CN110134061B - 一种基于机器视觉的自动点胶方法及装置 - Google Patents

一种基于机器视觉的自动点胶方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的自动点胶方法及装置，所述方法包括：控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息，所述特征信息包括工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径；根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点；控制传送带移动相对距离，以使工件移动至点胶机下方；控制点胶机按照所述实际点胶路径工作。所述装置使用了所述方法。本发明可实现对多种工件的无人值守的点胶操作。

Description

一种基于机器视觉的自动点胶方法及装置
技术领域
本发明涉及自动化领域，尤其涉及一种基于机器视觉的自动点胶方法及装置。
背景技术
现有的大部分服饰鞋包类产品在生产过程中均存在点胶环节，各类原料的形状各异，点胶路径也大相径庭，传统的做法为人工点胶，人工点胶可以适应不同形状原料和点胶路径，然而，存在良率低、效率慢、成本高的问题。
于此基础上出现半自动设备，半自动设备需要采用固定的角度和位置摆放待点胶工件，再通过事先编程的点胶路径控制点胶机进行点胶，一方面仍然需要大量的人力参与，另一方面无法针对数十乃至上百种的不同原料进行点胶，智能化程度不足。
发明内容
为克服现有的点胶方法需要大量人力参与、无法对多种工件进行智能点胶的问题，本发明实施例提供了一种基于机器视觉的自动点胶方法，包括：
控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息，所述特征信息包括工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径；
根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点；
控制传送带移动相对距离，以使工件移动至点胶机下方；
控制点胶机按照所述实际点胶路径工作。
进一步，上述所述方位信息包括工件的横向长度，纵向长度以及设置角度，所述方位信息的获取方法包括：
获取工件外轮廓上相对距离最大的两个坐标点；
确定所述两个坐标点的连线长度为所述工件的横向长度；
确定与横向长度方向垂直的方向为纵向长度方向；
确定工件外轮廓上纵向长度方向的最大距离为纵向长度；
确定所述横向长度方向与基准方向的夹角为工件的设置角度。
进一步，上述所述根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径的步骤，包括：
从特征库中筛选与工件色彩总量和种类对应的预点胶路径，得到第一候选集；
从第一候选集中筛选与工件横向长度和纵向长度对应的预点胶路径，得到第二候选集；
从第二候选集中筛选与工件外轮廓对应的唯一的预点胶路径。
进一步，上述所述控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息的步骤之前，还包括：
在标准工件上制作点胶描绘路径，并将标准工件放入传送带，保持标准工件的设置角度与所述相机的基准方向对应；
控制相机获取传送带上标准工件的特征信息以及标准工件上的点胶描绘路径；所述特征信息包括标准工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到预点胶路径，所述预点胶路径包括各描绘点的坐标和向量；
建立所述特征信息与预点胶路径的配对关系，生成特征库。
进一步，上述所述标准工件的外轮廓信息的获取方法包括：
生成外轮廓曲线，在所述外轮廓曲线上以第一预设间隔获取特征点，使用平滑曲线依次连接特征点，得到第一基准外轮廓；
按预设比例减小所述第一预设间隔，重复上述步骤得到第二基准外轮廓；
按预设比例进一步减小所述第一预设间隔，重复上述步骤得到第三基准外轮廓；
根据第一基准外轮廓、第二基准外轮廓和第三基准外轮廓确定标准工件的外轮廓信息。
进一步，上述所述从第二候选集中筛选与工件外轮廓对应的唯一的预点胶路径的步骤，包括：
在所述工件的外轮廓曲线上以第一预设间隔获取特征点，使用平滑曲线依次连接特征点，得到参照外轮廓；
从第二候选集中筛选与参照外轮廓对应的第一基准外轮廓；
当判断筛选结果不唯一时，按照预设比例减小所述第一预设间隔，并更新参照外轮廓，从筛选结果中筛选与参照外轮廓对应的第二基准外轮廓；
当判断筛选结果不唯一时，按照预设比例进一步减小所述第一预设间隔，并更新参照外轮廓，从筛选结果中筛选与参照外轮廓对应的第三基准外轮廓。
进一步，上述所述以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到预点胶路径的步骤，包括：
以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到候选点胶路径；
比对所述候选点胶路径和点胶描绘路径，判断比对重合度是否大于95%；
若否，按预设比例缩小所述第二预设间隔，重新获取候选点胶路径，并与所述点胶描绘路径比对；
确定比对重合度大于95%的候选点胶路径为预点胶路径。
进一步，上述所述根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点的步骤，包括：
根据工件的设置角度变换所述预点胶路径上的各描绘点的坐标和向量；
选取点胶起始点，所述点胶起始点为开环点胶路径上的任一端点，或所述两个坐标点中任一点；
选取点胶终止点，所述点胶终止点为开环点胶路径上的另一个端点，或与所述点胶起始点重合；
根据所述变换后各描绘点的坐标和向量、所述点胶起始点和点胶终止点，确定实际点胶路径。
进一步，上述所述相机为线阵列相机，所述相对距离为所述线阵列相机和点胶机的距离。
本发明实施例另一方面提供了一种基于机器视觉的自动点胶装置，包括：
获取模块，用于控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息，所述特征信息包括工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
第一确定模块，用于根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径；
第二确定模块，用于根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点；
第一控制模块，用于控制传送带移动相对距离，以使工件移动至点胶机下方；
第二控制模块，用于控制点胶机按照所述实际点胶路径工作
本发明实施例通过控制相机获取工件的特征信息，并根据特征信息确定已存储的特征信息对应的预点胶路径，实现了根据不同特征信息的工件提取对应预点胶路径，提升了点胶装置对不同工件的判断和预点胶路径的自动提取的能力，同一批次可以用于对多种不同工件进行点胶；同时，本实施例根据预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，使得工件的摆放角度与摆放位置可以更加自由，极大的减轻了人力负荷；另外，特征信息同时提取工件的色彩、尺寸和外轮廓信息，可以提高获取工件特征信息的可靠性，最后，本实施例的相机和点胶机相对分离，便于独立拆装和设备维护，在对前一个工件进行点胶时可以控制相机对下一个工件进行特征信息和方位信息的获取，提升了生产流畅度，提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明第一实施例的基于机器视觉的自动点胶方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。
当本发明实施例提及“第一”、“第二”（若存在）等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，应当理解为仅仅是起区分之用。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”（若存在）应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例：
请参照图1所示，本发明实施例提供了一种基于机器视觉的自动点胶方法，包括：
S1，在标准工件上制作点胶描绘路径，并将标准工件放入传送带，保持标准工件的设置角度与相机的基准方向对应；
标准工件用于为后续具有相同特征信息的工件提供预点胶路径，点胶描绘路径可以是笔绘路径，或打孔形成的路径，在本实施例中，所述相机为线阵列相机。
S2，控制相机获取传送带上标准工件的特征信息以及标准工件上的点胶描绘路径；所述特征信息包括标准工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
标准工件的色彩可以是产品设计色彩，也可以是为了提高获取工件特征信息的可靠性和提升预点胶路径的获取速度而在制造过程中额外增加的色彩，采用该方案时，可以通过使用自动消失笔对标准工件和后续的待点胶工件在放入传送带前进行涂抹，一段时间后自动消失笔涂抹的色彩会因和空气长期接触而消失，不会影响产品外观。作为该方案的进一步实现方案，制作商可制作对应配对关系列表，将尺寸和外轮廓近似的工件用不同数量或种类表示，以便于点胶机的自动识别，防止造成识别错误。
作为一种改进，所述标准工件的外轮廓信息的获取方法包括：
生成外轮廓曲线，在所述外轮廓曲线上以第一预设间隔获取特征点，使用平滑曲线依次连接特征点，得到第一基准外轮廓；
按预设比例减小所述第一预设间隔，重复上述步骤得到第二基准外轮廓；
按预设比例进一步减小所述第一预设间隔，重复上述步骤得到第三基准外轮廓；
根据第一基准外轮廓、第二基准外轮廓和第三基准外轮廓确定标准工件的外轮廓信息。
在改进方案中，外轮廓信息可以包括第一基准外轮廓、第二基准外轮廓和第三基准外轮廓，后续将对改进方案的作用进一步描述。
S3，以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到预点胶路径，所述预点胶路径包括各描绘点的坐标和向量；
第二预设间隔用于获取描绘点，第二预设间隔可以是以长度单位进行间隔操作，也可以采用比例进行间隔操作。通过获取各描绘点的坐标和向量，确定后续点胶时实际点胶路径中各点胶路径点的坐标和向量。
本步骤进一步包括：
S31,以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到候选点胶路径；
S32,比对所述候选点胶路径和点胶描绘路径，判断比对重合度是否大于95%；
S33,若否，按预设比例缩小所述第二预设间隔，重新获取候选点胶路径，并与所述点胶描绘路径比对；
S34,确定比对重合度大于95%的候选点胶路径为预点胶路径。
S31-S34用于确定接近点胶描绘路径的预点胶路径，当重合度大于95%时可保证点胶良率。作为对上述方案的一种补充，还包括S35,判断预点胶路径是否超出外轮廓曲线，若是，将超出外轮廓曲线的预点胶路径部分使用对应的外轮廓曲线部分代替。
S4，建立所述特征信息与预点胶路径的配对关系，生成特征库。
根据制造商的品种数量不同，在特征库中可以存储有数十个或上百个工件的特征信息和预点胶路径。
S5，控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息，所述特征信息包括工件的色彩、尺寸和外轮廓信息。
本步骤所述的工件为待点胶的工件，待点胶的工件和标准工件的特征信息内容相同，所述方位信息包括工件的横向长度，纵向长度以及设置角度，所述方位信息的获取方法包括：
S51，获取工件外轮廓上相对距离最大的两个坐标点；
S52，确定所述两个坐标点的连线长度为所述工件的横向长度；
S53，确定与横向长度方向垂直的方向为纵向长度方向；
S54，确定工件外轮廓上纵向长度方向的最大距离为纵向长度；
本步骤中，纵向长度的获取方法具体为，获取纵向长度方向正向最大值的点和反向最大值的点，确定正向最大值的点和反向最大值的点在纵向方向上的距离为纵向长度。
S55，确定所述横向长度方向与基准方向的夹角为工件的设置角度。
作为一种示例而非限定，纵向长度方向与基准方向的夹角也可以作为工件的设置角度。
S6，根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径。
本步骤通过特征信息在特征库中查找对应的预点胶路径。本步骤进一步包括：
S61，从特征库中筛选与工件色彩总量和种类对应的预点胶路径，得到第一候选集；
第一候选集中所有的预点胶路径对应的色彩总量和种类与当前工件的色彩总量和种类相同。
S62，从第一候选集中筛选与工件横向长度和纵向长度对应的预点胶路径，得到第二候选集；
第二候选集中所有的工件横向长度和纵向长度与当前工件的工件横向长度和纵向长度接近。作为一种简化，横向长度和纵向长度也可以以比例的方式进行判断，这样的优点在于可以排除相机畸变而产生的误差。
S63，从第二候选集中筛选与工件外轮廓对应的唯一的预点胶路径。
通常情况下，经过色彩和尺寸的筛选，再经过工件外轮廓的筛选可以得到唯一的预点胶路径。然而，由于待点胶工件的放置位置和角度为任意的，在执行S63时存在计算量较大、耗时相对较长的情况。为此，相对于S2中的改进方案，本步骤可以包括S631-S633。
S631，在所述工件的外轮廓曲线上以第一预设间隔获取特征点，使用平滑曲线依次连接特征点，得到参照外轮廓；
第一预设间隔用于获取外轮廓曲线的特征点。
S632，从第二候选集中筛选与参照外轮廓对应的第一基准外轮廓；
第一基准外轮廓的形状相对简单，便于点胶机进行比对，可以最大程度的提升比对效率，减少资源占用，节约比对时间，然而，当制造商未对工件采用自动消失笔进行特别着色的方案，或工件数量较多，且工件颜色与尺寸近似时，本发明实施例提供了下述方案进一步确定唯一的预点胶路径。
S633，当判断筛选结果不唯一时，按照预设比例减小所述第一预设间隔，并更新参照外轮廓，从筛选结果中筛选与参照外轮廓对应的第二基准外轮廓；
第二基准外轮廓更接近工件外轮廓，比对也相对简单。
当判断筛选结果不唯一时，按照预设比例进一步减小所述第一预设间隔，并更新参照外轮廓，从筛选结果中筛选与参照外轮廓对应的第三基准外轮廓。
第三基准外轮廓最接近工件外轮廓，比对时间稍长，资源占用稍大，但耗时仍短于直接与参照外轮廓比对。
S7，根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点。
本步骤用于将待点胶工件的设置角度与预点胶路径结合，得到实际点胶路径。本步骤进一步包括：
S71，根据工件的设置角度变换所述预点胶路径上的各描绘点的坐标和向量；
S72，选取点胶起始点，所述点胶起始点为开环点胶路径上的任一端点，或所述两个坐标点中任一点；
本步骤所指的两个坐标点为确定横向长度的两个端点。
S73，选取点胶终止点，所述点胶终止点为开环点胶路径上的另一个端点，或与所述点胶起始点重合；
S74，根据所述变换后各描绘点的坐标和向量、所述点胶起始点和点胶终止点，确定实际点胶路径。
S8，控制传送带移动相对距离，以使工件移动至点胶机下方。
本实施例的线阵列相机和点胶机的空间位置可以是相对独立的，所述相对距离为所述线阵列相机和点胶机的距离。
S9，控制点胶机按照所述实际点胶路径工作。
本步骤可以在S7的点胶起始点、点胶终止点和各描绘点的坐标的基础上进行适应性变换，并控制点胶机进行点胶操作。
本发明实施例通过控制相机获取工件的特征信息，并根据特征信息确定已存储的特征信息对应的预点胶路径，实现了根据不同特征信息的工件提取对应预点胶路径，提升了点胶装置对不同工件的判断和预点胶路径的自动提取的能力，同一批次可以用于对多种不同工件进行点胶；同时，本实施例根据预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，使得工件的摆放角度与摆放位置可以更加自由，极大的减轻了人力负荷；另外，特征信息同时提取工件的色彩、尺寸和外轮廓信息，可以提高获取工件特征信息的可靠性，最后，本实施例的相机和点胶机相对分离，便于独立拆装和设备维护，在对前一个工件进行点胶时可以控制相机对下一个工件进行特征信息和方位信息的获取，提升了生产流畅度，提高了生产效率。
第二实施例：
本发明实施例提供了一种基于机器视觉的自动点胶装置，包括：
获取模块，与第一确定模块连接，用于控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息，所述特征信息包括工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
第一确定模块，与第二确定模块连接，用于根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径；
第二确定模块，与第一控制模块连接，用于根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点；
第一控制模块，与第三确定模块连接，用于控制传送带移动相对距离，以使工件移动至点胶机下方；
第二控制模块，用于控制点胶机按照所述实际点胶路径工作。
作为一种具体实现方式而非限定，在本实施例中，获取模块可以集成在相机的传感器内和点胶机的处理器中，第一确定模块、第二确定模块可以集成在点胶机的处理器中，第一控制模块可以集成在传送带的控制器中，第二控制模块可以集成在点胶机的控制器中。
本发明实施例通过控制相机获取工件的特征信息，并根据特征信息确定已存储的特征信息对应的预点胶路径，实现了根据不同特征信息的工件提取对应预点胶路径，提升了点胶装置对不同工件的判断和预点胶路径的自动提取的能力，同一批次可以用于对多种不同工件进行点胶；同时，本实施例根据预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，使得工件的摆放角度与摆放位置可以更加自由，极大的减轻了人力负荷；另外，特征信息同时提取工件的色彩、尺寸和外轮廓信息，可以提高获取工件特征信息的可靠性，最后，本实施例的相机和点胶机相对分离，便于独立拆装和设备维护，在对前一个工件进行点胶时可以控制相机对下一个工件进行特征信息和方位信息的获取，提升了生产流畅度，提高了生产效率。
以上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)

1.一种基于机器视觉的自动点胶方法，其特征在于，包括：
控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息，所述特征信息包括工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径；
根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点；
控制传送带移动相对距离，以使工件移动至点胶机下方；
控制点胶机按照所述实际点胶路径工作；
所述根据所述特征信息，确定与所述工件对应的预点胶路径的步骤，包括：
从特征库中筛选与工件色彩总量和种类对应的预点胶路径，得到第一候选集；
从第一候选集中筛选与工件横向长度和纵向长度对应的预点胶路径，得到第二候选集；
从第二候选集中筛选与工件外轮廓对应的唯一的预点胶路径；
所述从第二候选集中筛选与工件外轮廓对应的唯一的预点胶路径的步骤，包括：
在所述工件的外轮廓曲线上以第一预设间隔获取特征点，使用平滑曲线依次连接特征点，得到参照外轮廓；
从第二候选集中筛选与参照外轮廓对应的第一基准外轮廓；
当判断筛选结果不唯一时，按照预设比例减小所述第一预设间隔，并更新参照外轮廓，从筛选结果中筛选与参照外轮廓对应的第二基准外轮廓；
当判断筛选结果不唯一时，按照预设比例进一步减小所述第一预设间隔，并更新参照外轮廓，从筛选结果中筛选与参照外轮廓对应的第三基准外轮廓；
所述控制相机获取传送带上工件的特征信息和方位信息的步骤之前，还包括：
在标准工件上制作点胶描绘路径，并将标准工件放入传送带，保持标准工件的设置角度与所述相机的基准方向对应；
控制相机获取传送带上标准工件的特征信息以及标准工件上的点胶描绘路径；所述特征信息包括标准工件的色彩、尺寸和外轮廓信息；
以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到预点胶路径，所述预点胶路径包括各描绘点的坐标和向量；
建立所述特征信息与预点胶路径的配对关系，生成特征库；
所述标准工件的外轮廓信息的获取方法包括：
生成标准工件外轮廓曲线，在所述外轮廓曲线上以第一预设间隔获取特征点，使用平滑曲线依次连接特征点，得到第一基准外轮廓；
按预设比例减小所述第一预设间隔，重复上述步骤得到第二基准外轮廓；
按预设比例进一步减小所述第一预设间隔，重复上述步骤得到第三基准外轮廓；
根据第一基准外轮廓、第二基准外轮廓和第三基准外轮廓确定标准工件的外轮廓信息。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的自动点胶方法，其特征在于，所述方位信息包括工件的横向长度，纵向长度以及设置角度，所述方位信息的获取方法包括：
获取工件外轮廓上相对距离最大的两个坐标点；
确定所述两个坐标点的连线长度为所述工件的横向长度；
确定与横向长度方向垂直的方向为纵向长度方向；
确定工件外轮廓上纵向长度方向的最大距离为纵向长度；
确定所述横向长度方向与基准方向的夹角为工件的设置角度。
3.如权利要求2所述的基于机器视觉的自动点胶方法，其特征在于，所述以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到预点胶路径的步骤，包括：
以第二预设间隔在所述点胶描绘路径上获取描绘点，以平滑曲线依次连接描绘点得到候选点胶路径；
比对所述候选点胶路径和点胶描绘路径，判断比对重合度是否大于95%；
若否，按预设比例缩小所述第二预设间隔，重新获取候选点胶路径，并与所述点胶描绘路径比对；
确定比对重合度大于95%的候选点胶路径为预点胶路径。
4.如权利要求3所述的基于机器视觉的自动点胶方法，其特征在于，所述根据所述预点胶路径和所述方位信息，确定对应的实际点胶路径，所述实际点胶路径至少包括点胶起始点和点胶终止点的步骤，包括：
根据工件的设置角度变换所述预点胶路径上的各描绘点的坐标和向量；
选取点胶起始点，所述点胶起始点为开环点胶路径上的任一端点，或所述两个坐标点中任一点；
选取点胶终止点，所述点胶终止点为开环点胶路径上的另一个端点，或与所述点胶起始点重合；
根据所述变换后各描绘点的坐标和向量、所述点胶起始点和点胶终止点，确定实际点胶路径。
5.如权利要求4所述的基于机器视觉的自动点胶方法，其特征在于，所述相机为线阵列相机，所述相对距离为所述线阵列相机和点胶机的距离。
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