CN110560892A - 一种基于激光切管设备的管材识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于激光切管设备的管材识别方法及装置，方法包括：激光切管设备的数控系统向激光传感器发送读取角度指令；接收激光传感器返回的角度信息；依据角度信息判断待切割面位于切割区域时是否水平于机床平面/切割设备的水平移动方向；如果是，则向激光传感器发送读取待切割面的中心值指令；接收激光传感器返回的中心坐标值信息，中心坐标值信息包括激光传感器依据读取中心值指令获取的待切割面的中心坐标值Z_sensor以及待切割面相对于中心坐标基准值z0的偏移中心坐标值；依据中心坐标值信息向切割设备发送切割指令。上述方法可以解决现有技术中采用电容感应管材的方式导致的切割精度不可靠的缺陷。

Description

一种基于激光切管设备的管材识别方法及装置

技术领域

本发明涉及激光切管技术领域，尤其涉及一种基于激光切管设备的管材识别方法及装置。

背景技术

现有的激光切管机设备是运用电容感应方式获取管材轮廓，但电容感应属于接触式检测，抗干扰性较差，比如管材材质含杂质或存在机械、电器结构的干扰时，其灵敏度、测量精确度易受影响，不稳定，无法使设备切割精度稳定可靠，且无法即时读取相应精度值。另外，由于管材的不标准，管材切割后会产生镂空，可获取的有效值较少，获取管材轮廓较为困难。

实际切割过程中，由于管材存在不同程度的弯曲、横截面的异形，以及来自激光切割设备的运动机构和卡盘的运动误差等，使得如何精确实现管材中心位置的定位及其引导精确切割成为当前管切行业面临的一项难点问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光切管设备的管材识别方法及装置，该方法可以提高激光切管设备的切割精度。

为了达到上述的目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种基于激光切管设备的管材识别方法，包括：

S1、激光切管设备的数控系统向激光传感器发送读取角度指令；所述激光传感器包括：预先经过标定工装进行标定的，位于卡盘上夹持管材两侧的激光传感器；

S2、所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息，所述角度信息包括所述激光传感器依据读取角度指令获取的所述管材的待切割面的角度以及待切割面相对于角度基准值b0的偏移角度；

S3、所述数控系统依据所述角度信息判断所述待切割面位于切割区域时是否水平于机床平面/切割设备的水平移动方向；

S4、如果是，则向所述激光传感器发送读取待切割面的中心值指令；

S5、所述数控系统接收所述激光传感器返回的中心坐标值信息，所述中心坐标值信息包括所述激光传感器依据读取中心值指令获取的待切割面的中心坐标值Z_sensor以及待切割面相对于中心坐标基准值z0的偏移中心坐标值；

S6、所述数控系统依据所述中心坐标值信息，向所述切割设备发送切割指令。

进一步地，所述步骤S1之前，方法还包括：

采用标定工装对激光传感器进行标定，以使所述激光传感器的测量区域与卡盘夹持管材的区域匹配，并且相对的激光传感器的光线共面且均垂直于激光切管设备的机床水平面。

进一步地，所述步骤S3之后，步骤S4中的向所述激光传感器发送读取待切割面的中心值指令之前，所述方法还包括：

S3a、若所述待切割面与所述机床平面/切割设备的水平移动方向不平行，则数控系统向所述卡盘发送旋转指令，所述旋转指令中携带旋转角度值的信息，以使所述卡盘根据所述旋转角度值进行旋转，使得旋转后的待切割面位于切割区域时水平于所述机床平面/切割设备的水平移动方向；

所述旋转角度值为所述数控系统根据所述角度信息计算获得。

进一步地，所述步骤S2包括：

S21、所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息；所述角度信息包括，所述管材在传感器坐标系下的待切割面的角度b_sensor；

S22、获取旋转角度b_tube-center，旋转角度用于校正所述管材待切割面使管材待切割面位于切割区域时水平于机床平面，b_tube-center＝b_sensor-b0+待切割面的象限角度。

进一步地，所述步骤S6包括：

S61、所述数控系统基于传感器与切割设备的标定模型，获得待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值Z_tube-center；

S62、所述数控系统依据所述中心坐标值Z_tube-center，向所述切割设备发送切割指令；

其中，Z_tube-center＝Z_sensor-Z₀+Z_{laser_ref}；

Z_{laser_ref}为待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值，Z_sensor为管材的待切割面在传感器坐标系下的中心坐标值。

进一步地，所述管材的形状包括：圆管、方管、矩形管、椭圆管和对称异型管中的至少一种；

其中，测量管材和标定工装对应的管材的形状是匹配的。

进一步地，所述激光传感器与所述管材切割面的中心位置的距离为350-400mm，所述激光传感器中的激光光源为线结构激光光源。

第二方面，本发明还提供一种基于激光切管设备的管材识别装置，其中，激光切管设备包括床身、安装在床身上的卡盘、切割头和数控系统、所述管材识别装置包括用于对卡盘上夹持的管材进行测量的激光传感器，所述激光传感器安装在靠近切割区域的卡盘的一侧或左右两侧；

所述数控系统基于第一方面任一所述的管材识别方法与所述卡盘、切割头和/或激光传感器交互。

进一步地，所述激光传感器包括：激光光源组件和相机组件；所述相机组件与所述数控系统通信连接；

或者，

所述激光传感器包括：

激光光源组件、相机组件和控制模块，所述控制模块与所述相机组件电连接，所述控制模块与所述数控系统通信连接；

所述激光光源组件发出的激光用于照射所述管材的表面，所述相机组件用于采集照射激光后的管材表面的图像；

所述控制模块用于对所述相机组件采集的图像进行处理，获取管材轮廓信息，以及根据所述轮廓信息获取所述角度信息或所述中心坐标。

进一步地，所述激光光源组件为线结构激光光源组件。

本发明的有益效果是：

本发明的管材识别方法采用激光传感器获取管材的相关信息，可以提高识别速度，同时读取的结果精准，可以较好的提高管材的切割精度。

另外，本发明的管材识别方法可以适应各种形状管材的工件，采用非接触测量方式不损害管材表面。

本发明的管材识别装置中多个激光传感器之间视野相互补充，实现对管材中心坐标的精确测量，保证后续切割精度。

进一步地，本发明的装置成本低，测量精度高，且测量管材的视野范围大，测量速度快，可适应于高速加工的场合。

附图说明

图1为本发明提出的基于激光切管设备的管材识别装置的部分结构示意图；

图2和图3分别为本发明提出的基于激光切管设备的管材识别方法中标定工装示意图；

图4为本发明提出的基于激光切管设备的管材识别方法的流程示意图；

图5为实施例2中基于激光切管设备的管材识别装置的部分结构示意图；

图6为实施例3中基于激光切管设备的管材识别装置的部分结构示意图；

图7为本发明提出的基于激光切管设备的管材识别装置的激光传感器的部分结构示意图；

图8至图10分别为本发明提出的基于激光切管设备的管材识别装置的激光传感器的使用过程示意图。

其中，1为左侧激光传感器，2为右侧激光传感器，3为标定工装，4为检测区域，5为卡盘中心基准点，6为管材待切割面中心位置，7为管材，8为卡盘/切管机卡盘，9为激光光源组件，10为工业相机/相机。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解本发明实施例的方案，以下对本发明实施例的装置进行概述说明。

本发明的基于激光切管设备的管材识别装置可包括：激光切管设备的数控系统、卡盘组件和至少一个激光传感器。如图1所示，在图1中示出了两个激光传感器，为左侧激光传感器1和右侧激光传感器2，首先通过卡盘夹持标定工装3，激光传感器的测量区域覆盖卡盘夹持的管材表面，并对左侧激光传感器1和右侧激光传感器2进行标定。然后通过左侧激光传感器1和右侧激光传感器2进行测量，获取标定工装3对应的一些基准值，如传感器坐标系下的待切割面中心位置、测量角度信息时的基准点信息、测量角度信息时的角度基准值b0、测量中心值信息时的中心坐标基准值z0等。如图2所示，图2中示出了标定工装下的管材切割面中心位置6、卡盘中心基准点5等，在图2中，卡盘8固定支撑管材7。此外，在图1中还示出了在标定工装下的检测区域4。

特别说明的是，标定工装3也可理解为校正工装，卡盘中心基准点5也为机械原点。标定工装工序可以使得两个激光传感器获得的标定工装的中心位置，默认为卡盘旋转中心基准点即卡盘中心基准点(如图3所示)或理解为激光传感器的中心基准点。在实际中，卡盘中心基准点与激光传感器的中心基准点属于不同坐标系。

图1中所示的左侧激光传感器和右侧激光传感器水平方向安装，且两个激光传感器位于两个象限位置，且激光传感器与上述卡盘中心基准点之间的距离为350-400mm之间。图1中的两个激光传感器发出的激光光线垂直于机床水平面，且两个激光传感器发出的光线共面。

实施例一

本发明实施例提供一种基于激光切管设备的管材识别方法，如图4所示，该方法包括如下的步骤：

S1、激光切管设备的数控系统向激光传感器发送读取角度指令；所述激光传感器包括：预先经过标定工装进行标定的，位于卡盘上夹持管材两侧的激光传感器；

S2、数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息，所述角度信息包括所述激光传感器依据读取角度指令获取的所述管材的待切割面的角度以及待切割面相对于角度基准值b0的偏移角度。

S3、数控系统依据所述角度信息判断待切割面位于切割区域时是否水平于机床平面/切割设备的水平移动方向；

S4、如果是，则向所述激光传感器发送读取待切割面的中心值指令；

S5、所述数控系统接收所述激光传感器返回的中心坐标值信息，所述中心坐标值信息包括所述激光传感器依据读取中心值指令获取的待切割面的中心坐标值Z_sensor以及待切割面相对于中心坐标基准值z0的偏移中心坐标值；

S6、数控系统根据上述中心坐标值信息，向所述切割设备发送切割指令。

需要说明的是，本实施例中的中心坐标值不限定为某个具体数值，可以是一维坐标值也可以是二维坐标值。

在具体实现过程中，所述方法还包括：

S3a、若所述待切割面与所述机床平面/切割设备的水平移动方向不平行，则数控系统向所述卡盘发送旋转指令，所述旋转指令中携带旋转角度值的信息，以使所述卡盘根据所述旋转角度值进行旋转，使得旋转后的待切割面位于切割区域时水平于所述机床平面/切割设备的水平移动方向；

所述旋转角度值为所述数控系统根据所述角度信息计算获得。

在另一种可选的实现方式中，上述步骤S3a可不限定在步骤S3之后，步骤S4之前实现，根据实际需要调整和设置。

本实施例的管材识别方法采用激光传感器获取管材的相关信息，可以提高识别速度，同时读取的结果精准，可以较好的提高管材的切割精度。

若管材为具有三维切割面的管材，则针对任一切割面，执行上述步骤S1至步骤S6的步骤。

进一步地，上述方法所处理的管材的形状可包括：圆管、方管、矩形管、椭圆管、对称异型管。

其中，测量管材和标定工装对应的管材的形状是匹配的。

由此，本实施例的管材识别方法可以适应各种形状管材的工件，采用非接触测量方式不损害管材表面。

为了较好的理解本发明实施例的方法，以下对上述实施例中的步骤S2进行详细说明：

在本实施例中，管材的左侧、右侧分别安装有激光传感器，为此，上述的步骤S2可包括下述的子步骤。

S21、所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息；所述角度信息包括，所述管材在传感器坐标系下的待切割面的角度b_sensor；

S22、获取旋转角度b_tube-center，旋转角度用于校正所述管材待切割面，使其当位于切割区域时能够水平于机床平面。其中旋转角度计算公式为b_tube-center＝b_sensor-b0+待切割面的象限角度。

在另一可选的实现方式中，管材的上侧、下侧分别安装有激光传感器，或者管材的上下左右均分别安装有激光传感器。

由此，数控系统接收的角度信息中包括的管材在传感器坐标系下的待切割面的角度，和待切割面的象限角度、b0计算旋转角度。

此外，上侧、下侧、左侧和右侧等的基准值均是b0.

上述方案中采用多个激光传感器之间视野相互补充，实现对管材中心坐标的精确测量，保证后续切割精度。

进一步地，上述方法中的步骤S6还可包括下述的图4中未示出的子步骤S61和S62：

S61、所述数控系统基于传感器与切割设备的标定模型，获得待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值Z_tube-center；

S62、所述数控系统依据所述中心坐标值Z_tube-center，向所述切割设备发送切割指令；

其中，Z_tube-center＝Z_sensor-Z₀+Z_{laser_ref}；

Z_{laser_ref}为待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值；Z_sensor为管材的待切割面在传感器坐标系下的中心坐标值，Z_sensor的计算公式如下所示：

Z_sensor＝(Z_{sensor_left}+Z_{sensor_right})/2。

其中，Z_{sensor_left}为左侧激光传感器在传感器坐标下测量的管材的中心坐标值，Z_{sensor_right}为右侧激光传感器在传感器坐标下测量的管材的中心坐标值。

基于上述的管材识别方法采用激光传感器获取管材的相关信息，可以提高识别速度，同时读取的结果精准，可以较好的提高管材的切割精度。

可理解的是，在前述方法的步骤S1之前，方法还包括：

S0、采用标定工装对激光传感器进行标定，以使所述激光传感器的测量区域与卡盘夹持管材的区域匹配，并且相对的激光传感器的光线共面且均垂直于激光切管设备的机床水平面。

本实施例中标定工装和对应的待测管材的形状是一致的，不能采用矩形管材的标定工装后，待处理管材是圆管，这是不可以的。

特别说明的是，前述的步骤S1至步骤S6的执行主体均属于数控系统，在数控系统中包括控制设备如控制器时，前述的步骤S1至步骤S6的执行主体可为控制设备。

实施例二

本发明实施例提供一种基于激光切管设备的管材识别装置，激光切管设备包括床身、安装在床身上的卡盘、切割头、数控系统，所述管材识别装置包括用于对卡盘上夹持的管材进行测量的激光传感器，所述激光传感器安装在靠近切割区域的卡盘的一侧或左右两侧。

本实施例中，激光传感器设置有两组，对称安装在卡盘的左右两侧。

数控系统基于上述实施例一中的管材识别方法与所述卡盘、切割头和/或激光传感器交互，如图5所示。

实施例三

相比较上述的实施例二，如图6所示，本实施例的数控系统还设置有人机交互组件，以便用户/管理员可以通过人机交互组件中的人机接口实现数据的查询和查看。当然，也可以对激光传感器获取的数据进行三维显示等操作。

在本实施例中，数控系统可通过TCP通讯协议与切割设备实时交互。可理解的是，上述的切割设备包括切割头等，数控系统与切割设备实时通讯。本实施例的数控系统其内容可执行数据拼接算法、中心定位操作方法、机构纠偏算法等，本实施例不对其限定，根据实际需要调整。

本实施例的管材识别装置中多个激光传感器之间视野相互补充，实现对管材中心坐标的精确测量，保证后续切割精度。

本实施例的数控系统也执行前述任意实施例所示的方法，本实施例的数控系统与激光传感器交互，并向切割头、卡盘等发送相关指令。

进一步地，图7示出了一种激光传感器的结构示意图，在图7中，所述激光传感器包括：激光光源组件9和相机组件10；所述相机组件10与所述数控系统通信连接。

其中，所述激光光源组件9发出的激光用于照射所述管材的表面，所述相机组件用于采集照射激光后的管材表面的图像。

相机组件10与数控系统通信连接之后可以将采集的管材表面的图像发送数控系统，由数控系统进行管材表面尺寸的提取，以及将多个激光传感器采集的管材表面尺寸进行拼接处理，如图8至图10所示，以获取对应的角度信息或者中心坐标等信息。

具体地，如图8所示，图8中的控制器属于数控系统中的设备。图8中的控制器接收左右两侧的激光传感器采集的管材轮廓信息后，进行数据处理如拼接处理，取得左右两侧完整的管材轮廓数据。根据管材轮廓数据进行数据运算，计算出管材的中心坐标。

特别说明的是，在附图中示出的都是传感器，其说明的就是激光传感器。

在另一实施例中，激光传感器包括：激光光源组件、相机组件和控制模块，所述控制模块与所述相机组件电连接，所述控制模块与所述数控系统通信连接；

所述激光光源组件发出的激光用于照射所述管材的表面，所述相机组件用于采集照射激光后的管材表面的图像；

此时激光传感器的控制模块用于对所述相机组件采集的图像进行处理，获取管材轮廓信息，然后发送数控系统，使得数控系统根据所述轮廓信息获取所述角度信息或所述中心坐标。

激光传感器的控制模块传输至数控系统的是计算处理后的角度信息或中心值即中心坐标(管材在切割设备坐标系下的中心坐标)。

本实施例的激光传感器能够即时读取管材宽度，即时读取平面角度，即时读取管材相对中心位置，即时读取实际管材旋转中心位置，上述激光传感器测量的数据都可以直接发送数控系统进行存储，并通过人机交互组件展示。

上述任意实现方式中的激光光源组件可为线结构激光光源组件。

为更好的理解本发明中的激光传感器，以下对具有控制模块的激光传感器进行说明如下：

激光传感器可发出线结构的激光，例如激光传感器打出一组激光线束到工件表面，激光线束与工件表面相交于一条轮廓线并由相机组件如工业相机采集图像，再经过控制模块采用相关算法处理后可以得到轮廓的尺寸信息，如图7所示。

如图8所示，由左右2个方向对管材轮廓进行测量，分别得到2个方向的测量数据后，根据空间位置关系把2组测量数据进行数据拼接，如图9和图10所示。

激光线照射到物体表面时，激光线会呈现出和物体轮廓相同的形状，此图像被工业相机采集之后，激光传感器的控制模块通过高精度标定运算得出工件表面的尺寸。

本实施例中对管材表面的采集采用多个激光传感器，各传感器之间视野互相补充，实现对管材中心坐标的精确测量。

本实施例的激光传感器应用到激光切管机设备，通过角度补偿和中心偏差补偿，完成管材设备的精度切割。

本实施例的装置适用的切割管材类型包括圆管、方管、矩形管、角钢、槽钢、椭圆管、对称异型管材等。

进一步地，本发明的装置成本低，测量精度高，且测量管材的视野范围大，测量速度快，可适应于高速加工的场合。

上述装置中采取对置即相对的两个激光传感器分别获取管材两侧的高精度数据，并基于前期自主实现的多传感器间的标定技术，完成两侧数据的拼接。然后基于管材的几何特性与数据处理技术实现管材的中心位置识别与定位，并将测量的中心位置与管切机的当前中心点位置进行比对，计算管材当前位置的中心偏差。结合计算的中心偏差对激光切割设备进行控制，从而实现管材中心位置的精确切割。

需要说明的是，本实施例的切割设备可以理解为切管机，切割设备坐标系可以理解为切管机坐标系，也为卡盘坐标系，其中，预先采用标定工装对传感器坐标系和切管机坐标系的中心位置进行了标定。

为更好的理解本发明实施例的内容，下面提供另一实施例的方案：

A1、一种基于激光切管设备的管材识别方法，其中，包括：

激光切管设备的数控系统在管材的待切割面水平于机床平面/切割设备的水平移动方向时，向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令；所述激光传感器包括：预先经过标定工装进行标定的，位于卡盘上夹持管材两侧的激光传感器；

所述数控系统接收所述激光传感器依据所述第一指令返回的预设位置信息；

所述数控系统依据所述预设位置信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令。

A2、根据A1所述的方法，其中，向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令之前，所述方法还包括：

所述数控系统向激光传感器发送用于判断所述管材位置信息的读取角度指令；

所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息，所述角度信息包括所述激光传感器依据读取角度指令获取的所述管材的待切割面的角度以及待切割面相对于角度基准值b0的偏移角度；

所述数控系统依据所述角度信息判断所述待切割面位于切割区域时是否水平于机床平面/切割设备的水平移动方向。

A3、根据A2所述的方法，其中，所述方法还包括：

若所述待切割面与所述机床平面/切割设备的水平移动方向不平行，则数控系统向所述卡盘发送旋转指令，所述旋转指令中携带旋转角度值的信息，以使所述卡盘根据所述旋转角度值进行旋转，使得旋转后的待切割面位于切割区域时水平于所述机床平面/切割设备的水平移动方向；

所述旋转角度值为所述数控系统根据所述角度信息计算获得的。

A4、根据A2所述的方法，其中，所述数控系统向激光传感器发送用于判断所述管材位置信息的读取角度指令之前，方法还包括：

采用标定工装对激光传感器进行标定，以使所述激光传感器的测量区域与卡盘夹持管材的区域匹配，并且相对的激光传感器的光线共面且均垂直于激光切管设备的机床水平面；

或者，

向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令之前，方法还包括：

采用标定工装对激光传感器进行标定，以使所述激光传感器的测量区域与卡盘夹持管材的区域匹配，并且相对的激光传感器的光线共面且均垂直于激光切管设备的机床水平面；

A5、根据A2所述的方法，其中，所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息，包括：

所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息；所述角度信息包括，所述管材在传感器坐标系下的待切割面的角度b_sensor；

获取旋转角度b_tube-center，旋转角度用于校正所述管材待切割面使管材待切割面位于切割区域时水平于机床平面，b_tube-center＝b_sensor-b0+待切割面的象限角度。

A6、根据A1所述的方法，其中，向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令，包括：

向激光传感器发送读取所述管材宽度的第一指令；

或者，

向激光传感器发送读取所述管材外形的第一指令；

或者，

向激光传感器发送读取所述管材待切割面的中心坐标值指令。

A7、根据A1所述的方法，其中，若读取所述管材的预设位置信息的第一指令为：读取所述管材待切割面的中心坐标值指令，

则所述数控系统接收所述激光传感器依据所述第一指令返回的预设位置信息，包括：

所述数控系统接收所述激光传感器返回的中心坐标值信息，所述中心坐标值信息包括所述激光传感器依据读取中心坐标值指令获取的待切割面的中心坐标值Z_sensor以及待切割面相对于中心坐标基准值z0的偏移中心坐标值；

所述数控系统依据所述预设位置信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令，包括：

所述数控系统依据所述中心坐标值信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令。

进一步需要说明的是，本申请实施例中的中心坐标值不一定是某个数值，可以是一维坐标值，也可以是二维坐标值。

A8、根据A7所述的方法，其中，所述数控系统依据所述中心坐标值信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令，包括：

所述数控系统基于传感器与切割设备的标定模型，获得待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值Z_tube-center；

所述数控系统依据所述中心坐标值Z_tube-center，向所述切割设备发送指定位置的切割指令；

其中，Z_tube-center＝Z_sensor-Z₀+Z_{laser_ref}；

Z_{laser_ref}为待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值，Z_sensor为管材的待切割面在传感器坐标系下的中心坐标值。

A9、根据A1所述的方法，其中，所述管材的形状包括：圆管、方管、矩形管、椭圆管和对称异型管中的至少一种；

其中，测量管材和标定工装对应的管材的形状是匹配的。

A10、一种基于激光切管设备的管材识别装置，其中，激光切管设备包括床身、切割头和数控系统，切割头安装在横梁上，横梁安装在床身的前端，床身上沿该床身的长度方向设置有前卡盘和后卡盘；

管材识别装置包括用于对卡盘上夹持的管材进行测量的激光传感器，所述激光传感器设置于前卡盘的一侧或左右两侧；

所述数控系统与切割头、前卡盘、后卡盘和激光传感器均电连接；

所述数控系统基于A1至A9任一所述的管材识别方法与前卡盘、后卡盘、切割头和/或激光传感器交互。

A11、根据A10所述的装置，其中，所述激光传感器包括：激光光源组件和相机组件；所述相机组件与所述数控系统通信连接；

或者，

所述激光传感器包括：

激光光源组件、相机组件和控制模块，所述控制模块与所述相机组件电连接，所述控制模块与所述数控系统通信连接；

所述激光光源组件发出的激光用于照射所述管材的表面，所述相机组件用于采集照射激光后的管材表面的图像；

所述控制模块用于对所述相机组件采集的图像进行处理，获取管材轮廓信息，以及根据所述轮廓信息获取所述角度信息或所述中心坐标。

A12、根据A11所述的装置，其中，所述激光光源组件为线结构激光光源组件。

以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于激光切管设备的管材识别方法，其特征在于，包括：

激光切管设备的数控系统在管材的待切割面水平于机床平面/切割设备的水平移动方向时，向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令；所述激光传感器包括：预先经过标定工装进行标定的，位于卡盘上夹持管材两侧的激光传感器；

所述数控系统接收所述激光传感器依据所述第一指令返回的预设位置信息；

所述数控系统依据所述预设位置信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令之前，所述方法还包括：

所述数控系统向激光传感器发送用于判断所述管材位置信息的读取角度指令；

所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息，所述角度信息包括所述激光传感器依据读取角度指令获取的所述管材的待切割面的角度以及待切割面相对于角度基准值b0的偏移角度；

所述数控系统依据所述角度信息判断所述待切割面位于切割区域时是否水平于机床平面/切割设备的水平移动方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述待切割面与所述机床平面/切割设备的水平移动方向不平行，则数控系统向所述卡盘发送旋转指令，所述旋转指令中携带旋转角度值的信息，以使所述卡盘根据所述旋转角度值进行旋转，使得旋转后的待切割面位于切割区域时水平于所述机床平面/切割设备的水平移动方向；

所述旋转角度值为所述数控系统根据所述角度信息计算获得的。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数控系统向激光传感器发送用于判断所述管材位置信息的读取角度指令之前，方法还包括：

采用标定工装对激光传感器进行标定，以使所述激光传感器的测量区域与卡盘夹持管材的区域匹配，并且相对的激光传感器的光线共面且均垂直于激光切管设备的机床水平面；

或者，

向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令之前，方法还包括：

采用标定工装对激光传感器进行标定，以使所述激光传感器的测量区域与卡盘夹持管材的区域匹配，并且相对的激光传感器的光线共面且均垂直于激光切管设备的机床水平面。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息，包括：

所述数控系统接收所述激光传感器返回的角度信息；所述角度信息包括，所述管材在传感器坐标系下的待切割面的角度b_sensor；

获取旋转角度b_tube-center，旋转角度用于校正所述管材待切割面使管材待切割面位于切割区域时水平于机床平面，b_tube-center＝b_sensor-b0+待切割面的象限角度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向激光传感器发送读取所述管材的预设位置信息的第一指令，包括：

向激光传感器发送读取所述管材宽度的第一指令；

或者，

向激光传感器发送读取所述管材外形的第一指令；

或者，

向激光传感器发送读取所述管材待切割面的中心坐标值指令。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若读取所述管材的预设位置信息的第一指令为：读取所述管材待切割面的中心坐标值指令，

则所述数控系统接收所述激光传感器依据所述第一指令返回的预设位置信息，包括：

所述数控系统接收所述激光传感器返回的中心坐标值信息，所述中心坐标值信息包括所述激光传感器依据读取中心坐标值指令获取的待切割面的中心坐标值Z_sensor以及待切割面相对于中心坐标基准值z0的偏移中心坐标值；

所述数控系统依据所述预设位置信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令，包括：

所述数控系统依据所述中心坐标值信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述数控系统依据所述中心坐标值信息，向所述切割设备发送指定位置的切割指令，包括：

所述数控系统基于传感器与切割设备的标定模型，获得待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值Z_tube-center；

所述数控系统依据所述中心坐标值Z_tube-center，向所述切割设备发送指定位置的切割指令；

其中，Z_tube-center＝Z_sensor-Z₀+Z_{laser_ref}；

Z_{laser_ref}为待切割面在切割设备坐标系下的中心坐标值，Z_sensor为管材的待切割面在传感器坐标系下的中心坐标值。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述管材的形状包括：圆管、方管、矩形管、椭圆管和对称异型管中的至少一种；

其中，测量管材和标定工装对应的管材的形状是匹配的。

10.一种基于激光切管设备的管材识别装置，其中，激光切管设备包括床身、切割头和数控系统，切割头安装在横梁上，横梁安装在床身的前端，床身上沿该床身的长度方向设置有前卡盘和后卡盘；

管材识别装置包括用于对卡盘上夹持的管材进行测量的激光传感器，所述激光传感器设置于前卡盘的一侧或左右两侧；

所述数控系统与切割头、前卡盘、后卡盘和激光传感器均电连接；

所述数控系统基于权利要求1至9任一所述的管材识别方法与前卡盘、后卡盘、切割头和/或激光传感器交互。