隨著激光產(chan) 業(ye) 的發展，激光技術作為(wei) 一種加工技術在各領域廣泛應用。激光切割技術在加工行業(ye) 中同樣得到了廣泛應用。其中，厚鋼板的坡口加工是一項必不可少的工序，為(wei) 確保部分工件在焊接時無縫對接，對工件加工的要求相對提高，切割麵需具備一定的坡口角度。

在市場應用需求下，許多激光設備企業(ye) 推出了坡口激光切割機。不過，對於(yu) 應用領域的終端用戶來說，要提高加工效率與(yu) 質量，除了選擇一款好用的坡口激光切割機之外，配套的坡口切割軟件係統也非常重要。

在《步入軟件定義(yi) 的時代》中，梅宏院士對軟件技術的基礎性做了這樣的闡述：“從(cong) 使能技術的視角看，軟件技術在信息技術中則始終處於(yu) ‘靈魂’地位，所有新的信息技術應用、平台和服務模式，均離不開軟件技術作為(wei) 基礎支撐；更為(wei) 重要的是，在數字經濟時代，軟件技術已經成為(wei) 企業(ye) 的核心競爭(zheng) 力，不僅(jin) 引領信息技術產(chan) 業(ye) 的變革，在很多傳(chuan) 統領域（如汽車、能源、製造、零售等）中的存在比重和重要性也在不斷加大，在支持這些傳(chuan) 統領域產(chan) 業(ye) 結構升級換代甚至顛覆式創新的過程中起到核心關(guan) 鍵作用，並進一步加速重構了全球分工體(ti) 係和競爭(zheng) 格局。”

在激光切割整套設備中，運動控製係統可謂設備工作時的大腦。運動控製係統一般由控製器、功率放大器與(yu) 變換裝置、電動機、負載及相關(guan) 的傳(chuan) 感器等部件組成。控製器下達指令後，驅動器將其轉化為(wei) 能夠運行電機的電流，驅動電機旋轉，帶動工作機械運行，同時，電機上的傳(chuan) 感器經過信號處理將電機的實時信息反饋給控製器，控製器進行實時調整，從(cong) 而保證整個(ge) 係統的穩定運轉。

從(cong) 激光切割係統國產(chan) 化程度來看，中低功率激光切割控製係統領域中，目前國產(chan) 激光運動控製係統已占據中國市場的主導地位。而在高功率激光切割控製係統領域中，目前國際廠商依然占據絕對優(you) 勢，知名企業(ye) 包括德國倍福、德國PA、西門子等。

以三維五軸激光切割機為(wei) 例，主要適用於(yu) 航空航天、汽車製造、工程機械、模具、健身器材等領域的碳鋼、不鏽鋼、鈦合金、鋁合金等材料。而在三維五軸激光切割機配套係統上，仍存在一些難點。

目前，國內(nei) 有少數激光設備廠商推出了三維五軸激光切割機。而與(yu) 之相配套，在三維五軸空間軌跡運動控製方麵，國產(chan) 主流的激光切割控製係統供應商在該領域幾乎也是從(cong) 零開始，需要技術能力與(yu) 經驗積累。

另一方麵，套料軟件是一種CAM軟件（計算機輔助製造），用於(yu) 創建套料並準備零件，以便進行切割。第一，通常從(cong) CAD中導入零件幾何形狀。其次，應用各種切割參數，準備文件，以便進行加工。最後，由用戶手動創建套料，或者由軟件自動創建套料。自動套料使用一種或多種數學算法來自動向套料添加圖形，同時旋轉和裝配零件，以實現最佳利用率。在許多情況下，軟件會(hui) 考慮零件、板材和套料策略的不同組合，以實現整體(ti) 最好的效果。而采購坡口套料軟件軟件成本太高，國內(nei) 企業(ye) 在這一方麵尚不成熟，軟件功能有所欠缺。

此外，由於(yu) 設備廠家在坡口切割方麵欠缺經驗，市場容量尚未釋放。同時，擺頭結構必須與(yu) 控製係統軟件精密配合，才能方便安裝調試，並達到最終的使用效果，實現切割速度與(yu) 精度要求。因此，設備廠家自己設計製作坡口擺頭，既有失敗風險，也有成本壓力。

在激光坡口切割這個(ge) 新型市場應用領域，激光設備廠家與(yu) 終端依然存在經驗不足的情況。激光坡口切割作為(wei) 一種市場方向，工藝需要時間積累與(yu) 經驗沉澱，未來需求將是激增態勢。這個(ge) 時候就需要一款功能強大、開放性好的控製軟件工藝數據庫，方便用戶在此基礎上逐步形成成熟的專(zhuan) 家工藝數據庫。

下文將以威士登WisCut B坡口激光切割控製係統與(yu) 軟件為(wei) 例進行介紹。威士登已經自主開發了專(zhuan) 業(ye) 坡口套料軟件，具備坡口切割套料基本功能，能滿足絕大部分生產(chan) 需要，並且可以提供坡口擺頭結構的軟硬件整體(ti) 解決(jue) 方案。

WisCut B坡口激光切割控製係統與(yu) 軟件是基於(yu) 德國倍福三維五軸數控係統，由武漢威士登自主研發的一款高端激光切割軟件。整套控製係統與(yu) 軟件由核心的“3”+“3”=“6”大核心軟硬件組成，是全球知名的大品牌數控係統，也是目前市麵上最成熟、最廣泛安裝使用的坡口激光切割控製係統。

如前文所述，目前在三維五軸數控係統上國內(nei) 企業(ye) 尚處於(yu) 經驗積累階段。德國倍福是全球知名的大品牌，也是EtherCAT總線的發明與(yu) 倡導者。WisCut軟件基於(yu) 穩定性與(yu) 可靠性最好的硬件平台，核心硬件由倍福工業(ye) PC控製器與(yu) 總線IO模塊組成。C6xxx係列超緊湊工業(ye) PC采用倍福自主研發生產(chan) 的工業(ye) PC主板，采用堅固的鋁質外殼，將強大的計算能力與(yu) 可擴展性結合於(yu) 一體(ti) 的穩定可靠的工業(ye) PC；倍福EtherCAT端子模塊具備堅固的外殼、安全可靠的觸點和性能穩定的電子元件，EtherCAT高速實時總線通訊，任意擴展IO點與(yu) 信號類型，靈活方便。

德國倍福基於(yu) PC與(yu) EtherCAT總線的三維五軸數控係統，具備全球最成熟的RTCP三維五軸空間運動控製算法，坡口激光切割必須基於(yu) RTCP功能實現切割擺頭的空間運動控製功能。德國倍福數控係統RTCP功能已經有超過20年的成熟應用經驗，且廣泛應用於(yu) 激光坡口切割、等離子/火焰坡口切割、三維五軸激光切割、五軸數控加工中心等領域。

總線控製係統指將運動控製器、計算機、調高器進行集成，以網線連接外設並通過實時以太網協議與(yu) 其他外設通訊，具有更高實時性、穩定性的專(zhuan) 業(ye) 型控製係統。WSD-M-TG-Epro基於(yu) 總線的電容隨動調高係統，由武漢威士登公司自主研發設計製造，最大加速度3G，最高速度可達999mm/s，采用高性能實時工業(ye) 以太網EtherCAT總線與(yu) 控製器進行通訊，精度可達0.001mm。具備以下功能：

具備防撞功能，有效躲避空程運行與(yu) 切割過程中的板材翹起與(yu) 異物對噴嘴/陶瓷環的碰撞；配合WisCut軟件，具備三點尋邊等功能，並有尋邊保護功能；振動抑製功能，能有效的抑製由於(yu) 板材抖動與(yu) 切割頭跟隨過程中的振動現象；與(yu) WisCut搭配使用可實現蛙跳、高速隨動、高中低位穿孔以及多段穿孔、漸進穿孔、極速穿孔、無感穿孔等多種穿孔模式。

武漢威士登自主研發設計的坡口擺頭結構，深入融合德國倍福數控係統，搭配WisCut B係列軟件成為(wei) 完善的整體(ti) 解決(jue) 方案。該結構具備這些技術特點：靈活多變，可擴展性強，可外掛不同類別、配置的激光切割頭；采用交流伺服諧波減速機一體(ti) 化設計，AB軸旋轉擺動執行器；輕量化、穩固的結構設計；高動態特性、高精度、高剛性；牢靠的防塵設計；絕對值編碼器反饋，安全角度保護功能。

技術參數如下圖所示：

武漢威士登公司基於(yu) 德國倍福TwinCAT CNC實時底核平台研發編寫(xie) 的激光運動控製與(yu) 邏輯控製軟件。技術亮點包括：三維五軸G代碼架構程序、RTCP刀尖校準算法、高速龍門雙驅運動控製保護程序、CNC Z軸高速運動控製算法、高速CNC智能蛙跳算法、閃電切割/飛行切割算法、快速穿孔/無感穿孔算法、斷點/斷電續切功能算法。

威士登采用Python高級語言開發的高功率專(zhuan) 用激光切割軟件，功能完善、性能卓越，操作方便、簡單易用。軟件由如下功能模塊組成：

WisHMI：人性化UI人機界麵

WisDebug：集成式一體(ti) 化調試軟件

WisCDB：切割工藝專(zhuan) 家數據庫

WisVision：激光切割機器視覺軟件等功能模塊軟件組成支持多相機視覺監控，支持切割軟件與(yu) 監控軟件運行於(yu) 同一顯示器（標配），具備機器視覺感知人員與(yu) 物體(ti) 進入監控區域並觸發報警功能（選配）。

在線編輯坡口切割軌跡，可設置多種坡口類型和不同的坡口角度、厚度，滿足客戶的打樣和快速加工需求；包含WisNest平麵套料軟件，平麵切割與(yu) 坡口切割模式隨意變換；符合AutoCAD操作習(xi) 慣的繪圖軟件，提供豐(feng) 富的圖形編輯工具，可以在軟件界麵直接繪圖或者導入DXF圖形進行編輯，並直接進行切割，無需再次轉換圖形G代碼；提供多樣化的圖形零件庫，調入圖檔，方便快捷進行打樣切割與(yu) 工藝測試。簡潔、易用、符合激光切割領域操作習(xi) 慣的排版套料軟件，智能高效的排版算法，多種軌跡優(you) 化算法，具備微連、橋接、共邊、環切、補償(chang) 等高級功能。

此外，附件包含專(zhuan) 為(wei) 激光切割設計開發的無線手持操作盒，具有多種操作功能按鍵，可方便快捷的對激光切割機床進行操作與(yu) 調試。配套齊全的EtherCAT實時工業(ye) 以太網總線電纜，DP/DVI/VGA等顯示器轉換接頭。

在空間軌跡與(yu) 運動控製方麵考慮，標準的直線與(yu) 圓弧進行坡口切割，相對來說會(hui) 簡單一些，但針對於(yu) 異形曲線的坡口切割，更加考驗數控係統的三維五軸RTCP底層算法功能。

45度大角度的坡口切割，一直是整個(ge) 行業(ye) 的難點。因為(wei) 角度越大，對機床結構的穩定性、XYZ三軸相互之間的垂直度要求就越高，同時也十分考驗AB軸擺頭機構的剛性、回轉精度等技術性能。即使如此，仍然需要一款底層算法強大，上位切割軟件功能完善、坡口切割工藝數據庫靈活方便的切割軟件進行配合，不斷的優(you) 化機械結構與(yu) 切割工藝，才能做好45度的坡口切割。

如下是采用WisCut B 激光坡口切割軟件的機器在用戶現場加工生產(chan) 的部分異形曲線與(yu) 45度坡口切割零件。

控製係統相當於(yu) 我們(men) 人類的大腦，所有外部指令，進入到控製係統內(nei) 後都是通過它進行處理和發出。在坡口切割中，大量的狀態需要控製係統進行處理和調整，同時也需要運算各種所設定的數據關(guan) 係，還需要能夠處理各種切割工藝，切割運動中的各種變化因素等方麵。基於(yu) 此考慮，威士登公司采用了目前全球最成熟的三維五軸數控係統之一的德國倍福Twin CAT CNC底層控製係統，擁有20年成熟應用的RTCP三維五軸功能，在這個(ge) 基礎上進行坡口激光切割控製係統的整合，在整體(ti) 解決(jue) 方案的6大關(guan) 鍵核心技術之中，已經實現了其中5項的國產(chan) 化突破，僅(jin) 僅(jin) 保留最核心的底層數控係統。威士登公司不斷的在關(guan) 鍵核心技術與(yu) 切割軟件層麵突破瓶頸，實現了大部分國產(chan) 化的同時也具備了優(you) 越的穩定性與(yu) 先進性。