CN111476763B - 一种视觉位置修正的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉位置修正的装置，包括缝纫机和设置在缝纫机缝纫位置下方的裁片固定装置，在所述缝纫机的车头侧部设置有向下采集物料的图像信息的图像信息获取装置，所述图像信息获取装置与视觉校正系统，所述视觉校正系统与缝纫机控制器连接。本发明使用机器视觉对送料结构传送以后材料进行位置修正，具有对光硬件要求低，准确可靠的优点，通过机器视觉的位置修正，极大的提高了产品的质量。

Description

一种视觉位置修正的装置和方法
技术领域
本发明涉及缝纫机领域，特别涉及一种视觉位置修正的装置和方法。
背景技术
在缝纫机加装自动传动机构，配合数控技术，能够提高生产效率和缝制产品的品质，并可实现一人操作多台。目前缝纫机输送带料的送料装置通常采用送料架，将带料放置在送料架的导轮上，缝纫机的自动送料传动机构在传动弹性或者轻薄的材料过程中，传送以后的位置和方向容易出现不准确，引起送料到达位置的误差，产生质量问题。例如，如图1是一个物料送到正确位置，缝纫机正中间缝制一个“花”的图案的例子。图2是材料没有送到正确位置，缝纫机仍然在固定的位置上缝制，图3是材料做了坐标旋转，可以看出图案的位置和角度不正确。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种视觉位置修正的装置和方法。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种视觉位置修正的装置，包括缝纫机和设置在缝纫机缝纫位置下方的裁片固定装置，其特征在于，在所述缝纫机的车头侧部设置有向下采集物料的图像信息的图像信息获取装置，所述图像信息获取装置与视觉校正系统，所述视觉校正系统与缝纫机控制器连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述图像信息获取装置包括摄像头。
在本发明的一个优选实施例中，所述视觉校正系统包括微型电脑。
在本发明的一个优选实施例中，所述微型电脑包括树莓派主板，所述摄像头通过CSI接口和树莓派主板连接，用于采集物料的图像信息；树莓派主板通过DSI接口和显示屏连接，用于设置参数和当前的工作情况显示；树莓派主板通过RS232和缝纫机控制器通信，把当前物件的偏移情况送给缝纫机控制器；缝纫机控制器获得偏移参数以后对需要缝制的图形进行修正，控制执行电机完成缝制任务。
一种视觉位置修正的方法，其特征在于，该方法利用如上述任一技术方案所述的一种缝纫机送料机构视觉位置修正的装置，包括如下步骤：
1)使用之前先放物料到正确位置作为基准点，通过OpenCV获得物料的最小轮廓矩形框，连接矩形框的对角线形成的交叉线作为基准坐标系(xcenter1,ycenter1,θ1)，工作的时候通过图像信息获取装置重新获得传送机构送过来的物料，通过最小轮廓矩形框获得矩形框的交叉线作为偏移坐标系(xcenter2,ycenter2,θ2)，计算偏移坐标系和基准坐标系的平移和旋转角度(xdelta,ydelta,θdelta)，
假设矩形的四个角坐标依次为(x1,y1)，(x2，y2)，(x3,y3)，(x4，y4)，则中心坐标(xcenter，ycenter)的计算公式为：
Figure BDA0002427353170000021
Figure BDA0002427353170000022
旋转角度为θ，计算公式为：
Figure BDA0002427353170000031
偏移的偏移公式为：
xdelta＝xcenter2-xcenter1 (4)
ydelta＝ycenter2-ycenter1 (5)
θdelta＝θ2-θ1 (6)
缝纫机需要缝制的图形，即针点数据，收到位置修正信息以后对需要缝制的图形做了坐标的平移和旋转，公式如下(x，y为原来的坐标，x1，y1为新的坐标)：
x1＝xcos(θdelta)+ysin(θdelta)+xdelta (7)
y1＝ycos(θdelta)+xsin(θdelta)+ydelta (8)
通过缝纫机需要缝制的图形的平移和旋转，抵消了物料的位置偏差；
2)如果是第一次使用或者换了新的物料，需要做一次示教操作，用户需要将物料摆放到标准位置，打开视觉校正系统；视觉校正系统会对图像信息获取装置的图像转成灰度图，同时去除噪声，过滤掉很小或者很大像素值的图像点；检测图像的物体的轮廓，同时计算每个轮廓的面积，这个时候有可能出现一些过大或者过小的轮廓，则进行过滤；触摸屏上显示图像信息获取装置的图像和对应的物体的最小外接矩形，根据噪声过滤的效果，这个时候有可能会存在多个矩形；用户观察最小矩形是否正好包围物体，如果包围框过大或者过小的情况，用户需要调节去噪声参数一直到最小矩形正好包围物件位置，噪声参数的调节直接影响了视觉校正系统的准确性；如果存在多个矩形框，则用户选择物件的矩形框并输入物件的实际物理大小，然后视觉校正系统计算像素尺寸和物理尺寸的映射关系，保存矩形框的对角线作为基准坐标线；
如果不是第一次使用或者没有换了新的物料，则进入以下步骤3)；
3)正常工作的时候，传送装置把物料送到指定的位置，视觉校正系统对捕捉到的图形进行灰度化和采用示教时候的过滤参数进行图像噪声过滤；通过检测物体的轮廓，计算每个轮廓的面积，如果得到的面积和参考物件的面积相差超过一定的数值，则过滤掉该轮廓，得到最小外接矩形的对角交叉线形成的坐标系，通过步骤1)的方法计算获得该坐标系和基准坐标系的平移值和旋转角度；视觉校正系统通过RS232和缝纫机控制器通信，传送坐标的平移值和旋转值，缝纫机对需要缝制的图案进行平移和旋转修正后进行缝制，抵消物料的位置偏差。
由于采用了如上的技术方案，本发明使用机器视觉对送料结构传送以后材料进行位置修正，具有对光硬件要求低，准确可靠的优点，通过机器视觉的位置修正，极大的提高了产品的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为物料放到正确的位置，进行正确缝制的效果图。
图2为物料放到错误的位置，进行错误缝制的效果图。
图3为对错误缝制的效果图进行旋转以后的效果图。
图4为对物料轮廓的最小外接矩形做对角交叉线形成的基准坐标参考图。
图5为错误位置的物料形成的坐标系和基准坐标系关系参考图。
图6为本发明一种实施例的结构示意图。
图7为本发明一种实施例的系统结构框图。
图8为本发明一种实施例的物料的示教过程流程图。
图9为本发明一种实施例的工作状态下视觉校正的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
参见图6至图7所示的一种视觉位置修正的装置，包括缝纫机100和设置在缝纫机100缝纫位置下方的裁片固定装置200，在缝纫机100的车头侧部设置有向下采集物料的图像信息的图像信息获取装置300，图像信息获取装置300与视觉校正系统400，视觉校正系统400与缝纫机控制器500连接。
本实施例中的图像信息获取装置300包括摄像头310，视觉校正系统400包括微型电脑，微型电脑可包括树莓派主板410，摄像头310通过CSI接口和树莓派主板410连接，用于采集物料的图像信息；树莓派主板410通过DSI接口和显示屏420连接，用于设置参数和当前的工作情况显示；树莓派主板410通过RS232和缝纫机控制器500通信，把当前物件的偏移情况送给缝纫机控制器500；缝纫机控制器500获得偏移参数以后对需要缝制的图形进行修正，控制执行电机600完成缝制任务。
一种视觉位置修正的方法，该方法利用上述的一种缝纫机送料机构视觉位置修正的装置，包括如下步骤：
1)结合图4和图5所示，使用之前先放物料到正确位置作为基准点，通过OpenCV获得物料的最小轮廓矩形框，连接矩形框的对角线形成的交叉线作为基准坐标系(xcenter1,ycenter1,θ1)，工作的时候通过图像信息获取装置重新获得传送机构送过来的物料，通过最小轮廓矩形框获得矩形框的交叉线作为偏移坐标系(xcenter2,ycenter2,θ2)，计算偏移坐标系和基准坐标系的平移和旋转角度(xdelta,ydelta,θdelta)，
假设矩形的四个角坐标依次为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，(x4，y4)，则中心坐标(xcenter，ycenter)的计算公式为：
Figure BDA0002427353170000061
Figure BDA0002427353170000062
旋转角度为θ，计算公式为：
Figure BDA0002427353170000063
偏移的偏移公式为：
xdelta＝xcenter2-xcenter1 (4)
ydelta＝ycenter2-ycenter1 (5)
θdelta＝θ2-e1 (6)
缝纫机需要缝制的图形，即针点数据，收到位置修正信息以后对需要缝制的图形做了坐标的平移和旋转，公式如下(x，y为原来的坐标，x1，y1为新的坐标)：
x1＝xcos(θdelta)+ysin(θdelta)+xdelta (7)
y1＝ycos(θdelta)+xsin(θdelta)+ydelta (8)
通过缝纫机需要缝制的图形的平移和旋转，抵消了物料的位置偏差；
2)如果是第一次使用或者换了新的物料，需要做一次示教操作，结合图8所示，用户需要将物料摆放到标准位置，打开视觉校正系统；视觉校正系统会对图像信息获取装置的图像转成灰度图，同时去除噪声，过滤掉很小或者很大像素值的图像点；检测图像的物体的轮廓，同时计算每个轮廓的面积，这个时候有可能出现一些过大或者过小的轮廓，则进行过滤；触摸屏上显示图像信息获取装置的图像和对应的物体的最小外接矩形，根据噪声过滤的效果，这个时候有可能会存在多个矩形；用户观察最小矩形是否正好包围物体，如果包围框过大或者过小的情况，用户需要调节去噪声参数一直到最小矩形正好包围物件位置，噪声参数的调节直接影响了视觉校正系统的准确性；如果存在多个矩形框，则用户选择物件的矩形框并输入物件的实际物理大小，然后视觉校正系统计算像素尺寸和物理尺寸的映射关系，保存矩形框的对角线作为基准坐标线；
如果不是第一次使用或者没有换了新的物料，则进入以下步骤3)；
3)正常工作的时候，结合图9所示，传送装置把物料送到指定的位置，视觉校正系统对捕捉到的图形进行灰度化和采用示教时候的过滤参数进行图像噪声过滤；通过检测物体的轮廓，计算每个轮廓的面积，如果得到的面积和参考物件的面积相差超过一定的数值，则过滤掉该轮廓，得到最小外接矩形的对角交叉线形成的坐标系，通过步骤1)的方法计算获得该坐标系和基准坐标系的平移值和旋转角度；视觉校正系统通过RS232和缝纫机控制器通信，传送坐标的平移值和旋转值，缝纫机对需要缝制的图案进行平移和旋转修正后进行缝制，抵消物料的位置偏差。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种视觉位置修正的装置，包括缝纫机和设置在缝纫机缝纫位置下方的裁片固定装置，其特征在于，在所述缝纫机的车头侧部设置有向下采集物料的图像信息的图像信息获取装置，所述图像信息获取装置与视觉校正系统，所述视觉校正系统与缝纫机控制器连接；
所述视觉位置修正的装置所采用的视觉位置修正的方法，包括如下步骤：
1)使用之前先放物料到正确位置作为基准点，通过OpenCV获得物料的最小轮廓矩形框，连接矩形框的对角线形成的交叉线作为基准坐标系(xcenter1,ycenter1,θ1)，工作的时候通过图像信息获取装置重新获得传送机构送过来的物料，通过最小轮廓矩形框获得矩形框的交叉线作为偏移坐标系(xcenter2,ycenter2,θ2)，计算偏移坐标系和基准坐标系的平移和旋转角度(xdelta,ydelta,θdelta)，
假设矩形的四个角坐标依次为(x1,y1)，(x2，y2)，(x3,y3)，(x4，y4)，则中心坐标(xcenter，ycenter)的计算公式为：
Figure FDA0004203787620000011
Figure FDA0004203787620000012
旋转角度为θ，计算公式为：
Figure FDA0004203787620000013
偏移的偏移公式为：
xdelta＝xcenter2-xcenter1 (4)
ydelta＝ycenter2-ycenter1 (5)
θdelta＝θ2-θ1 (6)
缝纫机需要缝制的图形，即针点数据，收到位置修正信息以后对需要缝制的图形做了坐标的平移和旋转，公式如下(x,y为原来的坐标，x1,y1为新的坐标)：
x1＝xcos(θdelta)+ysin(θdelta)+xdelta (7)
y1＝ycos(θdelta)+xsin(θdelta)+ydelta (8)
通过缝纫机需要缝制的图形的平移和旋转，抵消了物料的位置偏差；
2)如果是第一次使用或者换了新的物料，需要做一次示教操作，用户需要将物料摆放到标准位置，打开视觉校正系统；视觉校正系统会对图像信息获取装置的图像转成灰度图，同时去除噪声，过滤掉很小或者很大像素值的图像点；检测图像的物体的轮廓，同时计算每个轮廓的面积，这个时候有可能出现一些过大或者过小的轮廓，则进行过滤；触摸屏上显示图像信息获取装置的图像和对应的物体的最小外接矩形，根据噪声过滤的效果，这个时候有可能会存在多个矩形；用户观察最小矩形是否正好包围物体，如果包围框过大或者过小的情况，用户需要调节去噪声参数一直到最小矩形正好包围物件位置，噪声参数的调节直接影响了视觉校正系统的准确性；如果存在多个矩形框，则用户选择物件的矩形框并输入物件的实际物理大小，然后视觉校正系统计算像素尺寸和物理尺寸的映射关系，保存矩形框的对角线作为基准坐标线；
如果不是第一次使用或者没有换了新的物料，则进入以下步骤3)；
3)正常工作的时候，传送装置把物料送到指定的位置，视觉校正系统对捕捉到的图形进行灰度化和采用示教时候的过滤参数进行图像噪声过滤；通过检测物体的轮廓，计算每个轮廓的面积，如果得到的面积和参考物件的面积相差超过一定的数值，则过滤掉该轮廓，得到最小外接矩形的对角交叉线形成的坐标系，通过步骤1)的方法计算获得该坐标系和基准坐标系的平移值和旋转角度；视觉校正系统通过RS232和缝纫机控制器通信，传送坐标的平移值和旋转值，缝纫机对需要缝制的图案进行平移和旋转修正后进行缝制，抵消物料的位置偏差。
2.如权利要求1所述的一种视觉位置修正的装置，其特征在于，所述图像信息获取装置包括摄像头。
3.如权利要求2所述的一种视觉位置修正的装置，其特征在于，所述视觉校正系统包括微型电脑。
4.如权利要求3所述的一种视觉位置修正的装置，其特征在于，所述微型电脑包括树莓派主板，所述摄像头通过CSI接口和树莓派主板连接，用于采集物料的图像信息；树莓派主板通过DSI接口和显示屏连接，用于设置参数和当前的工作情况显示；树莓派主板通过RS232和缝纫机控制器通信，把当前物件的偏移情况送给缝纫机控制器；缝纫机控制器获得偏移参数以后对需要缝制的图形进行修正，控制执行电机完成缝制任务。
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