一种双层交换平台龙门打标控制方法及系统与流程

本发明属于激光切割复合加工设备控制，具体涉及一种双层交换平台龙门打标控制方法及系统。

背景技术：

1、激光切割复合加工设备中，双层交换平台承担板材在主机切割工位与外部龙门打标工位之间的往复输送。与单工位激光打标机不同，该场景下的工件并非静止放置：平台沿导轨进出工作区，每次交换到位后均可能引入机械回差、齿条形变、气动夹紧未完全释放及平台沉降，导致打标基准面本身随交换动作漂移。同时，板材在主机完成厚板切割后进入打标工位，其表面往往并存切割挂渣、热变形翘曲、切缝及残余料，巡边时测距仪所见的“高度跳变”可能是真实边界、挂渣或平台齿条周期结构中的任意一种。此外，打标龙门位于切割主机侧方，不允许加装ccd、结构光或接触探针等额外传感器，否则会遮挡切割光路或受飞溅污染。现有打标调焦方案建立在“工件静止、台面固定、基准为出厂标定零平面”的前提之上，仅凭高度阈值判断，无法在交换平台场景下同时区分平台身份、平台变形、板材翘曲与熔渣挂渣，导致打标参数误调用、焦距偏差和误停机。因此，需要一种仅依靠单点激光测距仪与龙门自身运动轴，即可在平台交换后完成平台状态校验与板材工况归因的专用控制方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种双层交换平台龙门打标控制方法及系统，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种双层交换平台龙门打标控制方法，所述双层交换平台包括可交替进入龙门打标工位的上平台和下平台，所述上平台和下平台的支撑面均具有周期性齿条结构，所述龙门打标工位上设有单点激光测距仪，包括：

3、平台交换到位后，控制龙门带动所述单点激光测距仪沿所述齿条结构的无料基准区域扫描，采集第一高度序列，提取所述第一高度序列的周期特征，基于所述周期特征确定实测齿距；

4、将所述实测齿距与预存的上平台模板、下平台模板分别比对，基于比对结果确定当前到位平台的身份；

5、基于当前到位平台的身份以及所述第一高度序列的实测统计量，确定参照高度，利用所述单点激光测距仪对板材区采样第二高度序列并计算第二高度序列的残差，根据所述残差的空间分布模式对所述残差进行归因，以区分板材翘曲、熔渣挂渣和平台变形；

6、根据归因结果，选择对应的坐标补偿策略和对焦策略执行打标。

7、在一个可选的实施方式中，所述提取所述第一高度序列的周期特征，基于所述周期特征确定实测齿距，包括：

8、对所述第一高度序列进行自相关分析或峰值检测，提取齿顶位置序列和齿谷位置序列；

9、以相邻齿顶位置之差的均值作为实测齿距，并统计齿顶高度均值和齿谷高度均值。

10、在一个可选的实施方式中，所述将所述实测齿距与预存的上平台模板、下平台模板分别比对，基于比对结果确定当前到位平台的身份，包括：

11、当所述实测齿距与某一平台模板的齿距偏差在容差范围内，且所述齿顶高度均值和齿谷高度均值均落在该平台模板的对应范围内时，判定当前到位平台为该模板对应的平台；

12、当所述实测齿距与两个平台模板的齿距偏差均超出容差范围，或所述周期特征的相关性低于预设阈值时，判定平台未到位或齿条结构异常，输出报警信号。

13、在一个可选的实施方式中，所述基于当前到位平台的身份以及所述第一高度序列的实测统计量，确定参照高度，包括：

14、计算所述齿顶高度序列的标准差、所述齿谷高度序列的标准差，以及由所述齿顶高度均值和齿谷高度均值计算得到的综合高度值相对于对应平台模板的整体偏移量；

15、当所述齿顶高度标准差和齿谷高度标准差均小于第一阈值、且所述整体偏移量小于第二阈值时，以所述整体值作为参照高度；

16、当所述整体偏移量大于等于第二阈值且小于第三阈值时，以所述平台模板的基准高度加上所述整体偏移量作为参照高度，并记录平台变形位置；

17、当所述整体偏移量大于等于第三阈值时，判定平台变形超差，禁止打标并输出报警信号。

18、在一个可选的实施方式中，所述利用所述单点激光测距仪对板材区采样第二高度序列，包括：

19、以所述参照高度为基准，设定板材候选点的下限阈值为参照高度与最小板材厚度之和，上限阈值为参照高度、最大板材厚度与挂渣容忍量之和；

20、控制龙门带动所述单点激光测距仪沿预设巡边轨迹在板材区上方行走，以预设采样间距采集各采样点的高度值，将高度值落在所述下限阈值与所述上限阈值之间的采样点标记为板材候选点，形成所述第二高度序列。

21、在一个可选的实施方式中，所述根据所述残差的空间分布模式对所述残差进行归因，以区分板材翘曲、熔渣挂渣和平台变形，包括：

22、计算所述残差的整体系统性偏移量，将所述整体系统性偏移量与所述第一高度序列的整体偏移量比对，当两者一致时归因于平台变形；

23、当所述残差呈局部连续低频变化、且相邻采样点残差符号一致性高于预设值时，归因于板材翘曲；

24、当所述残差中存在孤立尖峰、且该尖峰邻域内的残差标准差低于预设值时，归因于熔渣挂渣。

25、在一个可选的实施方式中，当所述残差同时含连续低频分量和孤立尖峰时，通过低通滤波拟合翘曲场，从所述残差中扣除所述翘曲场得到挂渣残差，对所述挂渣残差中的孤立尖峰标记为挂渣位置，并输出翘曲场分布和挂渣位置列表。

26、在一个可选的实施方式中，所述根据归因结果，选择对应的坐标补偿策略和对焦策略执行打标，包括：

27、当归因结果为板材翘曲时，将打标区域划分为多个网格，每个网格以该网格内拟合的板材表面高度加上材料离焦量作为目标高度，控制打标头z轴随打标位置动态切换；

28、当归因结果为熔渣挂渣时，剔除挂渣位置后以剩余板材点的高度作为对焦基准，并控制打标路径绕行挂渣位置或对挂渣位置降低激光功率；

29、当归因结果为平台变形时，在坐标补偿量中叠加平台变形引起的系统性偏移修正，并以修正后的参照高度执行对焦。

30、在一个可选的实施方式中，还包括打标过程中的实时保护步骤：

31、持续监测实时高度残差，当实时高度残差超过异物阈值时，立即关闭激光、抬升z轴并触发急停；

32、当实时高度残差持续增大且超过翘曲阈值时，切换至分区对焦模式或降低打标速度；

33、当实时高度残差为偶发尖峰且发生频率低于预设值时，记录日志而不中断加工。

34、第二方面，本发明提供一种双层交换平台龙门打标控制系统，包括：

35、第一采集模块，用于平台交换到位后，控制龙门带动所述单点激光测距仪沿所述齿条结构的无料基准区域扫描，采集第一高度序列，提取所述第一高度序列的周期特征，基于所述周期特征确定实测齿距；

36、身份确定模块，用于将所述实测齿距与预存的上平台模板、下平台模板分别比对，基于比对结果确定当前到位平台的身份；

37、第二采集模块，用于基于当前到位平台的身份以及所述第一高度序列的实测统计量，确定参照高度，利用所述单点激光测距仪对板材区采样第二高度序列并计算第二高度序列的残差，根据所述残差的空间分布模式对所述残差进行归因，以区分板材翘曲、熔渣挂渣和平台变形；

38、策略确定模块，用于根据归因结果，选择对应的坐标补偿策略和对焦策略执行打标。

39、本发明的有益效果在于，本发明提供的双层交换平台龙门打标控制方法及系统，利用交换平台自身齿条结构的周期高度谱作为空间标尺，使单点测距仪无需额外视觉或点云传感器，即可在平台交换到位后自动完成平台身份判定与基准动态修正，解决了上下平台高度接近时误判和重载后基准漂移问题。通过基准区校验与板材区残差归因的因果逻辑，将板材翘曲、熔渣挂渣与平台变形区分开，避免挂渣误触发急停，保证翘曲工况下全区域对焦一致，提升打标质量与产线稼动率。