CN109671123B - 一种基于单目视觉的鞋底喷胶设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于单目视觉的鞋底喷胶设备，包括传送带装置、视觉装置、机械手装置以及控制系统；本发明还提供一种基于单目视觉的鞋底喷胶方法，包括以下设备调试、获取图像、图像处理、获取测量坐标、提取轨迹点位、坐标变换和喷胶动作等步骤；本发明的设备及方法采用单目相机代替现有的双面视觉系统，成本相对较低，且结合了三维视觉测量检测速度快和机器人喷胶效率高、通用性强的优点，对任意鞋码尺寸、鞋形轮廓，都可以快速完成施胶工作，其施胶质量符合制鞋工艺的要求，节省了人工，降低了工人劳动强度及化学粘接剂对人体可能产生的损害。

Description

一种基于单目视觉的鞋底喷胶设备及方法

技术领域

本发明涉及一种喷胶设备及方法，尤其是一种基于单目视觉的鞋底喷胶设备及方法。

背景技术

在制鞋工艺中，施胶操作的好坏一直都是决定鞋子质量的重要因素。随着制鞋工业的自动化程度提高，制鞋施胶操作正逐步由自动化设备代替原来的人工。利用自动化设备来进行制鞋施胶工作，其工作方式根据施胶轨迹生成方式的不同，主要分为施胶轨迹匹配生成和在线自动生成两种类型，前者通过特征来匹配调用已有的施胶轨迹，由于现在鞋子样式以及材料的多样化，采取这种方式比较耗费时间和精力；后者通过在线测量自动生成施胶轨迹，广泛应用在制鞋工业自动化生产等领域中。

目前市场上的鞋底喷胶设备普遍采用双目视觉系统来自动生产施胶轨迹，成本相对较高；同时，目前市场上的鞋底喷胶设备在进行喷胶时通常会有部分胶液呈雾状飞散，这些胶液容易粘附在视觉系统的镜头上，影响视觉系统的拍照质量，进而影响喷胶质量；此外，前市场上的鞋底喷胶设备通常仅设置有一个喷枪，容易出现漏胶现象，进而影响喷胶质量，或者需要对同一鞋底进行多次喷胶，效率相对较低。

有鉴于此，本申请人对鞋底喷胶设备及方法进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本相对较低的基于单目视觉的鞋底喷胶设备及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于单目视觉的鞋底喷胶设备，包括传送带装置、设置在所述传送带装置上的视觉装置、位于所述传送带装置旁的机械手装置以及分别与所述传送带装置、所述视觉装置和所述机械手装置通讯连接的控制系统，所述传送带装置的电机上设置有编码器，所述视觉装置包括设置在所述传送带装置的机架上的支架以及分别安装在所述支架上的单目相机和线激光器，所述单目相机与所述线激光器发出的光束在所述传送带装置的传送面上所形成的线条之间的间距以及所述机械手装置在所述传送带装置的传送面上的投影位置与所述线激光器发出的光束在所述传送带装置的传送面上所形成的线条之间的间距都为定值，所述机械手装置上安装有喷胶组件。

作为本发明的一种改进，所述单目相机和所述线激光器沿着所述传送带装置的传送方向依次布置，所述单目相机相对于所述线激光器靠近所述机械手装置，且所述单目相机的镜头位于所述单目相机背离所述机械手装置的一侧。

作为本发明的一种改进，所述传送带装置为直线式传送带装置，所述机械手装置为六关节串联机械手装置。

作为本发明的一种改进，所述喷胶组件包括连接座以及分别固定连接在所述连接座上的立面喷枪和中心喷枪，所述立面喷枪和所述中心喷枪之间呈八字形布置。

一种基于单目视觉的鞋底喷胶方法，包括以下步骤：

S1，设备调试，将线激光器、单目相机和机械手装置沿着传送带装置的传送方向依次设置，所述传送带装置的电机上设置有编码器，对所述线激光器的激光平面以及所述单目相机的内参数和外参数进行标定，同时以所述单目相机为基准建立测量坐标系，以所述机械手装置为基准建立喷胶坐标系，获得标定结果数据以及所述测量坐标系和所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵；

S2，获取图像，在所述传送带装置工作时依次将鞋底放置在所述传送带装置的传送面上，且各鞋底的朝向相同，同时所述单目相机对所述线激光器发出的光束与所述传送带装置的传送面之间的交界位置进行连续拍照，获得图像，同时根据所述编码器获取两次连续拍照过程中所述传送带装置的编码数据；

S3，图像处理，对步骤S2中获得的图像进行处理获得图像中的激光条纹，根据所述激光条纹判断图像中是否为存在鞋底影像的鞋底图像，同时判断所述鞋底图像是否为鞋底头帧图像或鞋底尾帧图像；

S4，获取测量坐标，在所述鞋底图像上提取所述激光条纹两侧的最高点为目标像素点，根据所述标定结果数据将所述目标像素点映射转换到所述测量坐标系上获得测量坐标；

S5，提取轨迹点位，对拍照时间相邻的所述鞋底头帧图像和所述鞋底尾帧图像以及拍照时间位于上述鞋底头帧图像和上述鞋底尾帧图像之间的各所述鞋底图像对应的所述测量坐标进行坐标偏移获得鞋底的测量轨迹点位，坐标偏移的偏移量根据所述编码数据计算获得；

S6，坐标变换，当与所述轨迹点位对应的鞋底被输送到预定位置后，所述传送带装置停止传送，同时根据所述坐标变换矩阵将所述测量轨迹点位变换为基于所述喷胶坐标系的喷胶轨迹点位；

S7，喷胶动作，所述机械手装置根据所述喷胶轨迹点位执行对鞋底的喷胶动作。

作为本发明的一种改进，在步骤S3中，对步骤S2中获得的图像依次进行滤波处理、形态学闭运算处理、阈值处理、形态学开运算处理和灰度重心细化处理，所述灰度重心细化处理为，求出灰度图像每列的灰度重心像素点，并把灰度重心像素点灰度值设为255，同列其他像素点灰度设为0。

作为本发明的一种改进，在步骤S1中，对所述线激光器的激光平面以及所述单目相机的内参数和外参数进行标定包括以下步骤：

S1.1，单目相机标定，利用张正友标定法及matlab标定工具箱toolbox_calib标定出所述单目相机的内参数和外参数；

S1.2，标定块标定，在所述传送带装置的传送面上划设与所述传送带装置的传送方向平行布置的基准划线，然后将标定块放置在所述传送带装置的传送面上，所述标定块具有与所述基准划线对齐的基准面和与所述线激光器配合的基准槽；

S1.3，线激光器标定，开启所述线激光器和所述单目相机，然后调节所述线激光器使得其激光平面与所述基准槽重合并且使所述线激光器发出的激光线在所述单目相机的视野中水平居中布置；

S1.4，手眼标定，通过所述标定块在所述传送带装置上进行定长移动标定出所述测量坐标系与所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵。

作为本发明的一种改进，所述基准面和所述基准槽垂直布置，所述测量坐标系中的各坐标轴和所述喷胶坐标系中的各坐标轴方向一一对应。

作为本发明的一种改进，在步骤S1中还建立了待喷胶队列，在步骤S5中将所述测量轨迹点位输入所述待喷胶队列的尾部，在步骤S7中，喷胶动作完成后，将上述轨迹点位从所述待喷胶队列中删除。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的设备及方法采用单目相机代替现有的双面视觉系统，成本相对较低。

2、由于单目相机的镜头位于单目相机背离机械手装置的一侧，单目相机的镜头不易粘附胶液，喷胶质量相对较高。

3、通过设置立面喷枪和中心喷枪，可对鞋底内侧施胶部位一次喷胶成型，喷胶均匀且漏胶量少、喷胶精度高且生产效率也相对较高。

4、本发明结合了三维视觉测量检测速度快和机器人喷胶效率高、通用性强的优点，对任意鞋码尺寸、鞋形轮廓，都可以快速完成施胶工作，其施胶质量符合制鞋工艺的要求，节省了人工，降低了工人劳动强度及化学粘接剂对人体可能产生的损害。

5、对于按照简单要求放置在传送带装置上的鞋底(鞋底在传送带上的放置位置及角度，只需要满足鞋尖鞋跟顺着传送带的运动方向、鞋底在传送带上的左右位置，以不超过传送带宽度为准)，不需要专门的定位、夹紧装置，仅仅通过视觉三维扫描测量与坐标变换，就能够准确控制机器人到达理想喷胶点位。

附图说明

图1为本发明基于单目视觉的鞋底喷胶设备的结构示意图；

图2为本发明中标定块标定过程示意图；

图3为本发明中获取图像过程示意图。

图中标示对应如下：

10-传送带装置； 11-基准划线；

20-视觉装置； 21-支架；

22-单目相机； 23-线激光器；

30-机械手装置； 40-控制系统；

50-喷胶组件； 51-连接座；

52-立面喷枪； 53-中心喷枪；

60-标定块； 61-基准面；

62-基准槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明做进一步的说明：

如图1所示，本实施例提供了一种基于单目视觉的鞋底喷胶设备，包括传送带装置10、设置在传送带装置10上的视觉装置20、位于传送带装置10旁的机械手装置30以及分别与传送带装置10、视觉装置20和机械手装置30通讯连接的控制系统40，其中，传送带装置10的电机上设置有与控制系统40连接的编码器，且传送带装置10为常规的直线式传送装置，机械手装置30为六关节串联机械手装置。本实施例中的传送带装置10、机械手装置30和控制系统40都可以从市场上直接购买获得，对其具体结构此处不再展开描述。

视觉装置20包括设置在传送带装置10的机架上的支架21以及分别安装在支架21上的单目相机22和线激光器23，其中，单目相机22与线激光器23发出的光束在传送带装置10的传送面上所形成的线条(即投影)之间的间距以及机械手装置30在传送带装置10的传送面上的投影位置与线激光器23发出的光束在传送带装置10的传送面上所形成的线条之间的间距都为定值，即单目相机22与线激光器23以及单目相机22和机械手装置30分开设置，这样单目相机的镜头不易粘附胶液，喷胶质量相对较高。具体的，单目相机22和线激光器23沿着传送带装置10的传送方向依次布置，单目相机22相对于线激光器23靠近机械手装置30，且单目相机22的镜头位于单目相机22背离机械手装置10的一侧。优选的，在本实施例中，单目相机22相对于水平面倾斜布置，线激光器23竖直布置，且线激光器23发出的光线在传送带装置10上所形成的线条与传送带装置10的传送方向垂直布置。

机械手装置30的执行端上安装有喷胶组件50，喷胶组件50包括连接座51以及分别固定连接在连接座51上的立面喷枪52和中心喷枪53，立面喷枪52和中心喷枪53之间呈八字形布置，且立面喷枪52和中心喷枪53具有喷头的一端之间的间距相对于另一端之间的间距小，这样，机械手装置30的依次喷胶动作可同时实现对鞋底侧立面以及中心区域进行喷胶，喷胶效率相对较高且不易出现漏胶现象，具体的，立面喷枪52只负责鞋底内侧立面及其相邻区域的施胶，中心喷枪53只负责鞋底内底面纵向对称线区域的施胶，立面喷枪52与中心喷枪53的相对位置关系是固定的，亦即在喷胶过程中具有相同的运动轨迹。至于立面喷枪52与中心喷枪53之间的相对位置关系，可根据鞋底的理论轮廓通过机器人运动学的三维仿真确定。此外，虽然鞋底轮廓的三维扫描测量，主要是决定鞋底内立面喷枪52的运动轨迹及喷嘴开启、结束点位，但是中心喷枪的施胶开启点位、结束点位，则需要根据鞋底纵向对称线与鞋底边缘的交点进行确定。

当鞋底在传送带装置10上运动时，可以通过单目相机22采集到一系列的鞋底边缘的点云，再将鞋底边缘的三维点云降维投影到传送带装置10的传送面所在的二维平面上，得到鞋底边缘在传送带装置10的传送面所在平面上的一系列有序的二维点集，并将该二维点集按照传送带装置10的运动方向、距离及时序，排序分段为多段轨迹曲线段，根据测量顺序及基于单目相机22的测量坐标系下的坐标，将二维鞋底边缘轨迹连接为鞋底轮廓轨迹；然后通过坐标变换将鞋底轮廓轨迹点集，从测量坐标系变换到基于机械手装置30的坐标系下；最后根据喷枪的喷头的喷胶散射锥形体的锥角及喷胶距离，确定喷胶的内缩偏置距离，将鞋底轮廓轨迹内缩一定距离(具体内缩距离参考下文将会提及的喷胶方法)，即可求得鞋底喷胶轨迹的控制点位；将上述控制点位生成为该机械手装置30的喷胶轨迹运动控制代码，即可实现对鞋底进行自动喷胶。需要说明的是，在鞋底进行三维扫描测量时，传送带装置10按照给定的方向及速度运动，但机械手装置30不进行喷胶；在进行喷胶时，传送带装置10不运动，也不进行鞋底的三维扫描测量，即喷胶运动完全由机械手装置30进行轨迹控制。

本实施例还提供了一种基于单目视觉的鞋底喷胶方法，该喷胶方法可采用上文提及的喷胶设备来实现。具体的，本实施例提供的基于单目视觉的鞋底喷胶方法包括以下步骤：

S1，设备调试，参考图1所示，将线激光器23、单目相机22和机械手装置30沿着传送带装置10的传送方向依次设置，其中，传送带装置10的电机上设置有编码器，且传送带装置10的传送面水平布置；单目相机22和拍照范围和机械手装置30的操作范围最好相互独立，即两者没有重叠部分。当然，并不要求线激光器23、单目相机22和机械手装置30位于同一直线上。需要说明的是，线激光器23和单目相机22的镜头轴线之间形成有夹角，具体的夹角的角度需要根据实际情况进行设置。

对线激光器23的激光平面以及单目相机22的内参数和外参数进行标定，同时以单目相机22为基准建立测量坐标系，以机械手装置30为基准建立喷胶坐标系，获得标定结果数据以及所述测量坐标系和所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵以及线激光器23的激光平面方程，以便根据三角形测量原理对放置在传送带装置10上的鞋底进行三维测量。其中，测量坐标系中的各坐标轴和喷胶坐标系中的各坐标轴方向一一对应。

具体的标定方法可以为常规的方法，优选的，在本实施例中，对线激光器23的激光平面以及单目相机22的内参数和外参数进行标定包括以下步骤：

S1.1，单目相机标定，利用张正友标定法及matlab标定工具箱toolbox_calib标定出单目相机22的内参数和外参数。其中，张正友标定法为常规的标定方法，标定工具箱toolbox_calib为常规的matlab软件内置的工具箱，单目相机22具体的内参数和外参数也与常规的相机相同，这些并非本实施例的重点，此处不再详述。

S1.2，标定块标定，如图2所示并参考图1所示，，在传送带装置10的传送面上划设与传送带装置10的传送方向平行布置的基准划线11，然后将标定块60放置在传送带装置10的传送面上，该标定块60的水平截面呈L字形，其具有与基准划线11对齐的基准面61和与线激光器22配合的基准槽62，其中基准面61和基准槽62垂直布置，由于基准面61与基准划线11对齐，这样就能够保证在后续标定测量坐标系时测量坐标系的某一坐标轴方向与传送基准划线方向一致。

S1.3，线激光器标定，开启线激光器23和单目相机22，然后调节线激光器23使得其激光平面与基准槽62重合并且使线激光器23发出的激光线在单目相机22的视野中水平居中布置。

S1.4，手眼标定，通过让标定块60在传送带装置10上进行定长移动(即移动的距离为预先设定的距离，该距离预先输入控制系统中)，使标定块60从单目相机22和拍照范围和机械手装置30的操作范围(即从测量坐标系移动到喷胶坐标系)，以便建立测量坐标系与喷胶坐标系之间的运动变换关系(仅为平移关系)，从而标定出测量坐标系与所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵，即，测量坐标系和喷胶坐标系都是通过同一个标定块60进行标定的，由于标定块60只做平移，所以两个坐标系只存在平移变换，也就是传送带装置10的传送距离。

具体的，在本实施例中，首先分别以标定块60的基准面61上边线和标定块60的基准槽62其中一个侧面的上边线为X轴和Y轴设定测量坐标系，当线激光器23发出的激光面与基准槽62对齐时，单目相机22对标定块60进行拍摄获得图像，通过控制系统记录测量坐标系的原点在该图像中的像素坐标(nx0，ny0)；然后让标定块60在传送带装置10上移动已知长度到喷胶工位(喷胶工位位于机械手装置30的操作范围)，分别以标定块60的基准面61上边线和标定块60的基准槽62其中一个侧面的上边线为X轴和Y轴设定喷胶坐标系；最后根据上述已知长度计算获得测量坐标系与所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵。

此外，在本步骤中还在控制系统中建立了待喷胶队列。需要说明的是，本步骤仅需要在开始喷胶前执行一次。

S2，获取图像，如图3所示并参考图1所示，在传送带装置10工作时依次将鞋底放置在传送带装置10的传送面上，且各鞋底的朝向相同，在本实施例中以鞋底的鞋头朝向传送带装置10的输出端为例进行说明；单目相机22对线激光器23发出的光束与传送带装置10的传送面之间的交界位置进行连续拍照(当鞋底经过该交接位置时会被单目相机22拍摄到)，获得图像，同时根据编码器获取两次连续拍照过程中传送带装置10的编码数据，根据该编码数据，控制系统可以计算获知次连续拍照过程中传送带装置10的传送距离。

S3，图像处理，对步骤S2中获得的图像进行处理获得图像中的激光条纹，具体的，根据测量区域大小设置步骤S2中获得的图像感兴趣区域，接着对步骤S2中获得的图像依次进行滤波处理、形态学闭运算处理、阈值处理(即threshold处理)、形态学开运算处理和灰度重心细化处理，其中灰度重心细化处理为，求出灰度图像每列的灰度重心像素点，并把灰度重心像素点灰度值设为255，同列其他像素点灰度设为0，处理后的激光条纹在图像中为单像素条纹；阈值处理具体指设定灰度值小于阈值的图像像素点灰度值为0，灰度值大于或等于阈值的图像像素点灰度值不变，当然，阈值是预设的，在本实施例中以阈值设定为128为例，实际使用时需要根据现场环境的光强进行设定。

之后根据激光条纹判断图像中是否为存在鞋底影像的鞋底图像，同时判断鞋底图像是否为鞋底头帧图像或鞋底尾帧图像，并在对应的图像上加注标签，在后续步骤中，标签会跟随图像进行判断操作。具体的，当鞋底未从线激光器的激光面穿过时，拍照获得的图像上的激光条纹为直线，当鞋底被传送到激光面位置时，激光条纹会呈鞋底对应位置的上表面轮廓形状，该形状类似“凵”字形，与直线具有明显的区别，据此可以判断图像中是否为存在鞋底影像的鞋底图像；在两帧连续拍照的图像中，前一帧不是鞋底图像，后一帧是鞋底图像，据此可以判断后一帧图像为鞋底头帧图像；同样的，在两帧连续拍照的图像中，前一帧是鞋底图像，后一帧不是鞋底图像，据此可以判断前一帧图像为鞋底头帧图像；当然，当放置在传送带装置10上的鞋底的鞋尾朝向传送带装置10的输出端时，鞋底头帧图像和鞋底尾帧图像的判断方法需要相互替换。

S4，获取测量坐标，在鞋底图像上提取激光条纹两侧的最高点为目标像素点，根据上述标定结果数据将目标像素点映射转换到测量坐标系上获得测量坐标。具体的，在鞋底图像上分别左右遍历图像提取激光条纹左右最高点为目标像素点(即为鞋底边缘目标点)，目标像素点根据标定结果数据进行坐标换算后进行二维投影，在本实施例中，以测量坐标系与喷胶坐标系X轴正方向为传送带装置的前进方向，Y轴方向为激光线延伸方向，Z轴方向为垂直传送带装置向上的方向，通用二维投影处理默认为所有目标像素点在三维坐标系中Z轴的坐标值为零(即把测量坐标系中三维点位投影到XOY平面)。优选的，在本实施例中，遍历图像的具体操作为从鞋底图像左边第一列向右按列遍历取第一个255灰度值像素点为左目标像素点，从鞋底图像右边最后一列向左按列遍历取第一个255灰度值像素点为右目标像素点。

目标像素点(u，v)在测量坐标系中的三维坐标计算公式如下：

M₁＝(A*u*fy)+(B*v*fx)+(C*fx*fy)；

其中，fx为标定结果数据中的单目相机内参数焦距的X分量，fy为标定结果数据中的单目相机内参数焦距的X分量，A、B、C为标定结构数据中的激光平面标定平面方程系数。

S5，提取轨迹点位，对拍照时间相邻的鞋底头帧图像和鞋底尾帧图像以及拍照时间位于上述鞋底头帧图像和上述鞋底尾帧图像之间的各鞋底图像对应的测量坐标进行坐标偏移获得鞋底的测量轨迹点位，由于扫描时鞋底处于运动过程中，而测量坐标系是固定不动的，要三维重建出鞋底需要给每帧图像得到的点位在测量坐标系中沿X方向(鞋底运动方向)的偏移量，每帧图像偏移距离需要由传送带装置的运动距离(也就是传送带装置的上的编码器提供的编码器值)计算得出，即坐标偏移的偏移量根据编码数据计算获得。优选的，在本实施例中，鞋底头帧图像对应的测量坐标的偏移量为零，同一鞋底上的其他测量坐标则以鞋底头帧图像为基准进行偏移。

扫描鞋底的第i帧(i大于或等于1)鞋底图像得到的目标像素点(ui，vi)在测量坐标系中的三维坐标计算公式为：

M_i＝(A*ui*fy)+(B*vi*fx)+(C*fx*fy)；

其中，V₀为视觉扫描鞋底的第1幅图像时的编码数据；V_i为视觉扫描鞋底的第i幅图像时的编码数据；I为传送带装置运动的脉冲当量；fx为标定结果数据中的单目相机内参数焦距的X分量，fy为标定结果数据中的单目相机内参数焦距的X分量，A、B、C为标定结构数据中的激光平面标定平面方程系数。

在本步骤中，还需要将测量轨迹点位输入待喷胶队列的尾部(如果待喷胶队列为空队列，则输入待喷胶队列的尾部也相当于直接输入待喷胶队列)。

S6，坐标变换，当与轨迹点位对应的鞋底被输送到预定位置(即喷胶工位)后，传送带装置停止传送，同时根据坐标变换矩阵将测量轨迹点位变换为基于喷胶坐标系的喷胶轨迹点位。

具体的，在本实施例中，单只鞋底扫描完成后将单只鞋底喷胶轨迹点位坐标变换可进一步分为以下步骤：

S6.1，视觉扫描单只鞋底单幅图像左目标像素点坐标变换后按扫描顺序排序为单只鞋底左段喷胶，单只鞋底单幅图像左目标像素点坐标变换后按扫描顺序排序为单只鞋底左段喷胶。

S6.2，控制单只鞋底在传送带上移动定长距离至喷胶工位，然后停止传送。

S6.3，将单只鞋底左右分段喷胶轨迹点位坐标变换到喷胶坐标系，其中，左右分段喷胶轨迹点位坐标变换公式为：

其中，X_C、Y_C、Z_C为测量坐标系中点位的三维坐标；X_W、Y_W、Z_W为喷胶坐标系中点位的三维坐标；L_W为单只鞋底在传送带装置上移动的距离；L_C为标定块在传送带装置上移动的距离。

之后，将鞋底分段喷胶点位轨迹通过分段平移以及长度比例缩放实现轨迹内缩，然后将左右两段轨迹点位首尾联结得到整段排序轨迹点位。

左分段喷胶轨迹点位内缩后的三维坐标计算公式为：

其中，X_S,Y_S,Z_S为喷胶轨迹点位内缩后的三维坐标；X_W,Y_W,Z_W为喷胶轨迹点位内缩前的三维坐标；k为鞋底喷胶点位轨迹长度缩放因子；b为鞋底喷胶点位轨迹长度平移因子。

右分段喷胶轨迹点位内缩阶段的三维坐标计算公式为：

其中，X_S,Y_S,Z_S为喷胶轨迹点位内缩后的三维坐标；X_W,Y_W,Z_W为喷胶轨迹点位内缩前的三维坐标；k为鞋底喷胶点位轨迹长度缩放因子；b为鞋底喷胶点位轨迹长度平移因子。

S7，喷胶动作，机械手装置根据喷胶轨迹点位执行对鞋底的喷胶动作。喷胶动作完成后，将上述轨迹点位从待喷胶队列中删除。

优选的，根据实际喷胶需求计算机械手装置的末端的立面喷枪的姿态，立面喷枪的姿态在每个喷胶点位的法矢沿喷胶坐标系的三个坐标轴分步分解为三个法矢分向量分别求出，在本实施例中，以nz表示机械手装置初始法矢从(n)偏移到喷胶法矢(n')后，喷胶法矢(n')在XOY平面的法矢投影分量，左分段喷胶轨迹点位法矢投影分量(nz)与X轴夹角(theta_L)计算公式为：theta_L＝arctan[(X_S-X_S+1)/(Y_S-Y_S+1)]；其中，X_S,Y_S,Z_S为相邻喷胶轨迹点位前一点位的三维坐标；X_S+1,Y_S+1,Z_S+1为相邻喷胶轨迹点位后一点位的三维坐标；theta_L为左段喷胶轨迹点位法矢的投影分量nz与X轴夹角。通过控制立面喷枪喷胶的姿态，使得中心喷枪跟随，以此实现对鞋底盘喷胶工作。

上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，例如将上述实施例中的六关节串联机械手装置变更为多关节并联机械手装置等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于单目视觉的鞋底喷胶方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，设备调试，将线激光器、单目相机和机械手装置沿着传送带装置的传送方向依次设置，所述传送带装置的电机上设置有编码器，对所述线激光器的激光平面以及所述单目相机的内参数和外参数进行标定，同时以所述单目相机为基准建立测量坐标系，以所述机械手装置为基准建立喷胶坐标系，获得标定结果数据以及所述测量坐标系和所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵；

对所述线激光器的激光平面以及所述单目相机的内参数和外参数进行标定包括以下步骤：

S1.1，单目相机标定，利用张正友标定法及matlab标定工具箱toolbox_calib标定出所述单目相机的内参数和外参数；

S1.2，标定块标定，在所述传送带装置的传送面上划设与所述传送带装置的传送方向平行布置的基准划线，然后将标定块放置在所述传送带装置的传送面上，所述标定块具有与所述基准划线对齐的基准面和与所述线激光器配合的基准槽；所述基准面和所述基准槽垂直布置，所述测量坐标系中的各坐标轴和所述喷胶坐标系中的各坐标轴方向一一对应；

S1.3，线激光器标定，开启所述线激光器和所述单目相机，然后调节所述线激光器使得其激光平面与所述基准槽重合并且使所述线激光器发出的激光线在所述单目相机的视野中水平居中布置；

S1.4，手眼标定，通过所述标定块在所述传送带装置上进行定长移动标定出所述测量坐标系与所述喷胶坐标系之间的坐标变换矩阵；

S2，获取图像，在所述传送带装置工作时依次将鞋底放置在所述传送带装置的传送面上，且各鞋底的朝向相同，同时所述单目相机对所述线激光器发出的光束与所述传送带装置的传送面之间的交界位置进行连续拍照，获得图像，同时根据所述编码器获取两次连续拍照过程中所述传送带装置的编码数据；

S3，图像处理，对步骤S2中获得的图像进行处理获得图像中的激光条纹，根据所述激光条纹判断图像中是否为存在鞋底影像的鞋底图像，同时判断所述鞋底图像是否为鞋底头帧图像或鞋底尾帧图像；

S4，获取测量坐标，在所述鞋底图像上提取所述激光条纹两侧的最高点为目标像素点，根据所述标定结果数据将所述目标像素点映射转换到所述测量坐标系上获得测量坐标；

S5，提取轨迹点位，对拍照时间相邻的所述鞋底头帧图像和所述鞋底尾帧图像以及拍照时间位于上述鞋底头帧图像和上述鞋底尾帧图像之间的各所述鞋底图像对应的所述测量坐标进行坐标偏移获得鞋底的测量轨迹点位，坐标偏移的偏移量根据所述编码数据计算获得；

S6，坐标变换，当与所述轨迹点位对应的鞋底被输送到预定位置后，所述传送带装置停止传送，同时根据所述坐标变换矩阵将所述测量轨迹点位变换为基于所述喷胶坐标系的喷胶轨迹点位；

S7，喷胶动作，所述机械手装置根据所述喷胶轨迹点位执行对鞋底的喷胶动作。

2.如权利要求1所述的基于单目视觉的鞋底喷胶方法，其特征在于，在步骤S3中，对步骤S2中获得的图像依次进行滤波处理、形态学闭运算处理、阈值处理、形态学开运算处理和灰度重心细化处理，所述灰度重心细化处理为，求出灰度图像每列的灰度重心像素点，并把灰度重心像素点灰度值设为255，同列其他像素点灰度设为0。

3.如权利要求1所述的基于单目视觉的鞋底喷胶方法，其特征在于，在步骤S1中还建立了待喷胶队列，在步骤S5中将所述测量轨迹点位输入所述待喷胶队列的尾部，在步骤S7中，喷胶动作完成后，将上述轨迹点位从所述待喷胶队列中删除。