激光切割余料识别方法、装置、激光切割机及存储介质与流程

本技术涉及激光切割，特别涉及激光切割余料识别方法、装置、激光切割机及存储介质。

背景技术：

1、在激光切割加工领域，余料的回收再利用是提升材料利用率、降低生产成本的途径之一。然而，本领域长期以来普遍认为余料识别的核心目标仅为获取板材平面内的轮廓形状，以供后续套料排版使用，因此该二维平面轮廓信息已完全满足生产需求。

2、受上述技术偏见的束缚，行业内余料识别技术始终停滞于二维平面轮廓信息采集层面，通常采用人工描点与面阵相机成像两种方式，其中，人工描点依靠操作人员沿余料边缘逐点记录平面坐标并拟合轮廓，存在效率低下、精度因人而异的固有缺陷；面阵相机成像则通过拍摄平面图像进行边缘提取，虽实现替代人工描点的自动化采集，但受限于二维成像的本质属性，对于板材翘曲、局部变形或多板叠放等实际生产中极为常见的工况，极易出现轮廓误判与漏判的现象。

技术实现思路

1、本技术提供一种激光切割余料识别方法、装置、激光切割机及存储介质，突破了现有激光切割余料识别仅需采集二维平面轮廓信息的技术偏见束缚，从而有效解决了板材翘曲、局部变形或多板叠放等常见工况易出现轮廓误判与漏判的技术问题。

2、第一方面，本技术提出的激光切割余料识别方法，所述激光切割余料识别方法包括以下步骤：

3、使用标定件对线激光视觉设备进行视觉标定，获取所述线激光视觉设备的坐标系与机床坐标系之间的转换关系δ，并确定变速距离d；

4、设定所述线激光视觉设备的扫描线段长度l0，并根据所述转换关系δ、所述变速距离d及所述扫描线段长度l0确定最大扫描区域；

5、控制所述线激光视觉设备对所述最大扫描区域中的余料进行扫描， 获取所述余料的点云数据，并对所述点云数据进行处理，生成为所述机床坐标系下的所述余料的轮廓图像文件。

6、本技术技术方案中的线激光视觉设备为三维信息采集设备，借助标定件对线激光视觉设备进行视觉标定，获取线激光视觉设备的坐标系与机床坐标系之间的转换关系δ，使得线激光视觉设备的采集数据可精准匹配后续套料加工的机床坐标体系，同时兼顾扫描运动的启停加速特性，确定变速距离d以保障匀速扫描段的数据采集稳定性；设定线激光视觉设备的扫描线段长度l0，并结合转换关系δ完成坐标维度统一、叠加变速距离d的运动预留区间与扫描线段长度l0的有效采集区间，进而确定最大扫描区域，确保待识别的余料处于有效扫描范围内；在此基础上，控制线激光视觉设备对最大扫描区域中的余料进行扫描，获取包含高度维度信息的余料的点云数据，以此区分板材翘曲、局部凸起及多板叠放等非平面工况，解决了二维成像的误判缺陷，再对点云数据进行处理，将三维点云信息转换生成为机床坐标系下的余料的轮廓图像文件，实现与后续套料加工流程的坐标体系直接适配。

7、在一种优选的实施方式中，根据所述转换关系δ、所述变速距离d及所述扫描线段长度l0确定所述最大扫描区域的具体步骤包括：

8、以所述机床坐标系的x轴正限位为基准向x轴负方向偏移所述变速距离d，以所述机床坐标系的x轴负限位为基准向x轴正方向偏移所述变速距离d，得到x轴向的初始正侧边界与初始负侧边界；

9、根据所述线激光视觉设备在所述机床坐标系x轴向上的布设方位，将经所述转换关系δ换算得到的x向偏置量对应叠加至所述初始正侧边界或所述初始负侧边界的偏移量中，确定所述最大扫描区域的x轴向边界。

10、在一种优选的实施方式中，根据所述转换关系δ、所述变速距离d及所述扫描线段长度l0确定所述最大扫描区域的具体步骤还包括：

11、以所述机床坐标系的y轴正限位、y轴负限位为基准，根据所述线激光视觉设备在所述机床坐标系y轴向上的布设方位，将经所述转换关系δ换算得到的y向偏置量以及二分之一所述扫描线段长度l0的偏移量对应叠加至y轴正限位与y轴负限位的偏移量中，确定所述最大扫描区域的y轴向边界。

12、在一种优选的实施方式中，确定所述变速距离d的步骤包括：

13、获取所述线激光视觉设备在静止状态与匀速扫描速度之间加速或减速运动的起止位置在所述机床坐标系下的坐标，根据所述起止位置的坐标差值计算得到所述变速距离d。

14、在一种优选的实施方式中，控制所述线激光视觉设备对所述余料进行扫描前，还包括扫描起止位置修正步骤：

15、控制所述线激光视觉设备对所述余料进行扫描前，还包括扫描起止位置修正步骤：

16、以所述最大扫描区域的x轴向负侧边界为基准，结合所述变速距离d对预设扫描起点的x轴向坐标执行边界限幅处理与偏移运算，以所述最大扫描区域的y轴向负侧边界为基准，对预设扫描起点的y轴向坐标执行边界限幅处理，得到修正后扫描起点坐标；

17、在修正后所述扫描起点坐标的基础上叠加预设扫描区对应轴向的扫描尺寸参数，再以所述最大扫描区域对应的x轴向正侧边界、y轴向正侧边界为基准执行边界限幅处理，得到修正后扫描终点坐标。

18、在一种优选的实施方式中，控制所述线激光视觉设备对所述余料进行扫描前，还包括扫描宽度修正步骤：

19、根据修正后的所述扫描起点坐标与所述扫描终点坐标计算总扫描宽度w扫，结合所述扫描线段长度l0计算扫描次数n并向上取整，再基于所述扫描次数n与所述总扫描宽度w扫确定单次扫描宽度。

20、在一种优选的实施方式中，使用所述标定件对所述线激光视觉设备视觉标定的步骤还包括：

21、以所述标定件的上表面为标定基准面，结合其厚度n完成z向零位高度基准标定，确定所述线激光视觉设备至所述标定基准面的垂直距离参数h，并推导得到工作台台面在所述机床坐标系下的z向坐标值为-n。

22、在一种优选的实施方式中，控制所述线激光视觉设备扫描获取所述余料的点云数据后，对所述点云数据进行处理的步骤包括：

23、根据所述z向零位高度基准与所述余料的厚度参数，确定有效点云的高度阈值区间；

24、按照所述高度阈值区间对所述点云数据进行z向筛选，剔除所述高度阈值区间外的干扰点云，得到所述余料对应有效的点云数据。

25、在一种优选的实施方式中，控制所述线激光视觉设备对所述余料进行扫描的步骤包括：

26、根据修正后的所述扫描起点坐标、所述扫描终点坐标、所述扫描次数n及所述单次扫描宽度规划逐行扫描路径；

27、驱动所述线激光视觉设备沿各行的所述扫描路径运动，在匀速运动区间内采集所述余料的点云数据。

28、第二方面，本技术提出的激光切割装置，所述激光切割装置包括激光切割头、设于所述激光切割头一侧的线激光视觉设备，以及能够执行上述的激光切割余料识别方法的控制处理单元，所述控制处理单元电性连接所述激光切割头与所述线激光视觉设备，以控制所述激光切割头带动所述线激光视觉设备沿机床坐标系运动。

29、第三方面，本技术提出的激光切割机，所述激光切割机包括所述的激光切割装置。

30、第四方面，本技术提出的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的激光切割余料识别方法的步骤。