一种智能切割设备的智能校准系统及方法

技术领域

本发明涉及数据识别技术领域，具体涉及一种智能切割设备的智能校准系统及方法。

背景技术

智能切割设备简而言之即是：用于切割物品的切割设备，统称切割机，随着现代机械加工业地发展，对切割的质量、精度要求的不断提高，对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动切割功能的要求也在提升，数控切割机的发展必须要适应现代机械加工业发展的要求，进而诞生了一系列的手动、电动、全自动切割设备，其中受绝大多数工作人员青睐的为手自一体的切割设备，其能通过用户手动控制，也可通过输入参数来对切割目标进行智能切割。

申请号为201911207568.X的发明专利申请提出了一种激光切割设备以及校准方法，其特征在于，包括：工件台、设置在工件台上的切割载台、第一龙门横梁、第二龙门横梁、第一连接板、第一振镜、第二振镜、第一激光器和第二激光器，所述第一激光器用于出射第一激光光束，并经所述第一振镜入射至待切割物料；所述第二激光器用于出射第二激光光束，并经所述第二振镜入射至待切割物料；所述切割载台用于承载所述待切割物料；

其提出的技术方案在于解决：OLED面切割过程中，二氧化碳激光器和紫外激光器受到物理环境的冲击扰动或其他因素的干扰引起误差，造成二氧化碳激光切割与紫外激光切割的路径不重合，进而导致物料不能完全的切割开。

然而，就上述提到的手自一体切割设备而言，技术人员几乎将全部精力投入至切割设备的切割精度校准的设计改进方面，而工作人员手动操作切割设备对切割目标进行切割时，工作人员控制切割设备的切割端靠近切割目标逐渐对切割目标进行切割的过程中，往往切割速度与控制切割设备切割端的力道在切割过程中无法处于适宜且稳定的状态，现有的切割设备在手动操作时不具备较佳的控制校准切割速度与力道的功能，从而切割目标的切割面精度也会因此受到一定程度的影响，从而降低切割目标的切割成品品质。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种智能切割设备的智能校准系统及方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，一种智能切割设备的智能校准系统，包括：

控制终端，是系统的主控端，用于发出执行命令；

配置模块，用于配置系统于切割设备，获取切割设备上各工位控制权限；

采集模块，用于采集切割设备运行时的工位运行数据或用户手动操作切割设备时的数据；

电控阻尼模组，用于实时控制切割设备上用户手动操作位置的操作阻力；

设计模块，用于设计电控阻尼模组控制切割设备上，用户手动操作位置的操作阻力与切割设备上用户手动操作位置被用户手动操作时产生压力的配置逻辑；

学习模块，用于接收设计模块运行设计的配置逻辑及设计模块下级子模块监测单元监测到的压力数值，比对压力数值是否一致，在结果为是时，应用当前配置逻辑持续运行控制电控阻尼模组；

其中，学习模块在进行压力数值比对时，系统端用户手动设置有比对阈值，对压力数值处于比对阈值范围内的均判定为一致，比对结果为否时，跳转至配置模块与采集模块下级子模块压力传感器运行。

更进一步地，所述配置模块及采集模块下级设置有子模块，包括：

压力传感器，用于感应切割设备被用户手动操作时手部控制切割设备位置的压力数值；

摄像头模组，用于实时采集切割设备上运行工位的图像数据；

其中，压力传感器及摄像头模组部署于切割设备上，于系统中通过配置模块获取控制权限，并跟随切割设备同步启停，压力传感器的感应频率小于0.3s/次。

更进一步地，所述电控阻尼模组部署于切割设备上，于系统中通过配置模块获取控制权限；

其中，电控阻尼模组于系统中跟随压力传感器同步运行，压力传感器将感应到的压力数值实时向电控阻尼模组反馈，电控阻尼模组根据接收到的压力数值时提供切割设备上用户手动操作位置的操作阻力。

更进一步地，所述设计模块中设计的配置逻辑根据系统端用户手动编辑设定，所述设计模块下级设置有子模块，包括：

储存单元，用于储存设计模块运行设计的配置逻辑；

识别单元，用于接收摄像头模组于切割设备接收切割目标时图像数据，识别图像数据中切割目标图像属性；

监测单元，用于监测压力传感器运行首次感应压力数值，将监测到的压力数值实时向储存单元发送并向学习模块反馈；

其中，识别单元可识别切割目标图像属性包括：金属类、木质类、塑类，系统初始运行时，系统端用户在储存单元中储存切割目标属性识别示例图像，识别单元根据切割目标属性识别示例图像的表面光泽识别图像数据中切割目标图像的属性，识别单元运行同步对图像数据中切割目标图像的切割截面进行获取，并根据切割截面捕捉切割截面轮廓同步向设计模块反馈。

更进一步地，所述设计模块在进行配置逻辑设计时参考切割目标图像属性及切割截面轮廓；

其中，设计模块在参考切割截面轮廓进行配置逻辑的设计时，获取切割截面轮廓的等距闭环线条，根据等距闭环线条将切割截面区分为两部分区域，设计模块根据两部分区域进行配置逻辑的设计，切割截面的比例根据系统端用户自定义设定，且切割截面的比例初始默认设定为1/4。

更进一步地，所述监测单元并向学习模块反馈的压力数据反馈周期设置为压力传感器的连续三次运行；

其中，监测单元在将压力数值向储存单元发送后，接收学习模块运行反馈，对学习模块运行比对结果为是的对应压力数值及比对阈值进行储存，并在下一次系统同步切割设备运行时，通过监测单元对压力传感器运行首次感应压力数值进行获取，将获取的压力数值在储存单元中搜索，在搜索到匹配项时，对该压力数值对应配置逻辑应用到系统当前运行的电控阻尼模组中。

更进一步地，所述电控阻尼模组运行实时计算自身刚度退化系数及强度退化系数，系统端用户参考刚度退化系数及强度退化系数对设计模块设计的配置逻辑进行手动重置；

其中，刚度退化系数及强度退化系数的计算公式为：

；/>

式中：

更进一步地，所述控制终端通过介质电性连接有配置模块及采集模块，所述配置模块及采集模块下级通过介质电性连接有压力传感器及摄像头模组，所述采集模块通过介质电性连接有电控阻尼模组，所述电控阻尼模组通过介质电性与压力传感器相连接，所述电控阻尼模组通过介质电性连接有设计模块，所述设计模块下级通过介质电性连接有储存单元、识别单元及监测单元，所述识别单元通过介质电性与摄像头模组相连接，所述设计模块通过介质电性连接有学习模块，所述学习模块通过介质电性与监测单元相连接。

第二方面，一种智能切割设备的智能校准方法，包括以下步骤：

步骤1：获取切割设备上的功能工位，捕捉在切割设备上手动操作时应用的功能工位；

步骤2：操作捕捉的功能工位运行，采集功能工位运行影像数据，分析功能工位上手动操作区域及功能工位运行区域；

步骤3：在手动操作区域及功能工位运行区域对应影像数据中分别拾取一组点位，分析两组点位于影像数据中运动轨迹是否相交；

步骤31：步骤3分析结果为是，在影像数据中获取手动操作区域图像及功能工位运行区域图像，捕捉功能工位运行区域中任意位置对于手动操作区域中任意位置的力矩，获取捕捉到的力矩中最大的一组力矩对应的手动操作区域中位置；

步骤32：步骤3分析结果为否，在影像数据中捕捉手动操作区域图像，将操作区域图像向用户端反馈，用户端手动选择位置部署压力传感器；

步骤4：在分析结果为是时，接收步骤31中获取的手动操作区域中位置，在该位置部署压力传感器，控制切割设备以压力传感器感应到压力作为运行条件实时触发运行；

步骤5：通过校准系统对压力传感器及电控阻尼模组的运行逻辑进行配置，在切割设备运行时，实时对压力传感器及电控阻尼模组的运行数据进行记载，设定评价阈值，根据评价阈值评定运行数据相似度；

步骤6：设置实时记载的压力传感器及电控阻尼模组的运行数据均为三组，分析根据评价阈值评价的运行数据相似度是否不小于80%，在不小于80% 时，用户端手动选择是否根据当前运行数据控制切割设备自动运行，在小于80% 时根据校准系统对切割设备配置的运行逻辑在用户端手动操作切割设备时应用；

其中，所述步骤3及步骤4在执行时同步对电控阻尼模组进行部署，使电控阻尼模组部署于捕捉的功能工位中的运行区域中运行部件上，步骤3在判定结果为否时，在执行步骤32后结束。

更进一步地，所述步骤31执行时，在获取手动操作区域图像及功能工位运行区域图像阶段，同步对两组图像进行网格图层覆盖，通过网格图层覆盖将图像分割为面积大小相同的任意数量的图块，分割的图块即步骤31在执行时所捕捉的任意位置；

其中，图块在网格图层覆盖后的分割过程中的面积大小及数量根据用户端手动设定。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明提供一种智能切割设备的智能校准系统，该系统在运行过程中能够对切割设备的运行数据进行采集，进一步的通过压力传感器及阻尼器配置，使得切割设备在被工作人员手动操作的过程中，切割设备对切割目标的切割速度及力道能够得到实时的校准与控制，使得切割设备对切割目标的切割过程更加稳定，确保切割目标在更加均衡、安全的状态下完成切割工序，提升了切割目标切割成品的品质。

2、本发明中系统在运行过程中，在对切割设备的切割速度及力道进行控制时，采用工作人员手动设定的方式进行设计，使得切割设备在被工作人员手动操作时，切割设备能够实时感应自身被工作人员操作时所接收的压力数值，进一步根据压力数值来控制阻尼器为切割设备带来操作阻力效果，达到控制切割设备对切割目标的切割速度与力道的目的，有助于切割目标切割面稳定成型，并且，还通过切割设备被系统控制运行的过程所采集的数据，提供切割设备一定程度的学习能力，借由压力传感器在切割设备初始运行状态首次感应的压力来判断工作人员的施力程度，以便于该切割设备进一步具备一定程度的用户群体分析功能，并根据用户群体的不同来智能匹配阻尼器运行配置逻辑，有效的提升了切割设备的适用性。

3、本发明提供一种智能切割设备的智能校准方法，通过该方法中的步骤执行能够进一步的维护本发明中系统运行的稳定，并且在该方法的步骤执行过程中还能够对切割设备上部署的压力传感器进行部署位置的优化，确保切割设备在工作人员手动操作时更加省力，且借此辅助本发明中系统对切割设备用户群体的分析，使系统分析结果更加准确，此外还进一步的通过切割设备运行数据的采集来控制切割设备，使切割设备能够根据工作人员的手动操作来模拟运行，自动的对切割目标进行持续切割的任务执行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种智能切割设备的智能校准系统的结构示意图；

图2为一种智能切割设备的智能校准方法的流程示意图；

图3为本发明中切割设备切割目标的切割截面设定区分比例演示示意图；

图中的标号分别代表：1、控制终端；2、配置模块；3、采集模块；31、压力传感器；32、摄像头模组；4、电控阻尼模组；5、设计模块；51、储存单元；511、识别单元；512、监测单元；6、学习模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种智能切割设备的智能校准系统，如图1所示，包括：

控制终端1，是系统的主控端，用于发出执行命令；

配置模块2，用于配置系统于切割设备，获取切割设备上各工位控制权限；

采集模块3，用于采集切割设备运行时的工位运行数据或用户手动操作切割设备时的数据；

电控阻尼模组4，用于实时控制切割设备上用户手动操作位置的操作阻力；

设计模块5，用于设计电控阻尼模组4控制切割设备上，用户手动操作位置的操作阻力与切割设备上用户手动操作位置被用户手动操作时产生压力的配置逻辑；

学习模块6，用于接收设计模块5运行设计的配置逻辑及设计模块5下级子模块监测单元512监测到的压力数值，比对压力数值是否一致，在结果为是时，应用当前配置逻辑持续运行控制电控阻尼模组4；

其中，学习模块6在进行压力数值比对时，系统端用户手动设置有比对阈值，对压力数值处于比对阈值范围内的均判定为一致，比对结果为否时，跳转至配置模块2与采集模块3下级子模块压力传感器31运行。

在本实施例中，控制终端1控制配置模块2运行配置系统于切割设备，获取切割设备上各工位控制权限，并通过采集模块3实时的采集切割设备运行时的工位运行数据或用户手动操作切割设备时的数据，进一步的驱动电控阻尼模组4实时控制切割设备上用户手动操作位置的操作阻力，最后再由设计模块5设计电控阻尼模组4控制切割设备上，用户手动操作位置的操作阻力与切割设备上用户手动操作位置被用户手动操作时产生压力的配置逻辑，学习模块6后置运行接收设计模块5运行设计的配置逻辑及设计模块5下级子模块监测单元512监测到的压力数值，比对压力数值是否一致，在结果为是时，应用当前配置逻辑持续运行控制电控阻尼模组4。

实施例2

如图1所示，配置模块2及采集模块3下级设置有子模块，包括：

压力传感器31，用于感应切割设备被用户手动操作时手部控制切割设备位置的压力数值；

摄像头模组32，用于实时采集切割设备上运行工位的图像数据；

其中，压力传感器31及摄像头模组32部署于切割设备上，于系统中通过配置模块2获取控制权限，并跟随切割设备同步启停，压力传感器31的感应频率小于0.3s/次。

通过上述配置模块2及采集模块3下级设置的子模块，使得切割设备在被工作人员手动操作时的操作位置操作压力得以获取，且对切割设备上的功能工位图像数据进行了实时的获取，从而以此为系统中各模块的运行提供了基础的数据支持，确保系统运行稳定。

如图1所示，电控阻尼模组4部署于切割设备上，于系统中通过配置模块2获取控制权限；

其中，电控阻尼模组4于系统中跟随压力传感器31同步运行，压力传感器31将感应到的压力数值实时向电控阻尼模组4反馈，电控阻尼模组4根据接收到的压力数值时提供切割设备上用户手动操作位置的操作阻力。

如图1所示，设计模块5中设计的配置逻辑根据系统端用户手动编辑设定，设计模块5下级设置有子模块，包括：

储存单元51，用于储存设计模块5运行设计的配置逻辑；

识别单元511，用于接收摄像头模组32于切割设备接收切割目标时图像数据，识别图像数据中切割目标图像属性；

监测单元512，用于监测压力传感器31运行首次感应压力数值，将监测到的压力数值实时向储存单元51发送并向学习模块6反馈；

其中，识别单元511可识别切割目标图像属性包括：金属类、木质类、塑类，系统初始运行时，系统端用户在储存单元51中储存切割目标属性识别示例图像，识别单元511根据切割目标属性识别示例图像的表面光泽识别图像数据中切割目标图像的属性，识别单元511运行同步对图像数据中切割目标图像的切割截面进行获取，并根据切割截面捕捉切割截面轮廓同步向设计模块5反馈。

通过上述设计模块5的下级子模块的设置，为设计模块5对配置逻辑的设计提供了设计条件，使压力传感器31及电控阻尼模组4的配置逻辑呈多样化，确保切割设备更加智能的根据不同的配置逻辑驱动运行。

如图1所示，电控阻尼模组4运行实时计算自身刚度退化系数及强度退化系数，系统端用户参考刚度退化系数及强度退化系数对设计模块5设计的配置逻辑进行手动重置；

其中，刚度退化系数及强度退化系数的计算公式为：

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式中：

实施例3

如图1所示，设计模块5在进行配置逻辑设计时参考切割目标图像属性及切割截面轮廓；

其中，设计模块5在参考切割截面轮廓进行配置逻辑的设计时，获取切割截面轮廓的等距闭环线条，根据等距闭环线条将切割截面区分为两部分区域，设计模块5根据两部分区域进行配置逻辑的设计，切割截面的比例根据系统端用户自定义设定，且切割截面的比例初始默认设定为1/4。

如图1所示，监测单元512并向学习模块6反馈的压力数据反馈周期设置为压力传感器31的连续三次运行；

其中，监测单元512在将压力数值向储存单元51发送后，接收学习模块6运行反馈，对学习模块6运行比对结果为是的对应压力数值及比对阈值进行储存，并在下一次系统同步切割设备运行时，通过监测单元512对压力传感器31运行首次感应压力数值进行获取，将获取的压力数值在储存单元51中搜索，在搜索到匹配项时，对该压力数值对应配置逻辑应用到系统当前运行的电控阻尼模组4中。

如图1所示，控制终端1通过介质电性连接有配置模块2及采集模块3，配置模块2及采集模块3下级通过介质电性连接有压力传感器31及摄像头模组32，采集模块3通过介质电性连接有电控阻尼模组4，电控阻尼模组4通过介质电性与压力传感器31相连接，电控阻尼模组4通过介质电性连接有设计模块5，设计模块5下级通过介质电性连接有储存单元51、识别单元511及监测单元512，识别单元511通过介质电性与摄像头模组32相连接，设计模块5通过介质电性连接有学习模块6，学习模块6通过介质电性与监测单元512相连接。

实施例4

一种智能切割设备的智能校准方法，包括以下步骤：

步骤1：获取切割设备上的功能工位，捕捉在切割设备上手动操作时应用的功能工位；

步骤2：操作捕捉的功能工位运行，采集功能工位运行影像数据，分析功能工位上手动操作区域及功能工位运行区域；

步骤3：在手动操作区域及功能工位运行区域对应影像数据中分别拾取一组点位，分析两组点位于影像数据中运动轨迹是否相交；

步骤31：步骤3分析结果为是，在影像数据中获取手动操作区域图像及功能工位运行区域图像，捕捉功能工位运行区域中任意位置对于手动操作区域中任意位置的力矩，获取捕捉到的力矩中最大的一组力矩对应的手动操作区域中位置；

步骤32：步骤3分析结果为否，在影像数据中捕捉手动操作区域图像，将操作区域图像向用户端反馈，用户端手动选择位置部署压力传感器；

步骤4：在分析结果为是时，接收步骤31中获取的手动操作区域中位置，在该位置部署压力传感器，控制切割设备以压力传感器感应到压力作为运行条件实时触发运行；

步骤5：通过校准系统对压力传感器及电控阻尼模组的运行逻辑进行配置，在切割设备运行时，实时对压力传感器及电控阻尼模组的运行数据进行记载，设定评价阈值，根据评价阈值评定运行数据相似度；

步骤6：设置实时记载的压力传感器及电控阻尼模组的运行数据均为三组，分析根据评价阈值评价的运行数据相似度是否不小于80%，在不小于80% 时，用户端手动选择是否根据当前运行数据控制切割设备自动运行，在小于80% 时根据校准系统对切割设备配置的运行逻辑在用户端手动操作切割设备时应用；

其中，步骤3及步骤4在执行时同步对电控阻尼模组进行部署，使电控阻尼模组部署于捕捉的功能工位中的运行区域中运行部件上，步骤3在判定结果为否时，在执行步骤32后结束。

如图1所示，步骤31执行时，在获取手动操作区域图像及功能工位运行区域图像阶段，同步对两组图像进行网格图层覆盖，通过网格图层覆盖将图像分割为面积大小相同的任意数量的图块，分割的图块即步骤31在执行时所捕捉的任意位置；

其中，图块在网格图层覆盖后的分割过程中的面积大小及数量根据用户端手动设定。

如图3所示，图中圆形外环即表示切割目标的截面，内环将切割截面分为内外两部分区域，并在图中标注了比例尺寸，在该图中设置圆形外环的直径为x，其作为设计模块5运行对切割截面轮廓进行配置逻辑的设计时，获取切割截面轮廓的等距闭环线条，根据等距闭环线条将切割截面区分为两部分区域的演示图像所展示。

综上而言，通过上述实施例中记载系统能够对切割设备的运行数据进行采集，进一步的通过压力传感器及阻尼器配置，使得切割设备在被工作人员手动操作的过程中，切割设备对切割目标的切割速度及力道能够得到实时的校准与控制，使得切割设备对切割目标的切割过程更加稳定，确保切割目标在更加均衡、安全的状态下完成切割工序，提升了切割目标切割成品的品质；

并且，系统在运行过程中，在对切割设备的切割速度及力道进行控制时，采用工作人员手动设定的方式进行设计，使得切割设备在被工作人员手动操作时，切割设备能够实时感应自身被工作人员操作时所接收的压力数值，进一步根据压力数值来控制阻尼器为切割设备带来操作阻力效果，达到控制切割设备对切割目标的切割速度与力道的目的，有助于切割目标切割面稳定成型，并且，还通过切割设备被系统控制运行的过程所采集的数据，提供切割设备一定程度的学习能力，借由压力传感器在切割设备初始运行状态首次感应的压力来判断工作人员的施力程度，以便于该切割设备进一步具备一定程度的用户群体分析功能，并根据用户群体的不同来智能匹配阻尼器运行配置逻辑，有效的提升了切割设备的适用性；

此外，实施例中记载的方法进一步的维护了系统运行的稳定，并且在该方法的步骤执行过程中还能够对切割设备上部署的压力传感器进行部署位置的优化，确保切割设备在工作人员手动操作时更加省力，且借此辅助系统对切割设备用户群体的分析，使系统分析结果更加准确，此外还进一步的通过切割设备运行数据的采集来控制切割设备，使切割设备能够根据工作人员的手动操作来模拟运行，自动的对切割目标进行持续切割的任务执行。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。