CN115194345A - 一种针对激光切割设备自动检测调整方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种针对激光切割设备自动检测调整方法及设备，应用在激光切割设备中，方法包括：通过图像采集装置采集包括切割喷嘴的第一图像；对第一图像进行图像预处理，以在第一图像中提取得到切割喷嘴对应的目标轮廓；根据目标轮廓，确定切割喷嘴对应的完整度参数；控制激光光束发射器发射出激光光束，通过图像采集装置采集包括切割喷嘴以及激光光束的第二图像；在第二图像中提取得到切割喷嘴对应的目标轮廓；调整切割喷嘴所处的位置坐标。通过自动执行完整度判断以及激光对中过程，使得激光光束与切割喷嘴中心同轴精度高，避免了光束不同心造成镜片烧坏，提高了激光头使用寿命，同时，减少了激光头元件更换次数，提高了生产效率。

Description

一种针对激光切割设备自动检测调整方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及激光切割设备领域，具体涉及一种针对激光切割设备自动检测调整方法、设备及介质。

背景技术

激光切割头利用激光束的能量对被切割物体进行切割，而现有的激光切割头往往存在以下问题：

1、在连续高速及长时间切割中，Z轴连续运动对激光切割头内部光学镜片固定处会产生轻微震荡，造成切割头内部镜片位置偏移。

2、在连续长时间切割后，若陶瓷体损坏或需要清扫时，需要将其拆卸下后重新安装，此时，因安装的松紧程度、切割头与陶瓷体链接部内部密封圈加工精度等原因，可能会导致安装位置不同。

3、在使用激光切割板材前，或者将续长时间切割喷嘴卸下清扫重新安装后，因喷嘴本身的同轴度、喷嘴本身加工精度等原因，可能会导致安装松紧程度不同。

而在出现以上状况后，往往都需要对激光光束与喷嘴中心同轴的位置进行重新校准，以保证激光光束与喷嘴中心同轴，从而确保激光测试结果的准确性，要是存在位置偏差，切割效果影响是极大的，甚至会造成内部镜片烧坏，导致激光头报废。

现有技术中，在对位置进行重新校准时，在激光光束与切割喷嘴中心同轴的位置，通过点射激光打到粘贴在喷嘴处透明胶带，通过肉眼观察两者之间位置是否有偏差，如有偏差则需手动调节切割头调整装置，使得激光光束与切割喷嘴中心处于同心状态。而在肉眼观察下，两者中心虽然会重合，但是仍会出现偏差，且该重新校准的过程操作繁琐，调整时间过长。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种针对激光切割设备自动检测调整方法，应用在激光切割设备中，所述激光切割设备包括：激光切割头、设置在所述激光切割头下方的切割喷嘴、设置在所述切割喷嘴下方的图像采集装置、与所述激光切割头连接的激光光束发射器，所述激光光束发射器能够通过所述切割喷嘴发射出激光光束，所述方法包括：

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像；

对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像；

对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

在一个示例中，所述图像预处理过程包括：

在输入图像中进行感兴趣区域选定，并将选定的所述感兴趣区域作为目标图像，所述输入图像为所述第一图像或所述第二图像；

将所述目标图像转换为灰度图像后，对所述灰度图像进行第一图像平滑处理，并将所述第一图像平滑处理后得到的图像进行二值化处理，得到第一二值化图像；

对所述第一二值化图像进行第二图像平滑处理后，再进行二值化处理，得到第二二值化图像；

对所述第二二值化图像进行第三图像平滑处理后，得到所述目标图像中对应的目标轮廓。

在一个示例中，当所述输入图像为所述第一图像时：

对所述灰度图像进行第一图像平滑处理，具体包括：

对所述灰度图像进行方框滤波处理后，得到方框滤波处理图像，并对所述方框滤波处理图像进行均值滤波处理，得到第一均值滤波图像，并对所述第一均值滤波图像进行双边滤波处理，得到双边滤波图像，并对所述双边滤波图像进行高斯滤波处理，得到高斯滤波图像；

对所述第一二值化图像进行第二图像平滑处理，具体包括：

对所述第一二值化图像进行形态学闭运算处理，得到第一闭运算图像，并对所述闭运算图像进行均值滤波处理，得到第二均值滤波图像；

对所述第二二值化图像进行第三图像平滑处理，具体包括：

对所述第二二值化图像进行形态学闭运算处理；

当所述输入图像为所述第二图像时：

对所述灰度图像进行第一图像平滑处理，具体包括：

对所述灰度图像进行均值滤波处理后，得到均值滤波处理图像，并对所述均值滤波处理图像进行双边滤波处理，得到双边滤波图像，并对所述双边滤波图像进行方框滤波处理，得到第一方框滤波图像，并对所述第一方框滤波图像进行中值滤波处理，得到中值滤波图像；

当所述输入图像为所述第二图像时，对所述第一二值化图像进行第二图像平滑处理，具体包括：

对所述第一二值化图像进行形态学开运算处理，得到开运算图像，并对所述开运算图像进行方框滤波处理，得到第二方框滤波图像，并对所述第二方框滤波图像进行平滑滤波处理，得到平滑滤波图像；

对所述第二二值化图像进行第三图像平滑处理，具体包括：

对所述第二二值化图像进行形态学闭运算处理。

在一个示例中，根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，具体包括：

确定所述目标轮廓的第一尺寸信息，和/或，所述目标轮廓的外接矩形的第二尺寸信息；

根据所述第一尺寸信息和/或所述第二尺寸信息，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，所述完整度参数能够表示所述目标轮廓与圆形之间的差异。

在一个示例中，根据所述第一尺寸信息，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，具体包括：

确定所述第一尺寸信息中，所述目标轮廓的周长和面积，并根据所述周长和所述面积得到所述目标轮廓对应的圆度值；

根据所述第二尺寸信息，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，具体包括：

确定所述第二尺寸信息中，所述外接矩形各边的边长，并根据所述边长得到所述目标轮廓的偏心率值，以及，所述外接矩形对应的子完整度参数，所述子完整度参数能够表示所述外接矩形的轮廓与正方形之间的差异。

在一个示例中，所述激光切割设备还包括：设置在所述切割喷嘴与所述图像采集装置之间的辅助光源和光学镜片、设置在所述激光切割头上的激光光束调整装置；

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像之前，所述方法还包括：

确定所述切割喷嘴已清扫完毕，或已更换陶瓷体完毕，通过所述激光光束调整装置控制所述激光光束发射器属于关闭状态，并控制所述辅助光源开启，并控制所述光学镜片在水平方向移动，直至所述光学镜片不影响所述图像采集装置采集第一图像；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像之前，所述方法还包括：

通过所述激光光束调整装置控制所述激光光束发射器属于启动状态，并控制所述辅助光源关闭，并控制所述光学镜片在水平方向移动，直至所述图像采集装置能够通过所述光学镜片采集第二图像。

在一个示例中，根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换，具体包括：

确定所述激光切割设备本轮的各产品的加工工序，以及所述各产品的加工工艺；

根据所述加工工序和所述加工工艺，将所述各产品加工过程划分为多个加工单元，每个所述加工单元由至少一个强制连续工作时间段构成；

针对每个所述加工单元，预估该加工单元结束后，所述切割喷嘴完整度剩余值，所述完整度剩余值根据上一个相邻的加工单元的完整度剩余值和该加工单元的加工损耗确定，并确定与预设最低完整度参数最近的指定完整度剩余；

若所述指定完整度剩余低于所述最低完整度参数，则在根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换时，提高判断标准。

在一个示例中，针对每个所述加工单元，预估该加工单元结束后，所述切割喷嘴完整度损耗，具体包括：

针对每个所述加工单元，确定该加工单元中包含的强制连续工作时间段；

针对每个所述包含的强制连续工作时间段，确定该强制连续工作时间段对应的产品信息，所述产品信息包括产品材质、产品切割需求；并根据该强制连续工作时间段的工作时长，确定其对应的完整度损耗曲线，在所述完整度损耗曲线中，随着工作时长的增加，完整度损耗的增速也增加；并根据所述产品信息，对所述完整度损耗曲线进行第一修正，所述第一修正针对应所述完整度损耗曲线的初始坐标和增速；并根据该强制连续工作时间段对应的切割路径中拐点的数量，对所述完整度损耗曲线进行第二修正，所述第二修正针对所述拐点对应的完整度损耗以阶跃函数的方式进行修正；

将该加工单元中包含的所有强制连续工作时间段对应的完整度损耗曲线进行叠加，得到该加工单元对应的完整度损耗。

在一个示例中，根据所述加工工序和所述加工工艺，将所述各产品加工过程划分为多个加工单元，具体包括：

针对每个产品，根据该产品对应的加工工艺，确定其包含的若干个强制连续工作时间段，并确定每个强制连续工作时间段在该产品上对应的切割路径；

针对每个所述切割路径，确定该切割路径对该产品的第一影响值，所述第一影响值与该切割路径的切割范围呈正相关；

将若干个相邻强制连续工作时间段对应的切割路径进行整合，并确定整合后第二影响值，所述第二影响值与若干个切割路径整合后的路径的切割范围呈正相关；

若所述第二影响值，相比于所述若干个相邻强制连续工作时间段对应的切割路径的第一影响值的和，高出预设阈值，则将所述若干个相邻强制连续工作时间段划分为一个加工单元，否则，将所述若干个相邻强制连续工作时间段中的每个相邻强制连续工作时间段均划分为一个加工单元。

另一方面，本申请还提出了一种针对激光切割设备自动检测调整设备，应用在激光切割设备中，所述激光切割设备包括：激光切割头、设置在所述激光切割头下方的切割喷嘴、设置在所述切割喷嘴下方的图像采集装置、与所述激光切割头连接的激光光束发射器，所述激光光束发射器能够通过所述切割喷嘴发射出激光光束，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如：

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像；

对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像；

对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

通过本申请提出针对激光切割设备自动检测调整方法能够带来如下有益效果：

通过自动执行完整度判断以及激光对中过程，使得激光光束与切割喷嘴中心同轴精度高，避免了光束不同心造成镜片烧坏，提高了激光头使用寿命，同时，减少了激光头元件更换次数，提高了生产效率。并且，操作人员只需要在上位机上进行控制，操作简单，缩短光束调整时间，提升工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中针对激光切割设备自动检测调整方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中激光切割设备的结构示意图；

图3a、图3b、图3c分别为本申请实施例中第一图像、第二图像在不同场景下的示意图；

图4为本申请实施例中，另一种场景下的激光切割头内部的结构示意图；

图5为本申请实施例中针对激光切割设备自动检测调整设备的示意图；

其中，1、激光切割头，2、辅助光源，3、光学镜片，4、图像采集装置，5、激光光束发射器，6、调整旋钮，7、调整控制器，8、切割喷嘴。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1所示，本申请实施例提供针对激光切割设备自动检测调整方法，主要用于对激光切割设备(尤其是其中的切割喷嘴)进行自动检测调整，其应用在激光切割设备中

如图2所示，激光切割设备包括：激光切割头1、设置在激光切割头1下方的切割喷嘴8、设置在切割喷嘴8下方的图像采集装置4以及与激光切割头1连接的激光光束发射器5，其中，图像采集装置4可以是工业相机，激光光束发射器5在实际工作中可以设置为发射红光光束，其可以设置在激光切割头1的上方，也可以如图2所示地设置在一侧，并通过相应的管线连接，以便于其能够通过切割喷嘴发射出激光光束。

如图1所示，所述方法包括：

S101：控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像。

通常情况下，通过上位机对激光切割设备进行控制，由上位机对当前状况进行判断后，自行执行检测调整过程，或者，由操作人员在上位机界面点击按钮，主动启动检测调整过程。

指定位置通过X轴、Y轴以及Z轴上的三点坐标在空间内确定，其为预先设置的，在位移时，可能会由于客观情况，导致该切割喷嘴并没有真正的位移到该指定位置。此时，通过图像采集装置采集第一图像，图像采集装置往往设置在切割喷嘴的正下方，采集到的第一图像中包含切割喷嘴的仰视图。

其中，Z轴对应的指定位置，与下方的图像采集装置之间的距离可以设置为预设距离，该预设距离与图像采集装置的焦距相关，以此保证拍到更加清晰的图像。当图像采集装置进行图像采集时，可以调取其对应的自动拍照函数库进行拍照。

S102：对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓。

调用图像处理函数导入第一图像，对其进行图像预处理，以在其中提取得到切割喷嘴对应的目标轮廓。如图3a所示，其示意第一图像中，切割喷嘴中心点坐标的示意图。

具体地，在进行图像预处理时，通过设置X方向和Y方向的区域数值，在输入图像中进行感兴趣区域(ROI区域)选定，将选定的感兴趣区域作为目标图像。其中，对第一图像进行预处理时，输入图像为第一图像，当然，还可以对第二图像(下文中对第二图像进行解释说明)进行图像预处理，此时输入图像自然为第二图像。

将目标图像转换为灰度图像，对灰度图像进行第一图像平滑处理，将第一图像平滑处理后得到的图像进行二值化处理，得到第一二值化图像。对第一二值化图像进行第二图像平滑处理后，再进行二值化处理，得到第二二值化图像。对第二二值化图像进行第三图像平滑处理后，得到目标图像中对应的目标轮廓。通过多次二值化处理，并将图像平滑处理穿插其中，以此保证最终得到的目标轮廓的准确性。

进一步地，当输入图像为第一图像时，第一图像平滑处理包括：对灰度图像进行方框滤波处理后，得到方框滤波处理图像；对方框滤波处理图像进行均值滤波处理，得到第一均值滤波图像；对第一均值滤波图像进行双边滤波处理，得到双边滤波图像；对双边滤波图像进行高斯滤波处理，得到高斯滤波图像。第二图像平滑处理包括：对第一二值化图像进行形态学闭运算处理，得到第一闭运算图像；对闭运算图像进行均值滤波处理，得到第二均值滤波图像。第三图像平滑处理包括：对第二二值化图像进行形态学闭运算处理(此处的闭运算处理与上文中的闭运算处理，同属于闭运算，但是其具体地膨胀和腐蚀的参数可能会有不同)。

此时，即可将最终闭运算处理得到的图像中，提取出目标对应的图像，以此得到目标轮廓。

S103：根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换。

完整度参数主要用于体现切割喷嘴是否发生损坏，通过ABS通讯将参数反馈给上位机，当上位机判断完整度参数不符合预设参数范围，低于预设最低工作参数时，可以认为切割喷嘴发生损坏，需要进行更换。通过上位机界面进行提示，此时可以自动更换切割喷嘴，由自动控制系统更换，或者由工作人员手动进行更换。

若是需要更换切割喷嘴，则在更换切割喷嘴后，按照步骤S102～步骤S103再对切割喷嘴的完整度进行检测，当完整度良好时，计算目标轮廓的中心点的坐标，并传输给上位机，此时，完成喷嘴完整检测程序，启动激光对中程序。

S104：控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像。

在喷嘴完整检测程序完成后，自动执行激光对中程序，或者由用户在上位机上主动发起，此时，所采集到的第二图像中，不仅包括有切割喷嘴，还包括有激光光束打到图像采集装置上的激光光点。

S105：对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓。

对第二图像进行图像预处理的步骤，与第一图像类似，但是其进行三次图像平滑处理时，所采用的具体方案是不同的。如图3b和图3c所示，其分别为激光光束处于偏移位置和处于同心位置的示意图。

具体地，第一图像平滑处理包括：对灰度图像进行均值滤波处理，得到均值滤波处理图像；对均值滤波处理图像进行双边滤波处理，得到双边滤波图像；对双边滤波图像进行方框滤波处理，得到第一方框滤波图像；对第一方框滤波图像进行中值滤波处理，得到中值滤波图像。第二图像平滑处理包括：对第一二值化图像进行形态学开运算处理，得到开运算图像；对开运算图像进行方框滤波处理，得到第二方框滤波图像；对第二方框滤波图像进行平滑滤波处理，得到平滑滤波图像。第三图像平滑处理包括：对第二二值化图像进行形态学闭运算处理。

S106：根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

由于上文中已经对切割喷嘴本身的完整度检测不存在损坏，所以当前切割喷嘴在仰视图看来约为一个完整的圆形，基于此，只需要考虑目标轮廓的中心点，计算其在X轴和Y轴方向上的坐标位置，反馈给上位机。

上位机通过计算该中心点与激光光束中心坐标的位置偏差，如果X轴和Y轴方向的差均为零，则可以进行二次激光对中程序，如果位置偏差仍为零，则可以结束激光对中程序，在上位机中显示后，执行下一步操作。若是具有差值，可以给伺服驱动旋转发送运动控制指令，以使其自动调整，将切割喷嘴进行位置调整，调整后可以进行二次激光对中程序，确认不存在异常后，在上位机中显示，执行下一步操作。

通过自动执行完整度判断以及激光对中过程，使得激光光束与切割喷嘴中心同轴精度高，避免了光束不同心造成镜片烧坏，提高了激光头使用寿命，同时，减少了激光头元件更换次数，提高了生产效率。并且，操作人员只需要在上位机上进行控制，操作简单，缩短光束调整时间，提升工作效率。

在一个实施例中，确定完整度参数时，可以确定目标轮廓的第一尺寸信息，从目标轮廓正面判断，也可以确定目标轮廓的外接矩形的第二尺寸信息，从侧面判断其完整度。由于切割喷嘴在仰视看来是个圆形，故而完整度参数主要用于表示出目标轮廓与圆形之间的差异。

具体地，通过第一尺寸信息中可以包括目标轮廓的周长和面积，此时，完整度参数可以包括目标轮廓的圆度值。通过与标准圆对比得到圆度值，圆度值的数值越接近零，表示圆度越好，若其超过预设圆度值，则可以认为切割喷嘴损坏，需要更换。

第二尺寸信息中可以通过外接矩形的边长得到，与圆度值类似地，通过与标准圆的外接矩形进行对比，得到得到圆偏心率，该数值越接近于零表示圆越好，若该值超过预设圆偏心率则判断为该切割喷嘴损坏。当然，还可以根据外接矩形的边长得到子完整度参数，其表示外接矩形与正方形之间的差异，通过与标准正方形对比得到，若其超过预设值，也可以认为是切割喷嘴损坏。

在一个实施例中，如图2所示，激光切割设备中还包括：设置在切割喷嘴8与图像采集装置4之间的辅助光源2和光学镜片3、设置在激光切割头1上的激光光束调整装置。其中，当激光光束为红光时，激光光束波长与红光功率过大，如激光光束直射图像采集装置，容易造成其内部光敏元器件损坏，因此增加光学镜片，可以有效保护相机内部光敏元器件。

激光光束调整装置可以包括调整旋钮6和调整控制器7，调整旋钮6便于工作人员进行人工控制，或者，也可以有上位机发出指令进行自动控制，而调整控制器7则用于控制激光光束器1对激光光束的发射状态(包括开启、关闭、光束强度、光束颜色等)。如图4所示，激光光束调整装置(包括调整旋钮6和调整控制器7)也可以内置于激光切割头1的内部，将伺服驱动电机安装在激光切割头1的内部，与调整旋钮6连接，从而实现激光光束的调整控制。

基于此，执行喷嘴完整检测程序过程中，移动切割喷嘴之前，首先确定切割喷嘴已清扫完毕，或已更换陶瓷体完毕。若此时激光光束发射器处于开启状态，可通过激光光束调整装置控制激光光束发射器属于关闭状态。控制辅助光源开启，并控制光学镜片在水平方向移动，直至光学镜片不影响图像采集装置采集第一图像。此处的不影响指的是，在图像采集装置在采集第一图像时，不会采集到包含光学镜片在内的图像，更进一步地，若是在第一图像中采集到了光学镜片，那么其不应该与切割喷嘴具有重叠的部分。

执行激光对中程序过程中，通过激光光束调整装置控制激光光束发射器属于启动状态，控制辅助光源关闭，并控制光学镜片在水平方向移动，直至图像采集装置能够通过光学镜片采集第二图像，比如，将光学镜片移到图像采集装置的正上方。

在喷嘴完整度检测和激光对中过程中，切割喷嘴、辅助光源和图像采集装置为静止状态，不需要移动。

在一个实施例中，在根据完整度参数判断是否需要更换切割喷嘴时，首先确定激光切割设备本轮的各产品的加工工序，以及各产品的加工工艺。然后根据加工工序和加工工艺，将各产品加工过程划分为多个加工单元，其中，每个加工单元由至少一个强制连续工作时间段构成。这里的每轮指的是，该切割喷嘴替换上后，需要持续工作的时间。强制连续工作时间段指的是，在该时间段内，切割喷嘴需要持续不停的工作，一旦停下，很容易造成产品的损坏。

针对每个加工单元，预估该加工单元结束后切割喷嘴完整度剩余值，该完整度剩余值可以根据上一个相邻的加工单元的完整度剩余值和该加工单元的加工损耗之间求差得到，并确定与预设最低完整度参数(若低于该参数，切割喷嘴可能会发生故障)最近的指定完整度剩余。若指定完整度剩余低于最低完整度参数，则表示在完成该加工单元后，切割喷嘴可能会损坏。为了保证切割喷嘴不会损坏，故而在根据完整度参数判断切割喷嘴是否需要更换时，提高判断标准，以此既能使用该切割喷嘴完成该加工单元，节约了切割喷嘴的替换成本，也能够保证其不会在工作过程中发生损坏。

进一步地，确定完整度损耗时，针对每个加工单元，确定该加工单元中包含的强制连续工作时间段。针对每个包含的强制连续工作时间段，确定该强制连续工作时间段对应的产品信息，其中，产品信息包括产品材质、产品切割需求(比如环境需求、速度需求等)。

根据该强制连续工作时间段的工作时长，确定其对应的完整度损耗曲线。在该完整度损耗曲线中，横坐标为时间点，纵坐标为完整度损耗。随着工作时长的增加，完整度损耗的增速也增加，体现在曲线中为曲线的求导后数值增加。根据所述产品信息，对完整度损耗曲线进行第一修正，其中，第一修正针对完整度损耗曲线的初始坐标和增速，比如，一些比较难切割的材质，或者对周围环境要求温度较高的材质，其对切割喷嘴的损耗更大，故而初始坐标和增速更高。根据该强制连续工作时间段对应的切割路径中拐点(可以定义为角度高于预设角度的点，作为拐点)的数量，对完整度损耗曲线进行第二修正，其中，第二修正针对拐点对应的完整度损耗以阶跃函数的方式进行修正。通常来说，在切割路径中，拐点的切割难度是高于直线的切割难度的，故而此时不能按照传统的曲线，而是将该拐点对应的时间点处的完整度损耗，直接在纵坐标上提高一定值，体现在曲线中就是阶跃函数的方式提高。

最终将该加工单元中包含的所有强制连续工作时间段对应的完整度损耗曲线进行叠加，即可得到该加工单元对应的完整度损耗。

另外，在划分加工单元时，针对每个产品，根据该产品对应的加工工艺，确定其包含的若干个强制连续工作时间段，并确定每个强制连续工作时间段在该产品上对应的切割路径。

针对每个切割路径，确定该切割路径对该产品的第一影响值，该第一影响值与该切割路径的切割范围呈正相关，切割范围可以理解为路径的长度，也可以理解为其对产品的影响范围，比如，将路径周围一定的区域，都认为是切割范围。

将若干个相邻强制连续工作时间段对应的切割路径进行整合，并确定整合后第二影响值，第二影响值与若干个切割路径整合后的路径的切割范围呈正相关。

若第二影响值，相比于若干个相邻强制连续工作时间段对应的切割路径的第一影响值的和，高出预设阈值，则表示这若干个切割路径之间，是互相影响的，起到了1+1>2的效果，此时将若干个相邻强制连续工作时间段划分为一个加工单元，否则，将若干个相邻强制连续工作时间段中的每个相邻强制连续工作时间段均划分为一个加工单元。

如图5所示，本申请实施例还提供了一种针对激光切割设备自动检测调整设备，应用在激光切割设备中，所述激光切割设备包括：激光切割头、设置在所述激光切割头下方的切割喷嘴、设置在所述切割喷嘴下方的图像采集装置、与所述激光切割头连接的激光光束发射器，所述激光光束发射器能够通过所述切割喷嘴发射出激光光束，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如：

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像；

对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像；

对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

本申请实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，应用在激光切割设备中，所述激光切割设备包括：激光切割头、设置在所述激光切割头下方的切割喷嘴、设置在所述切割喷嘴下方的图像采集装置、与所述激光切割头连接的激光光束发射器，所述激光光束发射器能够通过所述切割喷嘴发射出激光光束，所述计算机可执行指令设置为：

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像；

对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像；

对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的设备和介质与方法是一一对应的，因此，设备和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备和介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种针对激光切割设备自动检测调整方法，其特征在于，应用在激光切割设备中，所述激光切割设备包括：激光切割头、设置在所述激光切割头下方的切割喷嘴、设置在所述切割喷嘴下方的图像采集装置、与所述激光切割头连接的激光光束发射器，所述激光光束发射器能够通过所述切割喷嘴发射出激光光束，所述方法包括：

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像；

对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像；

对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像预处理过程包括：

在输入图像中进行感兴趣区域选定，并将选定的所述感兴趣区域作为目标图像，所述输入图像为所述第一图像或所述第二图像；

将所述目标图像转换为灰度图像后，对所述灰度图像进行第一图像平滑处理，并将所述第一图像平滑处理后得到的图像进行二值化处理，得到第一二值化图像；

对所述第一二值化图像进行第二图像平滑处理后，再进行二值化处理，得到第二二值化图像；

对所述第二二值化图像进行第三图像平滑处理后，得到所述目标图像中对应的目标轮廓。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述输入图像为所述第一图像时：

对所述灰度图像进行第一图像平滑处理，具体包括：

对所述灰度图像进行方框滤波处理后，得到方框滤波处理图像，并对所述方框滤波处理图像进行均值滤波处理，得到第一均值滤波图像，并对所述第一均值滤波图像进行双边滤波处理，得到双边滤波图像，并对所述双边滤波图像进行高斯滤波处理，得到高斯滤波图像；

对所述第一二值化图像进行第二图像平滑处理，具体包括：

对所述第一二值化图像进行形态学闭运算处理，得到第一闭运算图像，并对所述闭运算图像进行均值滤波处理，得到第二均值滤波图像；

对所述第二二值化图像进行第三图像平滑处理，具体包括：

对所述第二二值化图像进行形态学闭运算处理；

当所述输入图像为所述第二图像时：

对所述灰度图像进行第一图像平滑处理，具体包括：

对所述灰度图像进行均值滤波处理后，得到均值滤波处理图像，并对所述均值滤波处理图像进行双边滤波处理，得到双边滤波图像，并对所述双边滤波图像进行方框滤波处理，得到第一方框滤波图像，并对所述第一方框滤波图像进行中值滤波处理，得到中值滤波图像；

当所述输入图像为所述第二图像时，对所述第一二值化图像进行第二图像平滑处理，具体包括：

对所述第一二值化图像进行形态学开运算处理，得到开运算图像，并对所述开运算图像进行方框滤波处理，得到第二方框滤波图像，并对所述第二方框滤波图像进行平滑滤波处理，得到平滑滤波图像；

对所述第二二值化图像进行第三图像平滑处理，具体包括：

对所述第二二值化图像进行形态学闭运算处理。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，具体包括：

确定所述目标轮廓的第一尺寸信息，和/或，所述目标轮廓的外接矩形的第二尺寸信息；

根据所述第一尺寸信息和/或所述第二尺寸信息，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，所述完整度参数能够表示所述目标轮廓与圆形之间的差异。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第一尺寸信息，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，具体包括：

确定所述第一尺寸信息中，所述目标轮廓的周长和面积，并根据所述周长和所述面积得到所述目标轮廓对应的圆度值；

根据所述第二尺寸信息，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，具体包括：

确定所述第二尺寸信息中，所述外接矩形各边的边长，并根据所述边长得到所述目标轮廓的偏心率值，以及，所述外接矩形对应的子完整度参数，所述子完整度参数能够表示所述外接矩形的轮廓与正方形之间的差异。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光切割设备还包括：设置在所述切割喷嘴与所述图像采集装置之间的辅助光源和光学镜片、设置在所述激光切割头上的激光光束调整装置；

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像之前，所述方法还包括：

确定所述切割喷嘴已清扫完毕，或已更换陶瓷体完毕，通过所述激光光束调整装置控制所述激光光束发射器属于关闭状态，并控制所述辅助光源开启，并控制所述光学镜片在水平方向移动，直至所述光学镜片不影响所述图像采集装置采集第一图像；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像之前，所述方法还包括：

通过所述激光光束调整装置控制所述激光光束发射器属于启动状态，并控制所述辅助光源关闭，并控制所述光学镜片在水平方向移动，直至所述图像采集装置能够通过所述光学镜片采集第二图像。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换，具体包括：

确定所述激光切割设备本轮的各产品的加工工序，以及所述各产品的加工工艺；

根据所述加工工序和所述加工工艺，将所述各产品加工过程划分为多个加工单元，每个所述加工单元由至少一个强制连续工作时间段构成；

针对每个所述加工单元，预估该加工单元结束后，所述切割喷嘴完整度剩余值，所述完整度剩余值根据上一个相邻的加工单元的完整度剩余值和该加工单元的加工损耗确定，并确定与预设最低完整度参数最近的指定完整度剩余；

若所述指定完整度剩余低于所述最低完整度参数，则在根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换时，提高判断标准。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，针对每个所述加工单元，预估该加工单元结束后，所述切割喷嘴完整度损耗，具体包括：

针对每个所述加工单元，确定该加工单元中包含的强制连续工作时间段；

针对每个所述包含的强制连续工作时间段，确定该强制连续工作时间段对应的产品信息，所述产品信息包括产品材质、产品切割需求；并根据该强制连续工作时间段的工作时长，确定其对应的完整度损耗曲线，在所述完整度损耗曲线中，随着工作时长的增加，完整度损耗的增速也增加；并根据所述产品信息，对所述完整度损耗曲线进行第一修正，所述第一修正针对应所述完整度损耗曲线的初始坐标和增速；并根据该强制连续工作时间段对应的切割路径中拐点的数量，对所述完整度损耗曲线进行第二修正，所述第二修正针对所述拐点对应的完整度损耗以阶跃函数的方式进行修正；

将该加工单元中包含的所有强制连续工作时间段对应的完整度损耗曲线进行叠加，得到该加工单元对应的完整度损耗。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述加工工序和所述加工工艺，将所述各产品加工过程划分为多个加工单元，具体包括：

针对每个产品，根据该产品对应的加工工艺，确定其包含的若干个强制连续工作时间段，并确定每个强制连续工作时间段在该产品上对应的切割路径；

针对每个所述切割路径，确定该切割路径对该产品的第一影响值，所述第一影响值与该切割路径的切割范围呈正相关；

将若干个相邻强制连续工作时间段对应的切割路径进行整合，并确定整合后第二影响值，所述第二影响值与若干个切割路径整合后的路径的切割范围呈正相关；

若所述第二影响值，相比于所述若干个相邻强制连续工作时间段对应的切割路径的第一影响值的和，高出预设阈值，则将所述若干个相邻强制连续工作时间段划分为一个加工单元，否则，将所述若干个相邻强制连续工作时间段中的每个相邻强制连续工作时间段均划分为一个加工单元。

10.一种针对激光切割设备自动检测调整设备，其特征在于，应用在激光切割设备中，所述激光切割设备包括：激光切割头、设置在所述激光切割头下方的切割喷嘴、设置在所述切割喷嘴下方的图像采集装置、与所述激光切割头连接的激光光束发射器，所述激光光束发射器能够通过所述切割喷嘴发射出激光光束，所述设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如：

控制所述切割喷嘴移动至指定位置，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴的第一图像；

对所述第一图像进行图像预处理，以在所述第一图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓，确定所述切割喷嘴对应的完整度参数，以根据所述完整度参数判断所述切割喷嘴是否需要更换；

控制所述激光光束发射器发射出激光光束，通过所述图像采集装置采集包括所述切割喷嘴以及所述激光光束的第二图像；

对所述第二图像进行图像预处理，以在所述第二图像中提取得到所述切割喷嘴对应的目标轮廓；

根据所述目标轮廓的中心点，与所述激光光束对应的位置偏差，调整所述切割喷嘴所处的位置坐标。

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