基于图像处理的切割除尘方法及平台与流程

本发明涉及数据处理技术，尤其涉及一种基于图像处理的切割除尘方法及平台。

背景技术：

1、在木材加工中，切割作业通常会产生大量的木屑粉尘，而为了保障加工环境的整洁以及机床设备的正常运行，通常会在切割加工区域配备相应的除尘单元。

2、在相关技术中，切割除尘操作大多采用固定参数的除尘模式，即在切割设备启动后，除尘单元以预先设定的单一固定功率持续运行，部分常规的除尘平台虽然能够根据机床的启停状态进行简单的开闭控制，但除尘风量在整个切削过程中基本保持不变。

3、然而，上述常规的除尘方式在实际应用中存在一定的局限性，也即，由于待切割木材的尺寸往往存在差异，因此，若采用统一的固定除尘参数，在面对尺寸较小、基础切削量较低的木材时，会造成除尘负荷过剩，产生非必要的能源消耗；而在面对尺寸较大的木材时，又容易出现基础吸力匹配不足的情况。

4、基于此，亟需提供一种能够提高除尘效率的基于图像处理的切割除尘方法及平台。

技术实现思路

1、基于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于图像处理的切割除尘方法及平台。

2、根据本发明的一个方面，提供一种基于图像处理的切割除尘方法，包括以下步骤：

3、对位于切割加工区域的待切割木材进行采集，并基于得到的第一图像确定对应待切割木材的木材尺寸；

4、响应切割单元对待切割木材进行切割，获取切割单元包括的切割刀具对应待切割木材的实时切割位置，并控制除尘单元基于由木材尺寸确定的初始除尘参数对切割加工区域进行除尘；

5、当基于木材尺寸确定待切割木材对应实时切割位置的当前切削产屑的产屑变化率满足预设突变条件，基于实时切割位置对切割加工区域进行采集，得到第二图像；

6、基于由第二图像确定的木屑残留量对初始除尘参数进行更新，得到目标除尘参数。

7、可选地，在根据本发明的方法中，对位于切割加工区域的待切割木材进行采集，并基于得到的第一图像确定对应待切割木材的木材尺寸，包括：

8、控制光线投射单元朝向切割加工区域发射照射光线，以使待切割木材基于照射光线形成位于不同基准挡条的木材投影，其中，所有基准挡条沿对应切割加工区域的切割进给方向阵列排布于不同切割进给位置;

9、控制图像采集单元对每一基准挡条进行采集，得到第一图像；

10、沿与切割进给方向垂直的方向，基于第一图像确定每一基准挡条被木材投影进行遮挡的各投影遮挡长度，并基于投影遮挡长度确定待切割木材对应不同切割进给位置的切割截面宽度；

11、将相邻基准挡条之间的分布间距与对应不同切割进给位置的各切割截面宽度确定为对应待切割木材的木材尺寸。

12、可选地，在根据本发明的方法中，基于第一图像确定每一基准挡条被木材投影进行遮挡的各投影遮挡长度，包括：

13、确定预先设置于每一基准挡条、沿与切割进给方向垂直的方向进行阵列分布的各荧光标识物；

14、当基于第一图像确定存在位于任一基准挡条、且指示任一荧光标识物的荧光标识区域，将该标识区域确定为可见标识区域；

15、沿与切割进给方向垂直的方向确定对应位于同一基准挡条的所有可见标识区域与木材投影之间的各横向标识距离，并将对应横向标识距离最小的可见标识区域确定为边界标识区域；

16、基于第一图像将对应与边界标识区域位于同一基准挡条、且不存在荧光标识区域的荧光标识物确定为目标标识物，并将对应目标标识物的标识长度确定为投影遮挡长度。

17、可选地，在根据本发明的方法中，获取切割单元包括的切割刀具对应待切割木材的实时切割位置，并控制除尘单元基于由木材尺寸确定的初始除尘参数对切割加工区域进行除尘，包括：

18、基于待切割木材对应不同切割进给位置的每一切割截面宽度匹配不同初始除尘风量值，并将所有初始除尘风量值组合为初始除尘参数；

19、控制跟随切割刀具沿切割进给方向进行移动的荧光检测探头进行检测；

20、当确定荧光检测探头行经沿切割进给方向进行阵列排布的任一基准挡条，基于生成的荧光信号生成行进脉冲计数；

21、响应行进脉冲计数相同于对应任一切割进给位置的位置排序数，将该切割进给位置确定为对应切割刀具的实时切割位置；

22、基于初始除尘参数调取对应实时切割位置的初始除尘风量值，并控制除尘单元基于初始除尘风量值对切割加工区域进行除尘。

23、可选地，在根据本发明的方法中，当确定荧光检测探头行经沿切割进给方向进行阵列排布的任一基准挡条，基于生成的荧光信号生成行进脉冲计数，包括：

24、确定对应每一基准挡条的挡条属性，并将对应挡条属性分别为校准属性、普通属性的基准挡条确定为校准挡条、普通挡条，其中，校准挡条包括的荧光标识物对应沿切割进给方向的物理延伸长度大于普通挡条；

25、确定荧光检测探头输出同一荧光信号的信号持续时长，并将信号持续时长与调取的预设时长阈值进行对比；

26、当确定信号持续时长小于预设时长阈值，判断对应该荧光信号的基准挡条为普通挡条，并对行进脉冲计数进行累加，得到更新后的行进脉冲计数；

27、当确定信号持续时长不小于预设时长阈值，判断对应该荧光信号的基准挡条为校准挡条，并将该荧光信号确定为校准信号；

28、获取对应所有校准信号的校准数量，并对调取的挡条位置映射表进行遍历，以将对应校准数量的校准映射计数对行进脉冲计数进行修正。

29、可选地，在根据本发明的方法中，当基于木材尺寸确定待切割木材对应实时切割位置的当前切削产屑的产屑变化率满足预设突变条件，基于实时切割位置对切割加工区域进行采集，得到第二图像，包括：

30、基于分布间距以及切割截面宽度确定对应不同切割进给位置的切削产屑量，并将对应实时切割位置的切削产屑量确定为实时产屑值；

31、沿切割进给方向将位于实时切割位置之前的、对应预设切割数量的每一切割进给位置的切削产屑量进行均值计算，得到历史产屑量；

32、将实时产屑值对应历史产屑量的产屑差值与历史产屑量进行比值计算，得到产屑变化率；

33、响应对应产屑变化率的绝对数值大于预设突变阈值，确定满足预设突变条件，并获取荧光检测探头行经相邻基准挡条的间隔时长；

34、基于间隔时长以及分布间距确定切割进给速度，并将切割进给速度与调取的木屑飘落时长进行乘积计算，得到落屑偏移长度；

35、沿与切割进给方向相反的方向将与实时切割位置对应距离落屑偏移长度的位置确定为采集中心，并控制图像采集单元基于采集中心对切割加工区域进行采集，得到第二图像。

36、可选地，在根据本发明的方法中，控制图像采集单元基于采集中心对切割加工区域进行采集，得到第二图像，包括：

37、基于对应产屑变化率的所有切割进给位置确定对应切割进给方向的采集长度；

38、当确定产屑变化率为正向数值，将对应实时切割位置的切割截面宽度与产屑变化率进行乘积计算，并将得到的宽度扩展值与对应实时切割位置的切割截面宽度进行求和计算，得到对应与切割进给方向垂直的方向的第一宽度；

39、基于采集中心确定位于切割加工区域的、对应第一宽度以及采集长度的采集子区域；

40、当确定产屑变化率为负向数值，将对应实时切割位置的切割截面宽度确定为对应与切割进给方向垂直的方向的第二宽度，并基于采集中心确定位于切割加工区域的、对应第二宽度以及采集长度的采集子区域；

41、控制图像采集单元对采集子区域进行采集，得到第二图像。

42、可选地，在根据本发明的方法中，基于由第二图像确定的木屑残留量对初始除尘参数进行更新，得到目标除尘参数，包括：

43、确定组成第二图像的各图像像素点，并响应任一图像像素点与调取的对应木屑的木屑像素点位于同一预设像素区间，将该图像像素点确定为采集像素点；

44、对采集子区域进行阵列划分，并确定得到的每一单位评估网格对应采集像素点的产屑分布占比；

45、响应任一产屑分布占比大于预设占比阈值，将对应该产屑分布占比的单位评估网格确定为主级评估网格，反之则确定为次级评估网格；

46、将相邻主级评估网格确定为中心堆积组，并基于第二图像将相邻中心堆积组的所有次级评估网格确定为与该中心堆积组具有协同关系的边缘分散组；

47、获取对应位于同一中心堆积组的所有主级评估网格的主级网格数量，并对位于同一边缘分散组的所有次级评估网格进行基于产屑分布占比的均值计算，得到次级占比均值；

48、将对应同一协同关系的主级网格数量、次级占比均值进行基于归一化的加权求和，并基于得到的堆积特征值确定木屑残留量，以基于木屑残留量对初始除尘参数进行更新，得到目标除尘参数。

49、可选地，在根据本发明的方法中，基于得到的堆积特征值确定木屑残留量，以基于木屑残留量对初始除尘参数进行更新，得到目标除尘参数，包括：

50、将对应不同协同关系的所有堆积特征值进行求和计算，得到木屑残留量；

51、将对应最大的堆积特征值与木屑残留量进行比值计算，得到残留集中系数；

52、当确定木屑残留量大于预设合格阈值，基于木屑残留量对应预设合格阈值的超出比例获取基础上调系数；

53、当确定残留集中系数大于预设集中阈值，将基础上调系数与第一倍率进行乘积计算，得到第一风量上调系数，反之则与小于第一倍率的第二倍率进行乘积计算，得到第二风量上调系数；

54、当确定木屑残留量小于预设节能阈值，基于木屑残留量对应预设合格阈值的偏低比例获取风量下调系数；

55、基于风量上调系数或风量下调系数对初始除尘参数进行更新，得到目标除尘参数。

56、根据本发明的又一个方面，提供一种基于图像处理的切割除尘平台，包括：

57、尺寸确定模块，被配置为对位于切割加工区域的待切割木材进行采集，并基于得到的第一图像确定对应待切割木材的木材尺寸；

58、初始除尘模块，被配置为响应切割单元对待切割木材进行切割，获取切割单元包括的切割刀具对应待切割木材的实时切割位置，并控制除尘单元基于由木材尺寸确定的初始除尘参数对切割加工区域进行除尘；

59、突变确定模块，被配置为当基于木材尺寸确定待切割木材对应实时切割位置的当前切削产屑的产屑变化率满足预设突变条件，基于实时切割位置对切割加工区域进行采集，得到第二图像；

60、更新除尘模块，被配置为基于由第二图像确定的木屑残留量对初始除尘参数进行更新，得到目标除尘参数。

61、根据本发明的方案，本发明具有以下有益效果：

62、首先，本发明通过待切割木材的木材尺寸配置初始除尘参数，替代了单一功率的除尘方式，实现了除尘能耗与木材尺寸的合理匹配，同时，通过实时监测产屑变化率并触发图像采集，以基于第二图像确定的木屑残留量对初始除尘参数进行更新，使除尘单元具备了针对异常产屑波动的自适应补偿能力，提升了除尘效率；

63、其次，本发明通过光线投射单元使待切割木材在基准挡条上形成木材投影，利用各荧光标识物来辅助确定投影遮挡长度，实现了对切割截面宽度的量化测量，从而可将复杂的木材轮廓的识别转化为对荧光标识区域的特征提取，削弱了视觉处理的算力需求，有效抑制了粉尘飞扬对识别精度的干扰；

64、接着，本发明通过随切割刀具移动的荧光检测探头及各基准挡条生成行进脉冲计数，并结合校准挡条的物理延伸长度及挡条位置映射表，对行进脉冲计数进行修正，从而有效清除了由木屑附着或长时间运行带来的行进脉冲计数累计误差，确保了除尘单元对实时切割位置的精准追溯与除尘风量值的同步调用；

65、然后，在产屑变化率满足预设突变条件时，本发明可结合切割进给速度与木屑飘落时长确定落屑偏移长度，进而精准定位采集中心，并依据产屑变化率动态伸缩采集子区域的几何边界，从而避免了对切割加工区域的盲目采集；

66、最后，本发明通过建立单位评估网格，以协同评估中心堆积组的主级网格数量与边缘分散组的次级占比均值，从而计算得到木屑残留量及残留集中系数，并依据该残留集中系数对风量上调系数进行倍率分配，在保障高密度堆积区域清扫效果的同时，通过风量下调系数有效降低了对应低污染工况的设备能耗。