CN104711785A - 一种基于视觉控制的电脑花样机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉控制的电脑花样机，涉及工业缝纫机领域。包括机床主体(5)，能用于输入缝纫加工的控制参数的操作面板(6)，用于启动加工或者停止加工的脚踏控制器(7),用于图像处理和系统控制的控制机箱(9)，还包括视觉识别装置，该视觉识别装置用于对待缝合的裁片进行拍照，所述控制机箱(9)同时与所述操作面板(6)、机床主体(5)以及视觉识别装置相电连接，以对视觉识别装置拍摄的图像进行图像处理，并结合缝纫加工的控制参数控制机床主体进行缝合。本发明装置能生成与各个裁片相一一对应的缝合路径的数据文件，根据该缝合路径自动缝合，可解决现有技术中需要制板、以及缝纫质量不能满足要求的问题。

Description

一种基于视觉控制的电脑花样机

技术领域

本发明属于工业缝纫机领域，更具体地，涉及一种基于视觉控制的电脑花样机，该电脑花样机与一般电脑花样机相比,在缝制作业的准备阶段，能够获取需要缝合的裁片的缝合路径，并进行自动缝合工作。

背景技术

电脑花样机广泛适用于各种手袋、鞋服、箱包等的图案缝纫制备中，使用电脑花样机不仅可以减少生产工人，解决招工难的问题，而且可以增加生产数量，并可提高产品质量和生产效率。电脑花样机虽然有众多的优点，但还是不能很好的满足使用者的需求。

目前，利用现有电脑花样机进行缝合的工序相对较多，(1)前期需要进行CAD制图和CAM制板过程，该制图和制板过程需要大量的人力、物力投入；(2)后续的加工过程还需要通过模板定位进行缝纫，没有考虑裁片不规则误差和布料柔性等因素，难以进一步提高缝纫质量，不符合缝纫质量越来越高的发展趋势。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于视觉控制的电脑花样机，其目的在于通过视觉识别装置获得裁片的图像，并生成与各个裁片相一一对应的缝合路径的数据文件，根据该缝合路径自动缝合，由此解决现有技术中需要制板、以及缝纫质量不能满足要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于视觉控制的电脑花样机，其特征在于，包括：

机床主体，能用于输入缝纫加工的控制参数的操作面板，用于启动加工或者停止加工的脚踏控制器，用于图像处理和系统控制的控制机箱，用于对待缝合的裁片进行拍照的视觉识别装置，所述控制机箱同时与所述操作面板、机床主体以及视觉识别装置相电连接；

所述控制机箱包括图像处理单元和系统控制单元，所述图像处理单元用于对裁片图像进行边缘提取从而获得边缘信息，并结合边缘信息和缝纫加工的控制参数生成缝合路径文件，所述缝合路径文件用于输入给所述系统控制单元，以控制机床主体进行缝纫加工。

进一步的，其还包括裁片固定装置，该裁片固定装置位于机床主体的工作台上，所述裁片固定装置在该工作台上具有两个工作位，其中一个工作位用于固定待缝合的裁片以方便该裁片被拍照，另一个工作位用于将固定的裁片进行缝合。

进一步的，所述视觉识别装置包括工业照相机和灯光单元，所述工业照相机固定在裁片固定装置上方，所述灯光单元具有多个，多个所述灯光单元呈包围状围绕在所述工业照相机下方，用于对被拍照的裁片进行打光以拍摄获得清晰完整的裁片图像。

进一步的，所述工业照相机固定在裁片固定装置上方1m～1.5m处。

进一步的，还包括交换装置，其安装在机床主体的工作台上，用于使裁片固定装置在两个工作位间的进行互换。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、视觉识别装置对裁片进行拍照，控制机箱中的图像处理单元对裁片的图像进行处理，控制机箱结合缝纫加工的控制参数和对图像处理获得的缝合路径的数据文件，控制缝纫加工。根绝裁片的图像得到对应的缝合路径数据文件，从而能灵活自动的调整缝合路径，保证了缝合质量，从根本上脱离了现有技术需要制板，并根据模板定位才进行缝纫的技术限制，也因此从根本上克服了裁片不规则、布料柔性等因素造成的缝合质量问题，本发明装置能迎合缝纫质量越来越高的发展趋势。

2、裁片固定装置在工作台上具有两个工作位，其中一个工作位用于固定待缝合的裁片以方便该裁片被拍照，另一个工作位用于将固定的裁片进行缝合。两个工作位同时工作，提高了缝纫加工的工作效率。

3、工业照相机固定在裁片固定装置上方1m～1.5m，该距离既能保证工作人员的工作空间，也能保证拍摄获得裁片的图像大小合适，边缘清晰。

附图说明

图1是本发明实施例中的新型电脑花样机的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-工业照相机    2-射灯        3-固定装置

4-交换装置      5-机床主体    6-操作面板

7-脚踏控制器    8-控制总线    9-控制机箱

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例中的新型电脑花样机的结构示意图，其包括视觉识别装置，用于固定裁片的裁片固定装置3，裁片固定装置3具有A、B两个工作位，还包括用于将裁片固定装置进行工作位A和工作位B间交换的交换装置4，工业缝纫机的机床主体5，操作面板6，脚踏控制器7，控制总线8以及控制机箱9。

本实施例中，视觉识别装置包括工业照相机1和灯光单元，灯光单元更具体为射灯2，射灯2具有多个，其位于工业照相机下方，本发明对射灯的个数不进行具体限定。工业照相机固定在裁片固定装置3的上方。多个射灯呈包围状围绕在工业照相机1下方，工业照相机1与机床主体5的工作台保持相对固定的位置关系。视觉识别装置通过传输线连接到控制机箱9上，用于将拍摄获得的裁片图像传输到控制机箱。

具体的，工业照相机1在机床工作台上方的高度高于工作台1米～1.5米，这样既能拍出清晰的图像，又不会妨碍到工作台上操作人员的正常工作。射灯2位于工业照相机下方四周，当需要拍摄裁片图像时，射灯可根据需求在控制机箱的控制下适时的对裁片进行不同角度的打光，进而获取边缘清晰可见，上下层分层明显的裁片边缘图像。

具体的，控制机箱9包括图像处理单元和系统控制单元。图像处理单元用于对待缝合的裁片进行图像处理，并结合缝纫控制参数生成缝合路径数据文件并传输给控制机箱中的系统控制单元，系统控制单元控制机床主体进行缝合工作。控制机箱9与对机床主体5通过传输线连接，控制机箱9用于对机床主体5进行控制，使机床主体高效、精准的完成裁片缝合加工。

作为本发明的一个优选实施例，譬如图像处理单元生成缝合路径数据文件的过程如下：

(1)对获取的裁片图像进行边缘提取，获取裁片的边缘。边缘提取具体为：对所述裁片图像依次进行高斯滤波处理、数字图像求梯度处理和非极大值抑制法处理，然后进行canny算法的双阈值法处理，从而获取图像边缘。应用高斯滤波处理、数字图像求梯度处理和非极大值抑制处理主要是为了获得边缘候选点的灰度图。应用canny算法时，通过选取参数值，可以使图像边缘信息最优。canny算法的双阈值包括高阈值和低阈值。在获得的边缘候选点的灰度图中，灰度值高于高阈值的像素点被标记为强边缘，灰度值低于低阈值的像素点灰度被置零，灰度值介于高阈值和低阈值之间的像素点被标记为弱边缘。根据canny算法的最优边缘原则，最终的边缘点包括所有被标记为强边缘的像素点和被标记为弱边缘且与强边缘有连通关系的像素点，这些像素点被认为组成了裁片边缘，提取这些点后即获得了裁片边缘的图像。

(2)根据理想范围对获得的边缘进行判断，以获得边缘落在理想范围内的可缝合裁片。理想范围是指标准裁片的尺寸公差带覆盖的环状区域。如果边缘的像素点有落在该环状区域之外的，则进行报警以提醒更换裁片，如果边缘的像素点全部落在该环状区域之内，则认定其为可缝合裁片。

尺寸公差属于缝纫控制参数，可以通过操作面板6输入。

(3)由于前面获取的图像边缘会有间断或多重边缘重合的现象，为了保证后续的加工路径的顺利生成，需要对提取获得的边缘图像进行处理。处理主要包括两个方面：一是进行多重边缘单一化处理来用于防止多重缝合路径的产生，二是进行断点填补处理以修复由于前期处理造成的边缘信息丢失。这样处理是为了获得单一、连续的边缘。

(4)由于真正的缝合路径并不是沿着裁片的真实边缘进行，而是沿着真实边缘向裁片内部缩进一定尺寸所形成的缝合边缘进行缝合的，这就要求对处理好的边缘图像进行一个缩进或者扩张的处理，以获得实际缝纫边缘来满足加工路径的需求。通过缩进获得缝纫边缘的过程为：让指定半径且和裁片图像边缘内切的圆沿着裁片图像边缘转动一周，圆心通过的路径即为实际缝合所需的边缘路径。扩张的处理是将让指定半径且和裁片图像边缘外切的圆沿着裁片图像边缘转动一周，圆心通过的路径即为实际缝合所需的边缘路径。

指定半径的圆的大小也属于缝纫控制参数，也可以通过操作面板6输入。

(5)当前面获取的边缘图像不存在于实际工作台的空间坐标系而是存在人为制定的坐标系中时，需要将构建的缝合路径的像素点进行坐标化，以使缝合路径的像素点坐标值是在实际工作台上的空间坐标系中。可以把边缘像素点的坐标提取出来，利用人为制定的坐标系与世界坐标系的关系，通过坐标变换把缝合路径坐标值变换为世界坐标系的坐标值，也就是将边缘的图像坐标值变换为实际工作台上的空间坐标值。

(6)对获得的缝合路径的像素点的坐标化图进行解码，生成数字控制系统能够识别的缝合路径数据文件，就获得了裁片缝合路径，即可进行缝合。

本发明中新型电脑花样机的图像处理单元可以集成图像处理的软件，从而能快速、稳定并且批量获得裁片边缘图像。

具体的，操作面板6通过传输线连接到控制机箱9上，用于用户在缝纫加工前对缝纫加工工作的各项加工要求的控制，用户可通过操作面板输入各项控制参数，该参数经传输线传输至控制箱9并由控制箱9对机床主体进行控制，也可通过控制面板查看实际缝合工作的效果。

脚踏控制器7用于控制电脑花样机的工作与停止，脚踏控制器7通过控制总线8与控制机箱9进行连接。本发明中，将手控开关转移到脚控，成分考虑了人与机器之间的联系，解放操作人员的双手，可提高工作效率。具体的，踩下脚踏控制器7开关后，视觉识别装置就对工作位A的裁片进行拍照、后续的图像处理以及缝合工作。

交换装置4用于交换已完成缝合工作的裁片固定装置和待进行缝合的裁片固定装置，该交换装置通过传输线与控制机箱9连接，在控制机箱9的控制下将工作位A、B位置处的裁片固定装置进行交换，该交换装置4安装在加工台上，把A处未缝合的裁片固定装置交换到工作位B处进行裁片缝合加工工作，把工作位B处已完成缝合的裁片固定装置交换到工作位A处，便于操作人员取出并更换新的未缝合的裁片或者新的裁片固定装置。两个裁片固定装置交替工作可提高电脑花样机的工作效率。

本发明的新型电脑花样机工作过程为：工作人员在工作位A处安装裁片固定装置3，接着踩下脚踏控制器开关，视觉识别装置将自动对裁片进行拍照并获得裁片图像，并且视觉识别装置将获取的裁片图像传输给控制机箱中的图像处理单元，图像处理单元对裁片图像进行边缘提取、断点填补和多重边缘单一化处理、并根据缝纫要求构建实际缝合路径、生成缝合路径数据文件并传输给控制机箱中的系统控制单元。工作位A处的固定装置在结束拍照后由交换装置移动到工作位B，系统控制单元控制机床主体进行缝合，缝合工作发生在工作位B处。在工作位B处发生缝合的同时，工作位A处空置，工作人员可在工作位A处安装下一个固定了裁片的裁片固定装置。在工作位B完成缝合工作后，工作人员再次踩下脚踏控制器开关，视觉识别装置再次对工作位A处的裁片固定装置的裁片进行拍照，拍照工作结束并且工作位B处的缝合工作也结束后，交换装置将工作位A、工作位B处的裁片固定位置互换，待加工的裁片由工作位A移动到工作位B，完成缝合的裁片由工作位B移动待工作位A，便于工作人员取下，再次更换待缝合的裁片，就完成了一个裁片的缝制工作。大量的缝制工作按照此顺序不断的进行。本发明的新型电脑花样机需要两个裁片固定装置进行工作，一个用于固定待缝合的裁片，另一个用于固定正在进行缝合的裁片。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于视觉控制的电脑花样机，其特征在于，包括：

机床主体(5)，能用于输入缝纫加工的控制参数的操作面板(6)，用于启动加工或者停止加工的脚踏控制器(7)，用于图像处理和系统控制的控制机箱(9)，用于对待缝合的裁片进行拍照的视觉识别装置，所述控制机箱(9)同时与所述操作面板(6)、机床主体(5)以及视觉识别装置相电连接；

所述控制机箱(9)包括图像处理单元和系统控制单元，所述图像处理单元用于对裁片图像进行边缘提取从而获得边缘信息，并结合边缘信息和缝纫加工的控制参数生成缝合路径文件，所述缝合路径文件用于输入给所述系统控制单元，以控制机床主体(5)进行缝纫加工。

2.如权利要求1所述的一种基于视觉控制的电脑花样机，其特征在于，其还包括裁片固定装置(3)，该裁片固定装置位于机床主体(5)的工作台上，所述裁片固定装置在该工作台上具有两个工作位，其中一个工作位用于固定待缝合的裁片以方便该裁片被拍照，另一个工作位用于将固定的裁片进行缝合。

3.如权利要求2所述的一种基于视觉控制的电脑花样机，其特征在于，所述视觉识别装置包括工业照相机(1)和灯光单元，所述工业照相机固定在裁片固定装置(3)上方，所述灯光单元具有多个，多个所述灯光单元呈包围状围绕在所述工业照相机下方，用于对被拍照的裁片进行打光以拍摄获得清晰完整的裁片图像。

4.如权利要求3所述的一种基于视觉控制的电脑花样机，其特征在于，所述工业照相机(1)固定在裁片固定装置(3)上方1m～1.5m处。

5.如权利要求2所述的一种基于视觉控制的电脑花样机，其特征在于，还包括交换装置(4)，其安装在机床主体(5)的工作台上，用于使裁片固定装置(3)在两个工作位间的进行互换。