应用于激光刀模加工下的设备安全监控方法及系统与流程

本发明涉及工业自动化领域领域，尤其涉及一种应用于激光刀模加工下的设备安全监控方法及系统。

背景技术：

1、激光刀模加工下的设备安全监控是指使用各种监控技术和系统来确保激光刀模加工设备在运行过程中的安全性和稳定性。这包括监测设备的物理状态、加工参数、环境条件以及操作人员的操作行为，以便及时发现和预防潜在的安全风险和设备故障。

2、目前激光刀模加工下的设备安全监控主要通过使用温度、压力、光学等传感器监测激光刀模加工设备的工作状态来进行监测，这种方法只能对监测到的异常状态进行预警，无法根据现有的监测数据挖掘分析可能存在的安全风险，从而使得激光刀模加工下的设备安全监控效果不佳。

技术实现思路

1、本发明提供一种应用于激光刀模加工下的设备安全监控方法及系统，其主要目的在于提高对激光刀模加工下的设备安全监控效果。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种应用于激光刀模加工下的设备安全监控方法，包括：

3、获取激光刀模加工场景的监控需求，基于所述监控需求，获取所述激光刀模加工场景的激光功率，计算所述激光功率的稳定系数，当所述稳定系数符合预设的稳定阈值时，采集所述激光刀模加工场景的激光目标图像和切割路径；

4、识别所述激光目标图像的激光主体，识别所述激光主体的主体特征点，基于所述主体特征点，计算所述激光主体的变形系数；

5、识别所述激光刀模加工场景的激光设备参数和激光目标特征，基于所述激光设备参数、所述激光目标特征以及所述切割路径，利用训练好的路径分析模型分析所述激光刀模加工场景对应激光目标的序列切割路径，计算所述序列切割路径的路径偏移量；

6、识别所述激光刀模加工场景下的工业废气，计算所述工业废气的废气风险值；

7、基于所述变形系数、所述路径偏移量以及废气风险值，构建所述激光刀模加工场景的安全预警报告，基于所述安全预警报告执行所述激光刀模加工场景的安全监控。

8、可选地，所述计算所述激光功率的稳定系数，包括：

9、确定所述激光功率的时间节点；

10、计算所述时间节点对应激光功率的平均激光功率；

11、基于所述平均激光功率，计算所述激光功率的功率标准差；

12、基于所述平均激光功率和所述功率标准差，利用下述公式计算所述激光功率的稳定系数：

13、；

14、其中，表示激光功率的稳定系数，表示第个时间节点的激光功率，表示时间节点对应激光功率的平均激光功率，表示时间节点的数量，表示功率标准差。

15、可选地，所述识别所述激光目标图像的激光主体，包括：

16、确定所述激光主体的主体颜色范围；

17、基于所述颜色范围，对所述激光目标图像进行主体标记，得到标记图像；

18、将标记图像转化为二值化图像；

19、对所述二值化图像进行闭运算，得到闭运算图像；

20、提取所述闭运算图像的激光主体。

21、可选地，所述对所述二值化图像进行闭运算，得到闭运算图像，包括：

22、确定所述二值化图像的闭运算操作，其中，所述闭运算操作包括膨胀操作和腐蚀操作；

23、基于所述闭运算操作，利用下述公式对所述二值化图像进行闭运算，得到闭运算图像：

24、；

25、其中，表示闭运算图像，表示对二值化图像进行闭运算操作对应膨胀操作后的膨胀图像，表示对二值化图像进行闭运算操作对应腐蚀操作后的腐蚀图像，表示二值化图像，表示并运算。

26、可选地，所述基于所述主体特征点，计算所述激光主体的变形系数，包括：

27、标记所述激光主体的不同帧图像；

28、对所述不同帧图像对应主体特征点进行匹配，得到匹配主体特征点；

29、计算所述匹配主体特征点的位移向量；

30、基于所述位移向量，计算所述激光主体的变形系数。

31、可选地，所述计算所述序列切割路径的路径偏移量，包括：

32、建立所述序列切割路径和预设的参考切割路径的统一坐标轴；

33、将所述序列切割路径和所述参考切割路径集成至所述统一坐标轴中，得到统一序列切割路径和统一参考切割路径；

34、识别所述统一序列切割路径和所述统一参考切割路径的偏差点；

35、分析所述偏差点的偏差点属性；

36、基于所述偏差点属性，计算所述统一序列切割路径和所述统一参考切割路径的路径偏移量。

37、可选地，所述基于所述偏差点属性，计算所述统一序列切割路径和所述统一参考切割路径的路径偏移量，包括：

38、基于所述偏差点属性，分析所述序列切割路径对应偏差点的偏差点弧长、偏差点曲率以及偏差点切线方向角；

39、基于偏差点的偏差点弧长、偏差点曲率以及偏差点切线方向角，利用下述公式计算所述统一序列切割路径和所述统一参考切割路径的路径偏移量：

40、；

41、其中，统一序列切割路径和统一参考切割路径的路径偏移量，和分别表示统一序列切割路径和统一参考切割路径第个偏差点的偏差点弧长，和分别表示统一序列切割路径和统一参考切割路径第个偏差点的偏差点曲率，和分别表示统一序列切割路径和统一参考切割路径第个偏差点的偏差点切线方向角。

42、可选地，所述计算所述工业废气的废气风险值，包括：

43、识别所述工业废气的废弃成分，并确定所述废弃成分的化学属性；

44、通过所述化学属性，筛选所述废弃成分中的风险废弃成分；

45、分析所述风险废弃成分的成分特征；

46、基于所述成分特征，计算所述风险废弃成分的废气风险值。

47、可选地，所述基于所述成分特征，计算所述风险废弃成分的废气风险值，包括：

48、基于所述成分特征，识别所述风险废弃成分的成分浓度、扩散效率以及持续时间；

49、分析所述成分浓度和所述风险废弃成分的风险关联关系；

50、基于所述风险关联关系，确定所述成分浓度的浓度风险值；

51、基于所述浓度风险值、所述扩散效率以及持续时间，利用下述公式计算所述风险废弃成分的废气风险值：

52、；

53、其中，表示风险废弃成分的废气风险值，表示风险废弃成分的数量，表示第个风险废弃成分的浓度风险值，表示第个风险废弃成分的扩散效率，表示第个风险废弃成分的持续时间，表示当前环境对第个风险废弃成分的环境影响系数。

54、为了解决上述问题，本发明还提供一种应用于激光刀模加工下的设备安全监控系统，所述系统包括：

55、激光功率分析模块，用于获取激光刀模加工场景的监控需求，基于所述监控需求，获取所述激光刀模加工场景的激光功率，计算所述激光功率的稳定系数，当所述稳定系数符合预设的稳定阈值时，采集所述激光刀模加工场景的激光目标图像和切割路径；

56、变形系数分析模块，用于识别所述激光目标图像的激光主体，识别所述激光主体的主体特征点，基于所述主体特征点，计算所述激光主体的变形系数；

57、路径偏移计算模块，用于识别所述激光刀模加工场景的激光设备参数和激光目标特征，基于所述激光设备参数、所述激光目标特征以及所述切割路径，利用训练好的路径分析模型分析所述激光刀模加工场景对应激光目标的序列切割路径，计算所述序列切割路径的路径偏移量；

58、废气风险评估模块，用于识别所述激光刀模加工场景下的工业废气，计算所述工业废气的废气风险值；

59、场景安全监控模块，用于基于所述变形系数、所述路径偏移量以及废气风险值，构建所述激光刀模加工场景的安全预警报告，基于所述安全预警报告执行所述激光刀模加工场景的安全监控。

60、本发明通过计算所述激光功率的稳定系数可以量化激光输出功率的波动程度，确保激光刀模加工的质量和一致性提供数据依据；本发明当所述稳定系数符合预设的稳定阈值时，采集所述激光刀模加工场景的激光目标图像和切割路径可以后续的质量控制提供数据基础；进一步地，本发明通过识别所述激光目标图像的激光主体可以提高后期主体分析的效率；本发明通过计算所述序列切割路径的路径偏移量可以作为优化切割路径的基础，可选地，本发明通过计算所述工业废气的废气风险值可以有效的进行危害气体预防，从而提高了激光刀模加工的安全管理，最后，本发明基于所述变形系数、所述路径偏移量以及废气风险值，构建所述激光刀模加工场景的安全预警报告可以实时对激光刀模加工场景已经发生或者可能发生的异常进行预警，从而激光刀模加工场景的安全管理效果。因此本发明提出的应用于激光刀模加工下的设备安全监控方法及系统，可以提高对激光刀模加工下的设备安全监控效果。