CN109123999B - 一种自动理发系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动理发系统，通过红外扫描的方式实现对主体连通头发的三维模型的获取，再通过触感按压扫描的方式获取主体不带发的三维模型，然后通过算法重构两个模型得到一个能够区分头发和主体本身的模型，这样就可以保证后续理发系统的应用。通过对主体的在理发时的位姿进行捕捉，然后结合主体模型进行重构，也在主体移动的同时进行裁剪，将理发指令中的相对位置计算得到实际可以控制理发装置工作的绝对位置，这样一来就可以保证主体在移动的同时，实际调节理发装置的实际位置。

Description

一种自动理发系统

技术领域

本发明涉及理发系统,更具体地说，涉及一种自动理发系统。

背景技术

发型是一个人形象的重要组成部分，因此，理发也就显得非常具有技术性，通常，一个理发师需要经过专业的培训才能胜任理发的工作。同样的，顾客对于自己的发型也非常在意，因此，对理发师的要求也很高。

在日常生活中，顾客理发经常需要等待，且理发的时间也较长；更为糟糕的是在理发前顾客无法预知理发后的发型，经常导致顾客对理发的效果不满意。

所以公开号为CN106781063A公开了一种自动理发机系统及理发方法，其中自动理发机系统包括收费系统，用于理发收费；头部固定监测系统，用于监测顾客的头部是否固定；头型扫描系统，可扫描顾客的头型信息；数据编辑系统，可编辑发型信息；数据存储系统，存储数据编辑系统编辑的发型信息；发型数据处理系统，根据头型扫描系统扫描得到的顾客头型信息和数据存储系统中存储的发型信息，生成与顾客头型相适应的若干发型；效果显示系统，显示顾客理发后的效果；理发系统，对顾客进行理发。本技术方案的自动理发机系统可以实现自动理发，解决现有技术中理发等待时间长、理发耗时长的问题，而且，效果显示系统可以显示顾客理发后的效果，方便顾客选择自己喜爱的发型。

而上述发明对理发主体的情况依赖较大，而实际使用过程中，由于误差造成理发结果难以到达预期效果。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种自动理发系统，以解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自动理发系统，用于对主体上的头发进行裁剪，包括基座、头型读取子系统、中间处理子系统以及理发子系统；

所述头型读取子系统包括设置于所述基座上的头型读取装置，所述头型读取装置包括主体定位机构、第一头型建模机构以及第二头型建模机构，所述主体定位机构用于固定所述主体，所述第一头型建模机构包括设置于所述主体附近的红外扫描器，所述红外扫描器用于扫描所述主体并生成第一主体三维模型；所述第二头型建模机构包括设置于所述主体附近的触感反馈手，所述触感反馈手的端部在所述主体上沿预设的运动轨迹移动，移动过程中所述触感反馈手和所述主体之间的作用力在预设的受力范围值之间，根据所述触感反馈手在移动过程中的位姿建立主体的第二主体三维模型，所述头型读取子系统根据第一三维模型和第二三维模型构建主体的带发特征模型；

所述中间处理子系统用于接收所述带发特征模型并根据输入的目标发型信息生成理发裁剪信息，所述理发裁剪信息包括若干理发指令，所述理发指令包括相对裁剪位置信息，所述相对裁剪位置信息反映目标裁剪位置与所述主体的相对位置关系；

所述理发子系统包括设置于所述基座上的理发装置，所述理发装置设置有自动理发机构以及动态图像采集器，所述自动理发机构根据理发指令对主体上的头发进行裁剪，所述自动理发机构内形成有用于容纳主体的第一空间，所述动态图像采集器用于采集理发过程中主体的图像信息，所述理发子系统根据所述第一空间建立一理发坐标系，根据主体的图像信息实时更新带发特征模型在所述理发坐标系中的位姿信息；当自动理发机构执行一理发指令时，根据该理发指令中的相对裁剪位置信息以及此时的位姿信息生成绝对裁剪位置信息并根据所述绝对裁剪位置信息裁剪主体上的头发，所述绝对裁剪位置信息反映目标裁剪位置在所述理发坐标系中的位置。

进一步地，所述中间处理子系统还配置有一发型特征数据库，所述发型特征数据库用于存储发型信息，每一发型信息对应设置有发型条件，所述中间处理子系统根据接收到的带发特征模型筛选符合对应发型条件的发型信息，并从筛选得到的发型信息中确定所述的目标发型信息。

进一步地，还包括用户服务子系统，所述用户服务子系统配置有用户数据库，所述用户数据库用于存储用户信息，当所述述头型读取子系统生成一第二三维模型时，将所述第二三维模型存储至所述用户数据库并和该用户对应的用户信息关联，用户服务子系统可通过用户信息调用所述第二三维模型。

进一步地，所述触感反馈手包括若干机械旋转轴，每一机械旋转轴均设置有角度反馈单元，所述角度反馈单元用于检测所对应的机械旋转轴的转动角度以生成角度反馈信息，并根据所述角度反馈信息确定所述触感反馈手的位姿。

进一步地，所述触感反馈手的端部设置有压力检测单元，所述压力检测单元用于检测所述触感反馈手和所述主体之间的作用力。

进一步地，所述头型读取装置还包括预处理机构，所述预处理机构包括加湿机构，所述加湿机构用于加湿所述主体上的头发。

进一步地，所述动态图像采集器至少包括五个图像采集端，每一图像采集端独立采集所述主体的图像信息，所述图像采集端分别设置于所述主体的前侧、后侧、左侧、右侧以及上方。

进一步地，所述触感反馈手设置有蠕力阻尼器，所述蠕力阻尼器受到由所述触感反馈手的端部作用的压力时形变收缩以使所述触感反馈手和所述主体之间的作用力在预设的受力范围值之间，所述蠕力阻尼器上设置有用于检测蠕力阻尼器形变量的形变采集单元，根据所述形变采集单元的反馈信息确定所述触感反馈手的位姿。

进一步地，所述红外扫描器包括五个红外采集端，所述红外采集端用于采集所述主体的形状信息，所述红外采集端分别设置于所述主体的前侧、后侧、左侧、右侧以及上方。

进一步地，所述红外采集端包括红外采集单元、红外采集轨道以及采集驱动件，所述采集驱动件用于带动所述红外采集单元在所述红外采集轨道上运动以采集主体对应侧面的形状。

本发明技术效果主要体现在以下方面：通过红外扫描的方式实现对主体连通头发的三维模型的获取，再通过触感按压扫描的方式获取主体不带发的三维模型，然后通过算法重构两个模型得到一个能够区分头发和主体本身的模型，这样就可以保证后续理发系统的应用。通过对主体的在理发时的位姿进行捕捉，然后结合主体模型进行重构，也在主体移动的同时进行裁剪，将理发指令中的相对位置计算得到实际可以控制理发装置工作的绝对位置，这样一来就可以保证主体在移动的同时，实际调节理发装置的实际位置。

附图说明

图1：本发明的一种自动理发系统的系统架构原理图；

图2：本发明的一种自动理发系统的头型读取子系统架构图；

图3：本发明的一种自动理发系统的头型读取子系统的装置结构示意图；

图4：本发明的一种自动理发系统的中间处理子系统的架构原理图；

图5：本发明的一种自动理发系统的理发子系统的架构原理图；

图6：本发明的一种自动理发系统的理发子系统的装置示意图。

附图标记：100、头型读取子系统；110、主体定位机构；111、膨胀气囊；112、定位检测单元；120、第一头型建模机构；121、红外采集轨道；122、红外采集单元；123、红外驱动件；130、第二头型建模机构；131、触感反馈手；132、蠕力阻尼器；140、加湿机构；200、中间处理子系统；210、用户服务子系统；220、发型特征数据库；300、理发子系统；310、自动理发机构；311、多轴机械臂；312、理发件；320、动态图像采集器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

一种自动理发系统，用于对主体上的头发进行裁剪，包括基座、头型读取子系统100、中间处理子系统200以及理发子系统300；

头型读取子系统100，所述头型读取子系统100包括设置于所述基座上的头型读取装置，而一般的对主体的头型进行三维建模，都是无法区分主体本体和主体上的头发，这样就造成了难以实现智能裁剪，而如果三维模型中可以确定头发的区域，就可以确定哪里是可以裁剪的部分，这样一来，就可以直接进行裁剪。所述头型读取装置包括主体定位机构110、第一头型建模机构120以及第二头型建模机构130，所述主体定位机构110用于固定所述主体，主体定位机构110包括有膨胀气囊111以及定位检测单元112，当所述主体位于所述定位检测单元112时，所述膨胀气囊111工作以固定所述主体。而主体定位机构110包括定位支架，定位支架上有用于放置所述主体下颚的容置槽，然后容置槽的上方两侧具有膨胀气囊111，而当主体的下颚放置于所述容置槽内部时，两侧的膨胀气囊111膨胀就可以限制主体的转动，而当主体固定完成后，对主体进行扫描就可以确定主体模型，需要说明的是，主体的模型被固定部分可以不用获取（不影响到剪发操作），所述第一头型建模机构120包括设置于所述主体附近的红外扫描器，所述红外扫描器用于扫描所述主体并生成第一主体三维模型，如图所示，所述红外扫描器包括五个红外采集端，所述红外采集端用于采集所述主体的形状信息，所述红外采集端分别设置于所述主体的前侧、后侧、左侧、右侧以及上方。所述红外采集端包括红外采集单元122、红外采集轨道121以及采集驱动件，所述采集驱动件用于带动所述红外采集单元122在所述红外采集轨道121上运动以采集主体对应侧面的形状，每个红外采集单元122都是由若干红外测距传感器阵列组成的，这样通过电动件带动，就可以构建一个主体的模型（这个主体的模型是带主体上的头发的，由于头发对红外光的遮挡）；如图所示，所述第二头型建模机构130包括设置于所述主体附近的触感反馈手131，所述触感反馈手131的端部在所述主体上沿预设的运动轨迹移动，移动过程中所述触感反馈手131和所述主体之间的作用力在预设的受力范围值之间，根据所述触感反馈手131在移动过程中的位姿建立主体的第二主体三维模型，所述头型读取子系统100根据第一三维模型和第二三维模型构建主体的带发特征模型。所述触感反馈手131包括若干机械旋转轴，每一机械旋转轴均设置有角度反馈单元，所述角度反馈单元用于检测所对应的机械旋转轴的转动角度以生成角度反馈信息，并根据所述角度反馈信息确定所述触感反馈手131的位姿。所述触感反馈手131的端部设置有压力检测单元，所述压力检测单元用于检测所述触感反馈手131和所述主体之间的作用力。所述触感反馈手131设置有蠕力阻尼器132，所述蠕力阻尼器132受到由所述触感反馈手131的端部作用的压力时形变收缩以使所述触感反馈手131和所述主体之间的作用力在预设的受力范围值之间，所述蠕力阻尼器132上设置有用于检测蠕力阻尼器132形变量的形变采集单元，根据所述形变采集单元的反馈信息确定所述触感反馈手131的位姿。首先通过机械转轴联动的方式是可以实现角度和位姿的变化，而具体通过步进电机带动，优选的，设置两个触感反馈手131在主体的顶部，而通过多个机械转轴配合是可以实现在主体上的任意位置移动的，而需要说明的是，触感反馈手131上设置的蠕力阻尼器132，是本设计的一个关键点之一，由于蠕力阻尼器132是具有轴向形变以及承担形变力的作用的，所以触感反馈手131在工作时需要遵循保持蠕力阻尼器132的形变量在可控的范围，而这样一来就可以保证触感反馈手131始终与主体接触，而需要说明的是，预设的运动轨迹不包括膨胀气囊111在的区域，优选地也应该避免人体的五官区域等与理发结果无关的区域。而通过实时的触感反馈手131的位姿（位置和姿态，姿态通过判断蠕力阻尼器132的形变量以及机械旋转轴的转动角度获得），就可以构建整个主体的不带头发的模型，而通过第一三维模型和第二三维模型关联就可以建立主体的带发特征模型，而这个模型不仅可以得到整个主体三维模型，可以在三维模型中区分主体本体与主体上的头发的区域。

在另一个实施例中，还包括用户服务子系统210，所述用户服务子系统210配置有用户数据库，所述用户数据库用于存储用户信息，当所述述头型读取子系统100生成一第二三维模型时，将所述第二三维模型存储至所述用户数据库并和该用户对应的用户信息关联，用户服务子系统210可通过用户信息调用所述第二三维模型。用户服务子系统210的设置，由于第二三维模型具有确定性，所以单次获取后，第二次就不用重复获取第二三维模型，更加简单便利。

所述头型读取装置还包括预处理机构，所述预处理机构包括加湿机构140，所述加湿机构140用于加湿所述主体上的头发。由于每个用户的原有发型可能不同，而奇特的发型非常可能会影响裁剪，所以需要对主体上的头发进行加湿，同时进行梳理，梳理可以由工作人员进行完成。

首先区别于一般的理发系统，需要固定主体进行理发，本发明的理发系统通过图像识别结合对模型的跟踪就可以实现理发。

所述中间处理子系统200用于接收带发特征模型并根据输入的目标发型信息生成理发裁剪信息，所述带发特征模型为主体的三维模型，所述理发裁剪信息包括若干理发指令，所述理发指令包括相对裁剪位置信息，所述相对裁剪位置信息反映目标裁剪位置与所述主体的相对位置关系；首先一般而言，都是先建立主体的三维模型，然后根据三维模型以及对应的目标发型信息生成理发的理发裁剪信息，而理发裁剪信息则包括若干个理发指令，而理发子系统300根据理发指令对主体上的头发进行裁剪。

所述理发子系统300包括设置于所述基座上的理发装置，所述理发装置设置有自动理发机构310以及动态图像采集器320，所述自动理发机构310根据理发指令对主体上的头发进行裁剪，所述自动理发机构310内形成有用于容纳主体的第一空间，所述动态图像采集器320用于采集理发过程中主体的图像信息，所述理发子系统300根据所述第一空间建立一理发坐标系，根据主体的图像信息实时更新带发特征模型在所述理发坐标系中的位姿信息；当自动理发机构310执行一理发指令时，根据该理发指令中的相对裁剪位置信息以及此时的位姿信息生成绝对裁剪位置信息并根据所述绝对裁剪位置信息裁剪主体上的头发，所述绝对裁剪位置信息反映目标裁剪位置在所述理发坐标系中的位置。理发子系统300包括理发装置，所述自动理发机构310包括多轴机械臂311以及设置在多轴机械臂311上的理发件312，所述多轴机械臂311根据所述绝对裁剪位置信息带动理发件312运动。所述理发件312包括电推和电动剪刀。所述理发指令还包括相对裁剪角度信息，所述相对裁剪角度信息反映所述理发件312相对所述主体的裁剪角度，当自动理发机构310执行一理发指令时，根据该理发指令中的相对裁剪角度信息以及此时的位姿信息生成绝对裁剪角度信息并根据所述绝对裁剪角度信息裁剪主体上的头发，所述绝对裁剪角度信息反映理发件312在所述理发坐标系中的角度。首先对理发自动理发的原理做出简述，由于自动理发是目前较为成熟的技术，就具体不做赘述，而是通过输入位置以及角度就可以控制其对主体上的头发进行清理，而本发明的核心在于，通过图像信息对主体的位置进行定位，而就可以将相对位置转化成绝对位置，从而起到一个校准的作用，原理如下：首先理发指令得到的势必是一个相对位置信息也就是带发特征模型和裁剪位置的相对位置关系，而根据这个相对位置关系，如果主体发生移动，那实际裁剪位置也会发生变化，所以根据图像采集以及人像跟踪算法对主体的位姿进行重新判断，然后实时对模型进行重构然后就可以得到绝对裁剪位置，从而进行裁剪。所述理发指令还包括相对裁剪角度信息，所述相对裁剪角度信息反映所述理发件312相对所述主体的裁剪角度，所述自动理发步骤还包括当自动理发机构310执行一理发指令时，根据该理发指令中的相对裁剪角度信息以及此时的位姿信息生成绝对裁剪角度信息并根据所述绝对裁剪角度信息裁剪主体上的头发，所述绝对裁剪角度信息反映理发件312在所述理发坐标系中的角度。原理与确定位置的方法相同，在此不做赘述。

所述中间处理子系统200还配置有一发型特征数据库220，所述发型特征数据库220用于存储发型信息，每一发型信息对应设置有发型条件，所述中间处理子系统200根据接收到的带发特征模型筛选符合对应发型条件的发型信息，并从筛选得到的发型信息中确定所述的目标发型信息。通过这样设置，可以对目标发型进行存储，起到一个存储发型信息的效果，由于每一发型信息对原有发型以及原有的主体头型的要求不同，由于模型是量化结果，所以可以进行计算筛选，从而得到符合条件的发型，然后用户根据选择符合条件的发型就可以得到目标发型。

所述动态图像采集器320至少包括五个图像采集端，每一图像采集端独立采集所述主体的图像信息，所述图像采集端分别设置于所述主体的前侧、后侧、左侧、右侧以及上方。保证检测方向的全面，提高定位的精度。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种自动理发系统，用于对主体上的头发进行裁剪，其特征在于：包括基座、头型读取子系统、中间处理子系统以及理发子系统；

所述头型读取子系统包括设置于所述基座上的头型读取装置，所述头型读取装置包括主体定位机构、第一头型建模机构以及第二头型建模机构，所述主体定位机构用于固定所述主体，所述第一头型建模机构包括设置于所述主体附近的红外扫描器，所述红外扫描器用于扫描所述主体并生成第一主体三维模型；所述第二头型建模机构包括设置于所述主体附近的触感反馈手，所述触感反馈手的端部在所述主体上沿预设的运动轨迹移动，移动过程中所述触感反馈手和所述主体之间的作用力在预设的受力范围值之间，根据所述触感反馈手在移动过程中的位姿建立主体的第二主体三维模型，所述头型读取子系统根据第一三维模型和第二三维模型构建主体的带发特征模型；

所述中间处理子系统用于接收所述带发特征模型并根据输入的目标发型信息生成理发裁剪信息，所述理发裁剪信息包括若干理发指令，所述理发指令包括相对裁剪位置信息，所述相对裁剪位置信息反映目标裁剪位置与所述主体的相对位置关系；

所述理发子系统包括设置于所述基座上的理发装置，所述理发装置设置有自动理发机构以及动态图像采集器，所述自动理发机构根据理发指令对主体上的头发进行裁剪，所述自动理发机构内形成有用于容纳主体的第一空间，所述动态图像采集器用于采集理发过程中主体的图像信息，所述理发子系统根据所述第一空间建立一理发坐标系，根据主体的图像信息实时更新带发特征模型在所述理发坐标系中的位姿信息；当自动理发机构执行一理发指令时，根据该理发指令中的相对裁剪位置信息以及此时的位姿信息生成绝对裁剪位置信息并根据所述绝对裁剪位置信息裁剪主体上的头发，所述绝对裁剪位置信息反映目标裁剪位置在所述理发坐标系中的位置。

2.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述中间处理子系统还配置有一发型特征数据库，所述发型特征数据库用于存储发型信息，每一发型信息对应设置有发型条件，所述中间处理子系统根据接收到的带发特征模型筛选符合对应发型条件的发型信息，并从筛选得到的发型信息中确定所述的目标发型信息。

3.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，还包括用户服务子系统，所述用户服务子系统配置有用户数据库，所述用户数据库用于存储用户信息，当所述头型读取子系统生成一第二三维模型时，将所述第二三维模型存储至所述用户数据库并和该用户对应的用户信息关联，用户服务子系统可通过用户信息调用所述第二三维模型。

4.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述触感反馈手包括若干机械旋转轴，每一机械旋转轴均设置有角度反馈单元，所述角度反馈单元用于检测所对应的机械旋转轴的转动角度以生成角度反馈信息，并根据所述角度反馈信息确定所述触感反馈手的位姿。

5.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述触感反馈手的端部设置有压力检测单元，所述压力检测单元用于检测所述触感反馈手和所述主体之间的作用力。

6.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述头型读取装置还包括预处理机构，所述预处理机构包括加湿机构，所述加湿机构用于加湿所述主体上的头发。

7.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述动态图像采集器至少包括五个图像采集端，每一图像采集端独立采集所述主体的图像信息，所述图像采集端分别设置于所述主体的前侧、后侧、左侧、右侧以及上方。

8.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述触感反馈手设置有蠕力阻尼器，所述蠕力阻尼器受到由所述触感反馈手的端部作用的压力时形变收缩以使所述触感反馈手和所述主体之间的作用力在预设的受力范围值之间，所述蠕力阻尼器上设置有用于检测蠕力阻尼器形变量的形变采集单元，根据所述形变采集单元的反馈信息确定所述触感反馈手的位姿。

9.如权利要求1所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述红外扫描器包括五个红外采集端，所述红外采集端用于采集所述主体的形状信息，所述红外采集端分别设置于所述主体的前侧、后侧、左侧、右侧以及上方。

10.如权利要求9所述的一种自动理发系统，其特征在于，所述红外采集端包括红外采集单元、红外采集轨道以及采集驱动件，所述采集驱动件用于带动所述红外采集单元在所述红外采集轨道上运动以采集主体对应侧面的形状。

Images