基于视觉定位的激光切割设备控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及控制调节技术领域，具体涉及基于视觉定位的激光切割设备控制系统及方法。方法包括：根据切割面的图像中各像素点的颜色分量值，得到各像素点的结构分布表征值；根据切割面的图像中的直线数量和直线宽度，计算切痕系数；根据切割面的图像中各像素点对应的颜色向量，得到切割面平整系数；根据切痕系数和切割面平整系数，计算切割面平整度因子；根据拼接后的材料表面图像中切割缝的各边缘像素点的位置，得到主切割缝；根据切割缝的边缘像素点的角度和偏差点的数量，得到切割缝特征值；根据切割面平整度因子、切割缝特征值和各像素点的结构分布表征值，调节激光切割设备的参数。本发明专利技术提高了材料的切割精度。本发明专利技术提高了材料的切割精度。本发明专利技术提高了材料的切割精度。

Control system and method of laser cutting equipment based on visual positioning

【技术实现步骤摘要】
基于视觉定位的激光切割设备控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及控制调节
，具体涉及基于视觉定位的激光切割设备控制系统及方法。

技术介绍

[0002]激光切割主要是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束在材料上的移动，孔洞连续形成宽度很窄的（如0.1mm左右）切缝，完成对材料的切割，激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀，具有切割速度快，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。然而，由于料带本身存在边角料误差，加上料带在传送的过程中也会产生位置的偏移，进而导致激光切割设备最终切割可能会产生较大偏差，影响产品的质量，降低产品的合格率。因此，如何对切割完成的材料的切割效果进行检测并根据检测结果调节激光切割设备的参数，对于保证后续材料切割精度是非常重要的。

技术实现思路

[0003]为了解决如何对切割完成的材料的切割效果进行检测并根据检测结果调节激光切割设备的参数的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于视觉定位的激光切割设备控制系统及方法，所采用的技术方案具体如下：第一方面，本专利技术提供了一种基于视觉定位的激光切割设备控制方法，该方法包括以下步骤：获取当前生产过程中切割完毕的材料的切割面的图像和拼接后的材料表面图像；所述拼接后的材料表面图像中包含切割缝；根据切割面的图像中各像素点对应的预设窗口内各像素点在红绿蓝三个通道的颜色分量值，得到切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值；对所述切割面的图像进行直线检测，根据切割面的图像中的直线数量和直线宽度，计算切痕系数；获取切割面的图像中各像素点对应的颜色向量，根据所述各像素点对应的颜色向量，得到切割面平整系数；根据所述切痕系数和切割面平整系数，计算切割面平整度因子；获取所述拼接后的材料表面图像中切割缝的边缘像素点；根据拼接后的材料表面图像中切割缝的各边缘像素点的位置，得到主切割缝；统计偏差点的数量；根据所述拼接后的材料表面图像中切割缝的边缘像素点对应的角度和偏差点的数量，得到切割缝特征值；所述偏差点为边缘像素点中除主切割缝上的像素点之外的像素点；根据所述切割面平整度因子、切割缝特征值和切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值，调节激光切割设备的参数。
[0004]第二方面，本专利技术提供了一种基于视觉定位的激光切割设备控制系统，包括存储器和处理器，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述所述的基于视觉定位的激光切割设备控制方法。
[0005]优选的，所述根据切割面的图像中各像素点对应的预设窗口内各像素点在红绿蓝三个通道的颜色分量值，得到切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值，包括：对于切割面的图像中的任一像素点：以该像素点为中心点，建立预设大小的窗口；获取该窗口内各像素点在红绿蓝三个颜色通道的颜色分量，根据该窗口内各像素点在红绿蓝三个颜色通道的颜色分量，构建该窗口内各像素点对应的颜色向量；根据该窗口内水平方向上任意两个相邻像素点对应的颜色向量，构建对应两个像素点的分布特征向量；统计水平方向上各分布特征向量出现的频次；根据该窗口内竖直方向上任意两个相邻像素点对应的颜色向量，构建对应两个像素点的分布特征向量；统计竖直方向上各分布特征向量出现的频次；根据所述水平方向上各分布特征向量出现的频次和竖直方向上各分布特征向量出现的频次，计算切割面的图像中的该像素点对应的结构分布表征值。
[0006]优选的，采用如下公式计算切割面的图像中的该像素点对应的结构分布表征值：其中，为切割面的图像中的该像素点对应的结构分布表征值，为该像素点对应的窗口内水平方向上分布特征向量的总数量，为该像素点对应的窗口内竖直方向上分布特征向量的总数量，为该像素点对应的窗口内水平方向上第个分布特征向量出现的频次，为该像素点对应的窗口内竖直方向上第个分布特征向量出现的频次，为水平方向对应的权值系数，为竖直方向对应的权值系数。
[0007]优选的，采用如下公式计算切痕系数：其中，为切痕系数，为切割面的图像所提取的直线段数量，为切割面的图像中第条直线段的宽度。
[0008]优选的，所述获取切割面的图像中各像素点对应的颜色向量，包括：将切割面的图像进行HSV颜色空间转换，获取各像素点对应的色调、饱和度和明度；根据各像素点对应的色调、饱和度和明度，得到各像素点对应的颜色向量；所述颜色向量中的各元素分别为对应像素点对应的色调、饱和度和明度。
[0009]优选的，所述根据所述各像素点对应的颜色向量，得到切割面平整系数；根据所述切痕系数和切割面平整系数，计算切割面平整度因子，包括：将切割面的图像中像素点的颜色向量两两组合，得到各颜色向量组合；统计颜色向量组合的种类数，计算各颜色向量组合出现的概率；采用如下公式计算切割面平整系数：
其中，为切割面平整系数，为第个颜色向量中的第个元素，为第个颜色向量中的第个元素，为颜色向量组合出现的概率，为以为底的指数函数；根据所述切痕系数和切割面平整系数，采用如下公式计算切割面平整度因子：其中，为切割面平整度因子，为切割面平整系数，为切痕系数。
[0010]优选的，所述根据拼接后的材料表面图像中切割缝的各边缘像素点的位置，得到主切割缝，包括：从边缘像素点中随机提取Q个像素点，利用这Q个像素点拟合一条直线，统计处于直线上的边缘像素点的数量；重新选取Q个像素点再次进行拟合，得到一条拟合直线，统计处于直线上的边缘像素点的数量，依次重复，直至所有边缘像素点全部选取完毕，将包含边缘像素点数量最多的直线作为主切割缝。
[0011]优选的，所述根据所述拼接后的材料表面图像中切割缝的边缘像素点对应的角度和偏差点的数量，得到切割缝特征值，包括：计算拼接后的材料表面图像中切割缝的边缘像素点的角度的方差；根据所述角度的方差和偏差点的数量，采用如下公式计算切割缝特征值：其中，为切割缝特征值，为偏差点的数量，为切割缝的边缘像素点的角度的方差，为自然常数。
[0012]优选的，所述根据所述切割面平整度因子、切割缝特征值和切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值，调节激光切割设备的参数，包括：根据切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值，计算切割面的图像中像素点对应的结构分布表征值的均值；根据所述结构分布表征值的均值、切割面平整度因子和切割缝特征值，判断当前激光切割设备的参数设置的是否合适，若合适，则无需调节激光切割设备的参数；若不合适，则调节激光切割设备的参数。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术首先获取当前生产过程中切割完毕的材料的切割面的图像和拼接后的材料表面图像；然后分别对切割面的图像和拼接后的材料表面图像进行分析。对于切割面的图像：根据该图像中各像素点对应的预设窗口内各像素点在红绿蓝三个颜色通道的分量值，得到该图像中各像素点对应的结构分布表征值；根据该图像中的直线（切痕）数量和直线（切痕）宽度，计算切痕系数；根据该图像中各像素点对应的颜色向量，得到切割面平整系数；根据切痕系数和切割面平整系数，计算切割面平整度因子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉定位的激光切割设备控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：获取当前生产过程中切割完毕的材料的切割面的图像和拼接后的材料表面图像；所述拼接后的材料表面图像中包含切割缝；根据切割面的图像中各像素点对应的预设窗口内各像素点在红绿蓝三个通道的颜色分量值，得到切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值；对所述切割面的图像进行直线检测，根据切割面的图像中的直线数量和直线宽度，计算切痕系数；获取切割面的图像中各像素点对应的颜色向量，根据所述各像素点对应的颜色向量，得到切割面平整系数；根据所述切痕系数和切割面平整系数，计算切割面平整度因子；获取所述拼接后的材料表面图像中切割缝的边缘像素点；根据拼接后的材料表面图像中切割缝的各边缘像素点的位置，得到主切割缝；统计偏差点的数量；根据所述拼接后的材料表面图像中切割缝的边缘像素点对应的角度和偏差点的数量，得到切割缝特征值；所述偏差点为边缘像素点中除主切割缝上的像素点之外的像素点；根据所述切割面平整度因子、切割缝特征值和切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值，调节激光切割设备的参数。2.根据权利要求1所述的基于视觉定位的激光切割设备控制方法，其特征在于，所述根据切割面的图像中各像素点对应的预设窗口内各像素点在红绿蓝三个通道的颜色分量值，得到切割面的图像中各像素点对应的结构分布表征值，包括：对于切割面的图像中的任一像素点：以该像素点为中心点，建立预设大小的窗口；获取该窗口内各像素点在红绿蓝三个颜色通道的颜色分量，根据该窗口内各像素点在红绿蓝三个颜色通道的颜色分量，构建该窗口内各像素点对应的颜色向量；根据该窗口内水平方向上任意两个相邻像素点对应的颜色向量，构建对应两个像素点的分布特征向量；统计水平方向上各分布特征向量出现的频次；根据该窗口内竖直方向上任意两个相邻像素点对应的颜色向量，构建对应两个像素点的分布特征向量；统计竖直方向上各分布特征向量出现的频次；根据所述水平方向上各分布特征向量出现的频次和竖直方向上各分布特征向量出现的频次，计算切割面的图像中的该像素点对应的结构分布表征值。3.根据权利要求2所述的基于视觉定位的激光切割设备控制方法，其特征在于，采用如下公式计算切割面的图像中的该像素点对应的结构分布表征值：其中，为切割面的图像中的该像素点对应的结构分布表征值，为该像素点对应的窗口内水平方向上分布特征向量的总数量，为该像素点对应的窗口内竖直方向上分布特征向量的总数量，为该像素点对应的窗口内水平方向上第个分布特征向量出现的频次，为该像素点对应的窗口内竖直方向上第个分布特征向量出现的频次，为水平方向对应的权值系数，为竖直方向对应的权值系数。4.根据权利要求1所述的基于视觉定位的激光切割设备控制方法，其特征在于，采用如
下公式计算切痕系数：其中，为切痕系数，为切割面的图像所提取的直线段数量，为切割面的图像中第条直线段的宽度。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，康海涛，张平，
申请(专利权)人：山东普瑞德智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：