CN112080863A - 一种基于视觉系统的全自动缝合工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉系统的全自动缝合工装，属于缝合工装领域，一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括工作台，工作台上转动连接有联动平台，联动平台上固定连接有一对旋转平台，旋转平台上转动连接有夹紧工装，旋转平台的外壁上转动连接有步进电机，夹紧工装的外壁上固定连接有一对转轴，夹紧工装内安装有材料板主体，夹紧工装的内壁上固定连接有一对电动导轨，一对电动导轨之间滑动连接有勾线板，可以实现在缝合过程中，通过记忆线钩将穿入材料板主体下端的缝合线固定，勾线板钩线后携带缝合线贴合材料板主体进行推进，减少缝合针复位时对缝合线过度拉扯而造成的材料板主体穿线孔处局部变形。

Description

一种基于视觉系统的全自动缝合工装

技术领域

本发明涉及缝合工装领域，更具体地说，涉及一种基于视觉系统的全自动缝合工装。

背景技术

缝纫工装是适于缝纫工厂或其他工业部门中大量生产用的缝制工件的缝纫机。服装、鞋帽、等需要用缝纫机的工厂都是用工业缝纫找工装。

目前的工业缝合工装中常常使用到缝合机器人进行两种材料的缝合，机器人控制器主要功能包括对各轴电机的运动控制，与外围设备的通信交互，与缝纫装置的过程协同控制以及安全控制等。控制器内置的运动控制算法将缝纫装置中电机耦合与机器人的六个轴电机是同等地位，可保证机器人和缝纫装置协同的轨迹规划和运动控制；机器人控制器支持的系统总线和控制总线，可与外部PLC实现各类通信协议的信息交互；控制器内安装的应用软件包，能实现对机器人端程序的系统变量和预定义变量的实时读入和写入；支持的系统总线包含多种安全机制，保证机器人运行和相关设备运行中的安全；缝纫装置与缝合机器人联动，可有效控制缝合针距，缝合针距控制范围。

但目前的用于夹层结构隔热材料缝制时，再缝合过程中，缝合针在材料版上进行勾线、穿线时，缝合线在材料板的一端堆积一部分，待缝合线穿入下一个穿线孔后再将缝合线勾住拉出，在拉出缝合线的过程中，若缝合针收紧过度时，缝合线容易对材料板进行拉扯，容易导致材料板变形，影响缝合后材料的整体质量。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于视觉系统的全自动缝合工装，它可以实现在缝合过程中，通过记忆线钩将穿入材料板主体下端的缝合线固定，一方面防止缝合针复位时将缝合线带出，另一方面勾线板钩线后携带缝合线贴合材料板主体进行推进，使缝合线与材料板主体的底端贴合，防止缝合线在夹紧工装内部堆积，且减少缝合针复位时对缝合线过度拉扯而造成的材料板主体穿线孔处局部变形。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括工作台，所述工作台上转动连接有联动平台，所述联动平台上固定连接有一对旋转平台，所述旋转平台上转动连接有夹紧工装，所述旋转平台的外壁上转动连接有步进电机，所述步进电机的底端固定连接有与旋转平台相匹配的电动机，所述夹紧工装的外壁上固定连接有一对转轴，所述步进电机与转轴之间连接有转向齿轮机构，所述转向齿轮机构包括两个相互啮合连接有锥齿轮，两个所述锥齿轮分别与步进电机的动力输出端和转轴固定连接，所述夹紧工装内安装有材料板主体，所述夹紧工装的内壁上固定连接有一对电动导轨，一对所述电动导轨之间滑动连接有勾线板，所述勾线板的上端开凿有多个均匀分布的导向槽，所述导向槽的内壁上固定连接有多个均匀分布的记忆线钩，可以实现在缝合过程中，通过记忆线钩将穿入材料板主体下端的缝合线固定，一方面防止缝合针复位时将缝合线带出，另一方面勾线板钩线后携带缝合线贴合材料板主体进行推进，使缝合线与材料板主体的底端贴合，防止缝合线在夹紧工装内部堆积，且减少缝合针复位时对缝合线过度拉扯而造成的材料板主体穿线孔处局部变形。

进一步的，一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括一种缝合控制系统，所述缝合控制系统包括控制器，所述控制器上连接有缝纫机器人和视觉系统，所述视觉系统包括安装在工作台上的支架，所述支架上安装有工业相机、工业镜头、视觉光源、传感器和通信线缆组成，所述缝纫机器人的头部安装有高清相机，所述过高清相机与视觉系统连接，通过视觉系统扫描记录材料板主体上的穿线孔位置，以便控制器对缝纫机器人的缝纫路线进行规划。

进一步的，所述夹紧工装的内壁上安装有与材料板主体相匹配的夹持治具，所述夹持治具根据材料形状定制，所述夹持治具用将缝合材料夹紧固定，通过夹持治具的外壳大小一定，其用于夹紧材料板主体的内腔尺寸根据加工材料进行设计，使不同的夹持治具均可快速安装在夹紧工装内。

进一步的，所述记忆线钩为由PVC材料制成的C型线钩，所述记忆线钩的表面包覆有记忆棉，所述记忆线钩的厚度为0.2-0.3mm，记忆线钩由PVC材料制成，保证记忆线钩具有较高的韧性，且表面包覆的记忆棉能保证缝合线脱钩后，记忆线钩可快速复位，防止因缝合线脱钩而导致弯曲的记忆线钩卡入材料板主体的穿线孔内。

进一步的，所述勾线板的表面与电动导轨的上表面位于同一曲面上，且电动导轨上表面的曲率与勾线板相同，所述材料板主体被夹紧工装固定后，所述材料板主体与电动导轨上表面贴合，保证缝合线被勾线板推进过程中，缝合线与材料板主体完全贴合。

进一步的，所述导向槽的长度为勾线板宽度的一半，所述导向槽的厚度大于缝合针钩槽与针尖的距离。

进一步的，一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其使用方法为：

S1，技术人员将材料板主体安装在夹紧工装内，此时视觉系统记录材料板主体上的缝合孔位置，然后技术人员将缝合用布料铺设在材料板主体上，并用夹具将布料夹紧；

S2，夹装好布料后，联动平台旋转180°，使夹紧工装与缝合机器人位置匹配，此时另一个夹紧工装转动至扫描装置处，技术人员取走已缝好的材料，重复S1操作；

S3，进行缝合工装时，缝纫机器人的缝纫针携带缝合线从材料孔中穿过，由勾线板上的记忆线钩进行勾线，使缝合线保留在材料板主体的下端，然后缝纫针转动180°并上升复位，实现缝纫针不带线离开材料板主体，然后电动导轨驱动勾线板滑动，使勾线板将记忆线钩构住的缝纫线推进至下一个孔位处；

S4,缝纫机器人将缝纫针移动至下一孔位上方，缝纫针再次穿过材料孔位，将记忆线钩勾住的缝合线带入缝纫针的钩槽内，电动导轨驱动勾线板后退2-3cm，使缝纫针勾住的缝纫线与勾线板分离，然后机针复位，使缝合线回到材料上放方；

S5，缝纫机器人再将缝纫针移动至下一个孔位处重复S3和S4步骤，直至材料板主体缝合完全。

进一步的，所述S4步骤中调整缝纫针位置的同时，步进电机通过转向齿轮机构驱动夹紧工装转动，使缝纫针与材料板主体上的孔位垂直。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在缝合过程中，通过记忆线钩将穿入材料板主体下端的缝合线固定，一方面防止缝合针复位时将缝合线带出，另一方面勾线板钩线后携带缝合线贴合材料板主体进行推进，使缝合线与材料板主体的底端贴合，防止缝合线在夹紧工装内部堆积，且减少缝合针复位时对缝合线过度拉扯而造成的材料板主体穿线孔处局部变形。

(2)一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括一种缝合控制系统，缝合控制系统包括控制器，控制器上连接有缝纫机器人和视觉系统，视觉系统包括安装在工作台上的支架，支架上安装有工业相机、工业镜头、视觉光源、传感器和通信线缆组成，缝纫机器人的头部安装有高清相机，过高清相机与视觉系统连接，通过视觉系统扫描记录材料板主体上的穿线孔位置，以便控制器对缝纫机器人的缝纫路线进行规划。

(3)夹紧工装的内壁上安装有与材料板主体相匹配的夹持治具，夹持治具根据材料形状定制，夹持治具用将缝合材料夹紧固定，通过夹持治具的外壳大小一定，其用于夹紧材料板主体的内腔尺寸根据加工材料进行设计，使不同的夹持治具均可快速安装在夹紧工装内。

(4)记忆线钩为由PVC材料制成的C型线钩，记忆线钩的表面包覆有记忆棉，记忆线钩的厚度为0.2-0.3mm，记忆线钩由PVC材料制成，保证记忆线钩具有较高的韧性，且表面包覆的记忆棉能保证缝合线脱钩后，记忆线钩可快速复位，防止因缝合线脱钩而导致弯曲的记忆线钩卡入材料板主体的穿线孔内。

(5)勾线板的表面与电动导轨的上表面位于同一曲面上，且电动导轨上表面的曲率与勾线板相同，材料板主体被夹紧工装固定后，材料板主体与电动导轨上表面贴合，保证缝合线被勾线板推进过程中，缝合线与材料板主体完全贴合。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的正式图

图3为本发明的剖视图；

图4为图3中A处的结构示意图。

1工作台、2联动平台、3旋转平台、4步进电机、5转向齿轮机构、6夹紧工装、601转轴、7材料板主体、8电动导轨、9勾线板、10记忆线钩、11支架、12缝纫机器人。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

实施例1：请参阅图1-3，一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括工作台1，工作台1上转动连接有联动平台2，联动平台2上固定连接有一对旋转平台3，旋转平台3上转动连接有夹紧工装6，旋转平台3的外壁上转动连接有步进电机4，步进电机4的底端固定连接有与旋转平台3相匹配的电动机，

请参阅图2-4，夹紧工装6的外壁上固定连接有一对转轴601，步进电机4与转轴601之间连接有转向齿轮机构5，转向齿轮机构5包括两个相互啮合连接有锥齿轮，两个锥齿轮分别与步进电机4的动力输出端和转轴601固定连接，夹紧工装6内安装有材料板主体7，夹紧工装6的内壁上固定连接有一对电动导轨8，一对电动导轨8之间滑动连接有勾线板9，勾线板9的上端开凿有多个均匀分布的导向槽，导向槽的内壁上固定连接有多个均匀分布的记忆线钩10，夹紧工装6的内壁上安装有与材料板主体7相匹配的夹持治具，夹持治具根据材料形状定制，夹持治具用将缝合材料夹紧固定，通过夹持治具的外壳大小一定，其用于夹紧材料板主体7的内腔尺寸根据加工材料进行设计，使不同的夹持治具均可快速安装在夹紧工装6内，勾线板9的表面与电动导轨8的上表面位于同一曲面上，且电动导轨8上表面的曲率与勾线板9相同，导向槽的长度为勾线板9宽度的一半，导向槽的厚度大于缝合针钩槽与针尖的距离，材料板主体7被夹紧工装6固定后，材料板主体7与电动导轨8上表面贴合，保证缝合线被勾线板9推进过程中，缝合线与材料板主体7完全贴合。

记忆线钩10为由PVC材料制成的C型线钩，记忆线钩10的表面包覆有记忆棉，记忆线钩10的厚度为0.2-0.3mm，记忆线钩10由PVC材料制成，保证记忆线钩10具有较高的韧性，且表面包覆的记忆棉能保证缝合线脱钩后，记忆线钩10可快速复位，防止因缝合线脱钩而导致弯曲的记忆线钩10卡入材料板主体7的穿线孔内，部分记忆线钩10勾住缝合线，另一部分记忆线钩10顶起缝合线，使缝合线与材料板主体7贴合；。

可以实现在缝合过程中，通过记忆线钩10将穿入材料板主体7下端的缝合线固定，一方面防止缝合针复位时将缝合线带出，另一方面勾线板9钩线后携带缝合线贴合材料板主体7进行推进，使缝合线与材料板主体7的底端贴合，防止缝合线在夹紧工装6内部堆积，且减少缝合针复位时对缝合线过度拉扯而造成的材料板主体7穿线孔处局部变形。

请参阅图1-2，一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括一种缝合控制系统，缝合控制系统包括控制器，控制器上连接有缝纫机器人12和视觉系统，视觉系统包括安装在工作台1上的支架12，支架上安装有工业相机、工业镜头、视觉光源、传感器和通信线缆组成，缝纫机器人的头部安装有高清相机，过高清相机与视觉系统连接，通过视觉系统扫描记录材料板主体7上的穿线孔位置，以便控制器对缝纫机器人12的缝纫路线进行规划。

一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其使用方法为：

S1，技术人员将材料板主体7安装在夹紧工装6内，此时视觉系统记录材料板主体7上的缝合孔位置，然后技术人员将缝合用布料铺设在材料板主体7上，并用夹具将布料夹紧；

S2，夹装好布料后，联动平台2旋转180°，使夹紧工装6与缝合机器人位置匹配，此时另一个夹紧工装6转动至扫描装置处，技术人员取走已缝好的材料，重复S1操作；

S3，进行缝合工装时，缝纫机器人12的缝纫针携带缝合线从材料孔中穿过，由勾线板9上的记忆线钩10进行勾线，使缝合线保留在材料板主体7的下端，然后缝纫针转动180°并上升复位，实现缝纫针不带线离开材料板主体7，然后电动导轨8驱动勾线板9滑动，使勾线板9将记忆线钩10构住的缝纫线推进至下一个孔位处；

S4,缝纫机器人12将缝纫针移动至下一孔位上方，调整缝纫针位置的同时，步进电机4通过转向齿轮机构5驱动夹紧工装6转动，使缝纫针与材料板主体7上的孔位垂直，缝纫针再次穿过材料孔位，将记忆线钩10勾住的缝合线带入缝纫针的钩槽内，电动导轨8驱动勾线板9后退2-3cm，使缝纫针勾住的缝纫线与勾线板9分离，然后机针复位，使缝合线回到材料上放方；

S5，缝纫机器人12再将缝纫针移动至下一个孔位处重复S3和S4步骤，直至材料板主体7缝合完全。

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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于视觉系统的全自动缝合工装，包括工作台(1)，其特征在于：所述工作台(1)上转动连接有联动平台(2)，所述联动平台(2)上固定连接有一对旋转平台(3)，所述旋转平台(3)上转动连接有夹紧工装(6)，所述旋转平台(3)的外壁上转动连接有步进电机(4)，所述步进电机(4)的底端固定连接有与旋转平台(3)相匹配的电动机，所述夹紧工装(6)的外壁上固定连接有一对转轴(601)，所述步进电机(4)与转轴(601)之间连接有转向齿轮机构(5)，所述转向齿轮机构(5)包括两个相互啮合连接有锥齿轮，两个所述锥齿轮分别与步进电机(4)的动力输出端和转轴(601)固定连接，所述夹紧工装(6)内安装有材料板主体(7)，所述夹紧工装(6)的内壁上固定连接有一对电动导轨(8)，一对所述电动导轨(8)之间滑动连接有勾线板(9)，所述勾线板(9)的上端开凿有多个均匀分布的导向槽，所述导向槽的内壁上固定连接有多个均匀分布的记忆线钩(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，：包括一种缝合控制系统，所述缝合控制系统包括控制器，所述控制器上连接有缝纫机器人和视觉系统，其特征在于：所述视觉系统包括安装在工作台(1)上的支架(12)，所述支架上安装有工业相机、工业镜头、视觉光源、传感器和通信线缆组成，所述缝纫机器人的头部安装有高清相机，所述过高清相机与视觉系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其特征在于:所述夹紧工装(6)的内壁上安装有与材料板主体(7)相匹配的夹持治具，所述夹持治具根据材料形状定制，所述夹持治具用将缝合材料夹紧固定。

4.根据权利要求2所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其特征在于：所述记忆线钩(10)为由PVC材料制成的C型线钩，所述记忆线钩(10)的表面包覆有记忆棉，所述记忆线钩(10)的厚度为0.2-0.3mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其特征在于：所述勾线板(9)的表面与电动导轨(8)的上表面位于同一曲面上，且电动导轨(8)上表面的曲率与勾线板(9)相同，所述材料板主体(7)被夹紧工装(6)固定后，所述材料板主体(7)与电动导轨(8)上表面贴合。

6.根据权利要求1所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其特征在于：所述导向槽的长度为勾线板(9)宽度的一半，所述导向槽的厚度大于缝合针钩槽与针尖的距离。

7.根据权利要1所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其特征在于：其使用方法为：

S1，技术人员将材料板主体(7)安装在夹紧工装(6)内，此时视觉系统记录材料板主体(7)上的缝合孔位置，然后技术人员将缝合用布料铺设在材料板主体(7)上，并用夹具将布料夹紧；

S2，夹装好布料后，联动平台(2)旋转180°，使夹紧工装(6)与缝合机器人位置匹配，此时另一个夹紧工装(6)转动至扫描装置处，技术人员取走已缝好的材料，重复S1操作；

S3，进行缝合工装时，缝纫机器人(12)的缝纫针携带缝合线从材料孔中穿过，由勾线板(9)上的记忆线钩(10)进行勾线，使缝合线保留在材料板主体(7)的下端，然后缝纫针转动180°并上升复位，实现缝纫针不带线离开材料板主体(7)，然后电动导轨(8)驱动勾线板(9)滑动，使勾线板(9)将记忆线钩(10)构住的缝纫线推进至下一个孔位处；

S4,缝纫机器人(12)将缝纫针移动至下一孔位上方，缝纫针再次穿过材料孔位，将记忆线钩(10)勾住的缝合线带入缝纫针的钩槽内，电动导轨(8)驱动勾线板(9)后退2-3cm，使缝纫针勾住的缝纫线与勾线板(9)分离，然后机针复位，使缝合线回到材料上放方；

S5，缝纫机器人(12)再将缝纫针移动至下一个孔位处重复S3和S4步骤，直至材料板主体(7)缝合完全。

8.根据权利要求1所述的一种基于视觉系统的全自动缝合工装，其特征在于：所述S4步骤中调整缝纫针位置的同时，步进电机(4)通过转向齿轮机构(5)驱动夹紧工装(6)转动，使缝纫针与材料板主体(7)上的孔位垂直。

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