2022.11.11 CN 114239958 B 1.一种基于 机器视觉的异形零件的激光切割方法， 其特 征在于， 包括如下内容： A.根据待切割零件图形 得到排样图， 在排样图上获取 所有零件的顶点信息并编号； B.将每个零件的顶点编号规划成零件顶点集合； 再从零件顶点集合内任意取一个元素 与切割原点组合成空载 行程顶点 集合； C.以每个空载行程顶点集合作为一个TSP问题， 求经过空载行程顶点集合内每个顶点 的最短路径； 调用CPLEX算法求解出每个空载行程顶 点集合的空载行程路径； 通过将 每个空 载行程顶点集合的空载行程路径进行对比， 选择出 空载行程路径最短的空载行程顶点集合 和它的解； D.按照C步骤中CPLEX算法求得的解的顺序逐个切割各个零件， 在切割各个零件时， 以 对应空载行程顶点集合中元素对应的顶点为原点和终点为回路进行切割得到切割实体路 径， 原点到各个被切割零件中被选取 的顶点路径为切割空载路径， 将所述切割实体路径与 切割空载路径进行整合， 得到优化切割路径； 所述D步骤中通过将每个空载行程顶点集合的空载行程路径进行对比， 选择出空载行 程路径最短的空载 行程顶点 集合和它的解的数 学模型为： (1)min∑e∈ACexe s.t. (2) (3) (4) (5) (6) 其中， A是所有边的集合； V是所有顶点的集合； p是零件顶点集合； P是所有零件顶点集 合的零件集合； Ce表 示边e的价值即长度； Xe是基础变量； Wi是辅助变量； Δ(i)指的是与点i 相连的边的集合； Δ(p)指的是与零件顶点集合p中的点相连的边的集合； S表 示任意一个零 件集合P中的子集； 所述D步骤后还 包括E步骤： 在逐个切割各个零件时， 视觉检测模块获取当前原料母板的边界信息， 并将边界信息 与切割实体路径进行对比判断， 当切割实体路径与边界重合时， 将与边界重合的切割实体 路径规划至切割空载路径中， 得到最优切割路径； 激光切割 模块在切割实体路径上喷射激光射线进行切割， 在切割空载路径上不喷射激 光射线； 所述E步骤中将边界信息与切割实体路径进行对比判断， 包括如下 具体内容： 获取排样图中各零件的顶点坐标， 通过机器视觉获取当前原料母板的各顶点坐标， 首 先判断待切割零件是否有顶点在原料母板的边界上， 若有 再计算与该顶点连接的待切割零 件边的斜率， 斜率与当前原料母板边界的斜率相同的边就在当前原料母板的该条边界上， 以此类推， 按照优化切割路径选择 方法选择的切割顺序逐个对待切割零件的边进行判断。 2.一种切割系统， 其特征在于， 包括： 排版模块、 图形识别整理模块、 点集运算模块、 切 割路径规划模块和激光切割模块；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239958 B 2所述排版模块， 根据待切割零件得到排样图； 所述图形识别整理模块， 在排样图上获取所有零件的顶点信息并编号， 将每个零件的 顶点编号规划成零件顶点集合； 再从零件顶点集合内任意取一个元素与切割原 点组合成空 载行程顶点 集合； 所述点集运算模块， 以每个空载行程顶点集合为一个TSP问题， 求经过空载行程顶点集 合内每个顶 点的最短路径； 调用CPLEX算法求解出每个空载行程顶 点集合的空载行程路径； 通过将每个空载行程顶点集合的空载行程路径进 行对比， 选择出 空载行程路径最短的空载 行程顶点 集合和它的解； 所述切割路径规划模块， 按照点集运算模块中CPLEX算法求得的解的顺序逐个切割各 个零件， 在切割各个零件时， 以对应空载行程顶点集合中元素对应的顶点为原点和终点为 回路进行切割得到切割实体路径， 原点到各个被切割零件中被选取的顶点路径为切割空载 路径， 将所述切割实体路径与切割空载路径进行整合， 得到优化切割路径； 所述激光切割模块， 用于根据 所述切割路径规划模块规划的所述切割实体路径与切割 空载路径进行激光切割操作； 所述点集运算模块内配设有将每个空载行程顶点集合的空载行程路径进行对比， 选择 出空载行程路径最短的空载 行程顶点 集合和它的解的数 学模型， 该 数学模型为： (1)min∑e∈ACexe s.t. (2) (3) (4) (5) (6) 其中， A是所有边的集合； V是所有顶点的集合； p是零件顶点集合； P是所有零件顶点集 合的零件集合； Ce表 示边e的价值即长度； Xe是基础变量； Wi是辅助变量； Δ(i)指的是与点i 相连的边的集合； Δ(p)指的是与零件顶点集合p中的点相连的边的集合； S表 示任意一个零 件集合P中的子集； 还包括视觉检测模块， 所述视觉检测模块用于获取当前原料母板的边界信息， 并判断 边界信息与切割实体路径是否有重合； 所述视觉检测模块将边界信息与切割实体路径进行对比判断时， 具体操作为： 获取排 样图中各零件的顶点坐标， 通过机器视觉获取当前原料母板的各顶点坐标， 首先判断待切 割零件是否有顶点在原料母板的边界上， 若有再计算与该顶点连接的待切割零件边的斜 率， 斜率与当前原料母板临界边的斜率相同的边就在当前原料母板的该条界边上， 以此类 推， 按照优化切割路径选择 方法选择的切割顺序逐个对待切割零件的边进行判断。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239958 B 3