CN111513428A - 一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法，包括视觉扫描系统、机器人、三维相机、相关工装夹具、工控机、上位机控制器、鞋体模型和机器人工作支架，所述视觉扫描系统固定连接有机器人，所述视觉扫描系统通过扫描鞋体模型得到轮廓点位，并将轮廓点位传输至工控机，所述工控机通过上位机软件计算得到轨迹，所述视觉扫描系统通过三维相机对固定于机器人工作支架上的鞋体模型进行作业。可精确获得鞋体和斜面连接处的注胶线，并可根据注胶线进行不同的需求计算，可针对不同工艺、方式完成喷胶、打磨等主要制鞋工业，且采用三维相机扫描获得鞋体数据信息，扫描时间短，效率高，扫描节拍小于12秒/只，扫描精度高。

Description

一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法

技术领域

本发明涉及三维视觉系统技术领域，特别涉及一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法。

背景技术

在鞋底和鞋面生产加工过程中，通常需要利用加工机器人进行具体操作，从而取代传统的人工操作，提高生产效率，缩短生产周期，但是加工机器人不能够如人眼一般能够针对鞋体的具体形状进行注胶操作，因此，需要建立加工机器人的三维视觉系统。

专利号为CN201620843213.5的一种三维机器视觉系统，包括支架、旋转平台、控制器、双目相机、投影仪、标定物和同步触发电路，支架设置在旋转平台上，支架上设有投影仪和双目相机，标定物设置在双目相机能够捕捉且投影仪射出的光能够覆盖的范围内，控制器的数据信号输入端与双目相机的数据信号输出端连接，控制器的触发信号输出端分别与投影仪和同步触发电路的触发信号输入端连接，所述同步触发电路的触发信号输出端与双目相机的触发信号输入端连接。通过硬件电路来实现三维视觉系统中投影仪和照相机的同步触发启动，触发速度快。但是该专利中的三维视觉系统采用一次数据获取，并直接应用数据，并不适用于鞋体加工和生产，且现有的三维视觉系统投影仪和照相机的同步触发启动，数据获取慢，获取时间长，效率低，且获取的数据范围大，导致数据精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法，可精确获得鞋体和斜面连接处的注胶线，且采用三维相机扫描获得鞋体数据信息，扫描时间短，效率高，扫描节拍12秒/只，扫描精度高，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统，包括视觉扫描系统、机器人、三维相机、相关工装夹具、工控机、上位机控制器、鞋体模型和机器人工作支架，所述视觉扫描系统固定连接有机器人，所述视觉扫描系统通过扫描鞋体模型得到轮廓点位，并将轮廓点位传输至工控机，所述工控机通过上位机软件计算得到轨迹，所述鞋体模型通过相关工装夹具固定于机器人工作支架上，所述视觉扫描系统包括三维相机，所述视觉扫描系统通过三维相机对固定于机器人工作支架上的鞋体模型进行作业。

进一步地，所述上位机控制器和三维相机均通过无线网络与云数据库相连接。

进一步地，所述机器人工作支架为单工位和双工位中的一种。

进一步地，所述机器人安装方式为固定安装和悬吊安装中的一种。

根据本发明的另一个方面，提供一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统的三维视觉方法，包括以下步骤：

S1：预扫描得到模拟的相关数据；

S2：通过视觉扫描系统扫描；

S3：将S1和S2中的获得的不同位置的机器人运动轨迹录入云数据库，并通过上位机软件处理，得到不同位置的点云数据；

S4：根据S3中点云数据进行计算得到轨迹，针对不同机器人的应用场合，引导机器人完成指定动作。

进一步地，S1中的扫描精度为±0.5mm，扫描节拍12秒/只。

进一步地，S2中扫描鞋面部分时的精度要求为±0.5mm，扫描节拍12秒/只。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法，通过上位机控制器控制三维视觉系统预先扫描鞋底和鞋面的结合位置的机器人轨迹，再扫描获得鞋面位置的机器人轨迹将两者轨迹数据匹配后录入云数据库，精确获得鞋体和斜面连接处的注胶线，该三维视觉系统采用三维相机扫描获得鞋体数据信息，扫描时间短，效率高，扫描节拍12秒/只，扫描精度高。

附图说明

图1为本发明的鞋底和鞋面加工机器人三维视觉系统的整体结构图；

图2为本发明的鞋底和鞋面加工机器人三维视觉系统的视觉扫描系统连接图；

图3为本发明的鞋底和鞋面加工机器人三维视觉系统的上位机控制器连接图；

图4为本发明的鞋底和鞋面加工机器人三维视觉系统的鞋体模型结构图；

图5为本发明的鞋底和鞋面加工机器人三维视觉系统的方法流程图。

图中：1、视觉扫描系统；2、机器人；3、三维相机；4、相关工装夹具；5、工控机；6、上位机控制器；7、鞋体模型；8、机器人工作支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-3，一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统，包括视觉扫描系统1、机器人2、三维相机3、相关工装夹具4、工控机5、上位机控制器6、鞋体模型7和机器人工作支架8，视觉扫描系统1固定连接有机器人2，视觉扫描系统1通过扫描鞋体模型7得到轮廓点位，并将轮廓点位传输至工控机5，工控机5通过上位机软件计算得到轨迹，上位机控制器6控制工控机5将所得轨迹传输至作业工具，鞋体模型7固定于机器人工作支架8上，作业工具通过相关工装夹具4对固定于机器人工作支架8上的鞋体模型7进行作业，机器人2、作业工具、相关工装夹具4和工控机5中的驱动结构均连接有上位机控制器6，实现计算规划出上位机控制器6的运行步骤，制造出具有对应逻辑算法的上位机控制器6，使得三维视觉系统在操作过程中能够按照既定的步骤、时间和精度要求进行运行，且驱动结构均连接有电源，电源为插座、蓄电池中的一种或多种，电源为视觉扫描系统1和机器人2提供运行能量，通过切断电源或连通电源可改变视觉扫描系统1的工作状态，上位机控制器6和三维相机3均通过无线网络与云数据库相连连接，具体为上位机控制器6和三维相机3上均安装有信号发射器，通过处理器将获取的数据信息打包为数据包，利用信号发射器将数据包发送至带有信号接收器的电脑端，电脑端内部建立的云数据库接收数据包，建立三维模型的APP读取云数据库内数据包中的信息，并根据该信息建立鞋体的三维模型，上位机控制器6内部安装有计时继电器和计数继电器，计时继电器用于记录扫描时间，确保扫描节拍准确，计数继电器用于获取轨迹点数，扫描至一定点数和时间后停止、启动一个或多个对应电机，三维相机3扫描鞋体模型7，鞋体模型7的下端连接有机器人工作支架8，鞋体模型7和三维相机3均能够在水平面上以360度范围内，可旋转任意角度，且控制三维相机3能够与鞋体模型7的表面始终维持0.1～3cm的距离，三维相机3的镜头可沿着鞋体模型7的表面移动，基于工业机器人和机器视觉的鞋面智能施胶，构建鞋面施胶区域实时采集并处理规划生成工业机器人施胶的轨迹点位文件，使工业机器人施胶具备柔性。

参阅图4-5，为了更好的展现鞋底和鞋面加工机器人三维视觉的方法的流程，本实施例现提出一种鞋底和鞋面加工机器人三维视觉的三维视觉方法，包括以下步骤：

S1：预扫描得到模拟的相关数据，扫描精度为±0.5mm，扫描节拍12秒/只；

S2：通过三维视觉系统扫描，其中，扫描鞋面部分时的精度要求为±0.5mm，扫描节拍12秒/只；

S3：将S1和S2中的获得的不同位置的机器人运动轨迹录入云数据库，并通过上位机软件处理，得到不同位置的点云数据；

S4：根据S3中点云数据进行计算得到轨迹，针对不同机器人的应用场合，引导机器人完成指定动作。

综上所述：本发明提出的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统及方法，通过上位机控制器6控制三维视觉系统预先扫描鞋底和鞋面的结合位置的机器人轨迹，再扫描获得鞋面位置的机器人轨迹将两者轨迹数据匹配后录入云数据库，精确获得鞋体和斜面连接处的注胶线，该三维视觉系统采用三维相机3扫描获得鞋体数据信息，扫描时间短，效率高，扫描节拍12秒/只，扫描精度高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统，其特征在于，包括视觉扫描系统(1)、机器人(2)、三维相机(3)、相关工装夹具(4)、工控机(5)、上位机控制器(6)、鞋体模型(7)和机器人工作支架(8)，所述视觉扫描系统(1)固定连接有机器人(2)，所述视觉扫描系统(1)通过扫描鞋体模型(7)得到轮廓点位，并将轮廓点位传输至工控机(5)，所述工控机(51)通过上位机软件计算得到轨迹，所述鞋体模型(7)通过相关工装夹具(4)固定于机器人工作支架(8)上，所述视觉扫描系统(1)包括三维相机(3)，所述视觉扫描系统(1)通过三维相机(3)对固定于机器人工作支架(8)上的鞋体模型(7)进行作业。

2.如权利要求1所述的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统，其特征在于，所述上位机控制器(9)和三维相机(8)均通过无线网络与云数据库相连接。

3.如权利要求1所述的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统，其特征在于，所述机器人工作支架(8)为单工位和双工位中的一种。

4.如权利要求1所述的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统，其特征在于，所述机器人(2)安装方式为固定安装和悬吊安装中的一种。

5.一种如权利要求1-5任一项所述的鞋底和鞋面加工机器人三维视觉系统的三维视觉方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：预扫描得到模拟的相关数据；

S2：通过视觉扫描系统(1)扫描；

S3：将S1和S2中的获得的不同位置的机器人运动轨迹录入云数据库，并通过上位机软件处理，得到不同位置的点云数据；

S4：根据S3中点云数据进行计算得到轨迹，针对不同机器人的应用场合，引导机器人完成指定动作。

6.如权利要求5所述的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统的三维视觉方法，其特征在于，S1中的扫描精度为±0.5mm，扫描节拍12秒/只。

7.如权利要求5所述的一种针对鞋底和鞋面扫描作业的机器人三维视觉系统的三维视觉方法，其特征在于，S2中扫描鞋面部分时的精度要求为±0.5mm，扫描节拍12秒/只。

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