CN112507405B - 一种印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，它属于印花材料切割领域。本发明首先建立印花材料的基础矩形阵列切割轨迹排版图LayoutPicture，然后参照LayoutPicture的基础矩形RECT选取印花图案中的基础特征模板，并将其对应的裁床坐标矩形Cut_Rect设定其对应的特征矢量矩形轨迹，在切割过程中，通过图像获取装置获得材料采集图像，在图像中找出所有与基础特征模板相匹配的图案几何位置，并产生对应的切割轨迹Scan_Cut_Picture，最后Scan_Cut_Picture和切割轨迹排版图LayoutPicture对比，通过等幅变换、拆解线条、增加变形点、变形点调整、连接变形点等手段进行轨迹变形调整和合并线处理。本发明方法提高了切割效率，实现了印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割，满足了客户智能化切割的使用需求。

Description

一种印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法
技术领域
本发明涉及一种切割方法，尤其是涉及一种印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，它是一种印花变形图案矩形阵列隐含切割路径变形处理的快速切割方法，它属于印花材料切割领域。
背景技术
印花材料行业，如地毯、餐垫等图案色彩丰富，矩形印花材料的切割生产是其主要需求之一。该类材料把印花图案按行列阵列排版布局制作成，生产厂家依据图案根据需求将材料加工成块状产品。但是由于材料印花图案制作设备的精度问题，通常材料印花会出现变形问题，这为自动化切割带来难题。
通常的解决办法是把切割轨迹制作成与图案对比强烈的黑线以便于自动切割设备利用机器视觉技术实现自动识别，但是黑线的添加工艺带来了材料浪费。有些印花材料如簇绒地毯的工艺，在地毯材料制作时无法添加切割黑线，遇到这种问题可以利用变形模板匹配技术实现隐含切割轨迹的自动生成问题，可是由于材料变形的原因，相邻材料切割轨迹边界交汇处出现交叉等不能合理处理的情况，从而产生切割不良品。对此问题的解决通常还是需要生产印花材料时加大待切割材料切割轨迹之间的排版间距以避免上切割述问题的出现。这种方法除了浪费材料，还存在效率低下的缺点。
为了解决该类按行列阵列排版布局的印花图案材料，在图案变形的情况下，能够使用智能切割设备自动快速裁剪，因此，提供一种印花变形图案矩形阵列隐含切割路径变形处理的快速切割方法，显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供的一种既解决了变形印花材料的相邻材料的切割交错而引起的不良品问题，又提高了切割效率的方法，该方法实现了印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割，满足了客户智能化切割的使用需求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：步骤如下：
(S1)生成或导入m行、n列的基础矩形阵列切割轨迹排版图
LayoutPicture＝{RECT11，…，RECT1n，…，RECTm1，…，RECTmn}，其基本矩形单元为RECT，其中m≥2，n≥2；
(S2)参照LayoutPicture的基础矩形RECT，制作印花材料图像的基础特征模板以及对应的切割轨迹Cut_Rect，一个RECT包含p行、q列个Cut_Rect，其中p≥1，q≥1；
(S3)采集待切割印花材料的图像，在图像中找出所有与基础特征模板相匹配的图案几何位置，并产生对应的切割轨迹Scan_Cut_Picture＝{Cut_Rect0，Cut_Rect1，…，…}；
(S4)对Scan_Cut_Picture进行变形和合并线处理；
(S5)切割输出；
切割轨迹输出到裁床切割，计算送料距离，根据送料距离，将下一幅送到台面上，同样的方法获取图像后，对图像进行模板匹配，重复上述过程。
作为优选，本发明所述(S2)中，参照切割轨迹排版图的基础矩形RECT，制作印花图像的基础特征模板以及对应的切割轨迹Cut_Rect，一个RECT包含p行、q列个Cut_Rect，其中p≥1，q≥1，具体步骤如下：
1)制作印花材料图像的基础特征模板及对应的裁床坐标矩形Cut_Rect
获取印花材料图像，选定图像上基础特征图形为基准匹配模板，将其对应的裁床坐标矩形定义为Cut_Rect，并以Cut_Rect为基础构建p行q列的基准模板裁床矩形轨迹阵列Cut_Picture＝
{Cut_Rect11，…，Cut_Rect1*q
…，…，
Cut_Rectp1，…，Cut_Rectp*q
}，且p≥1，q≥1，
Cut_Rect_Length表示Cut_Rect的长，Cut_Rect_Width表示Cut_Rect的宽，X_Space表示矩阵之间的X方向间隔，Y_Space表示矩阵之间的Y方向间隔；基础特征模板是图像上可以唯一识别的表示印花材料特征的基本尺寸模板；
2)Cut_Picture与切割轨迹排版图LayoutPicture的基本矩形单元RECT满足以下关系：
RECT的长＝(Cut_Rect_Length+X_Space)*q，
RECT的宽＝(Cut_Rect_Width+Y_Space)*p。
作为优选，本发明所述(S4)中，对Scan_Cut_Picture进行变形和合并线处理，具体步骤如下：
1)变形和合并的预处理
首先根据Scan_Cut_Picture的长宽，对LayoutPicture实现等幅变换生成新的排版图Cycle_LayoutPicture，使其与Scan_Cut_Picture的长宽保持一致；然后拆解Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT为独立的线条，变成线条排版图SinglechangedConour；最后在拆解线条上增加线条点作为变形调整点Feature_Point(x,y)；
2)变形处理
遍历排版图SinglechangedConour的每个变形调整点Feature_Point(x,y)，寻找Scan_Cut_Picture中与变形调整点Feature_Point相邻的四个端点坐标Left_Top_Point(x1,y1)、Left_Bottom_Point(x2,y2)、Right_Bottom_Point(x3,y3)、Right_Top_Point(x4,y4)和左上、左下、右下、右上方位属性，确定Feature_Point(x,y)变形调整后的坐标点changed_Feature_Point(xg,yg)；
3)合并处理
遍历排版图SinglechangedConour的每个变形调整点Feature_Point(x,y)分别沿着X方向、Y方向，将变化后的特征点hanged_Feature_Point(xg,yg)依次连接实现线段合并,然后将合并后的线段按照最短路径排序后，生成变形合并后的切割轨迹。
作为优选，本发明步骤1)中，对扫描图形数据Scan_Cut_Picture进行变形和合并线处理的预处理，具体步骤如下：
(1)对LayoutPicture实现等幅变换
利用排版图LayoutPicture的长和宽计算本次扫描图Scan_Cut_Picture的LayoutPicture周期数Cycle_Number＝(Cycle_Number_Length,Cycle_Number_Width)，其中，Cycle_Number_Length＝取整(扫描图长度/排版图长度)、Cycle_Number_Width＝取整(扫描图宽度/排版图宽度)；
根据周期数Cycle_Number，在LayoutPicture基础上生成新排版图Cycle_LayoutPicture，
Cycle_LayoutPicture＝{LayoutPicture11，…，LayoutPicture1M，
…，…，
LayoutPictureN1，…，LayoutPictureNM
}，其中M＝Cycle_Number_Length，N＝Cycle_Number_Width，LayoutPictureij元素为第i行j列位置的排版图数据LayoutPicture；
(2)将新排版图Cycle_LayoutPicture的每个矩形拆解成独立的线条
将新排版图Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT(PT1(X，Y)，PT2(X，Y)，PT3(X，Y)，PT4(X，Y)，PT1(X，Y))拆解成独立的线条LINES(LINE1，LINE2，LINE3，LINE4)，其中LINE1＝(PT1(X，Y)，PT2(X，Y))，LINE2＝(PT2(X，Y)，PT3(X，Y))，LINE3＝(PT3(X，Y)，PT4(X，Y))，LINE4＝(PT4(X，Y)，PT1(X，Y))，变成线条排版图SinglechangedConour，各线条的端点统一称为变形调整点Feature_Point(x,y)；
(3)在拆解的独立线条上增加线条点作为变形调整点
根据扫描图形数据Scan_Cut_Picture的Cut_Rect长宽Cut_Rect_Length和宽Cut_Rect_Width，针对线条排版图SinglechangedConour的每条线条LINE增加新的变形调整点Feature_Point(x,y)，增加规则是X方向的线条即对应Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT的长度方向的线条均分为(q-1)个Feature_Point点,Y方向的线条即对应Cycle_LayoutPicture每个矩形RECT的宽度方向的线条点均分为(p-1)个Feature_Point点。
作为优选，本发明步骤2)中，每个变形点Feature_Point(x,y)实际的变形后的位置changed_Feature_Point(xg,yg)的计算方法如下：四个点按照，Left_Top_Point(x1，y1)、Left_Bottom_Point(x2，y2)、Right_Bottom_Point(x3，y3)、Right_Top_Point(x4，y4)的顺序排列，计算公式如下：
作为优选，本发明所述(S1)中，排版图制作工具的设计软件采用CAD设计；也可采用其他软件设计，根据实际情况进行选择。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：在不显著增加印花图案隐含切割轨迹阵列排版间隔量的前提下，既解决了变形印花材料的相邻材料的切割交错而引起的不良品问题，又提高了切割效率，减少浪费，满足了客户的智能切割需求，为该类印花材料的智能化生产切割提供技术基础。
附图说明
图1是本发明实施例快速切割方法的流程示意图。
图2是本发明实施例中变形和合并线处理的流程示意图。
图3是本发明实施例阵列矩形切割路径示意图。
图4是本发明实施例中扫描图形数据Scan_Cut_Picture示意图。
图5是本发明实施例中对Scan_Cut_Picture的变形和合并线预处理的示意图。
图6是本发明实施例中变形调整点周围左上、左下、右下、右上方位属性点的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1至图6，本实施例印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：步骤如下：
(S1)生成或导入m行、n列的基础矩形阵列切割轨迹排版图
LayoutPicture＝{RECT11，…，RECT1n，…，RECTm1,…，RECTmn}，其基本矩形单元为RECT，其中m≥2，n≥2；
(S2)参照LayoutPicture的基础矩形RECT，制作印花材料图像的基础特征模板以及对应的切割轨迹Cut_Rect，一个RECT包含p行、q列个Cut_Rect，其中p≥1，q≥1；
具体步骤如下：
1)制作印花材料图像的基础特征模板及对应的裁床坐标矩形Cut_Rect
获取印花材料图像，选定图像上基础特征图形为基准匹配模板，将其对应的裁床坐标矩形定义为Cut_Rect，并以Cut_Rect为基础构建p行q列的基准模板裁床矩形轨迹阵列Cut_Picture＝
{Cut_Rect11，…，Cut_Rect1*q
…，…，
Cut_Rectp1，…，Cut_Rectp*q
}，且p≥1，q≥1，
Cut_Rect_Length表示Cut_Rect的长，Cut_Rect_Width表示Cut_Rect的宽，X_Space表示矩阵之间的X方向间隔，Y_Space表示矩阵之间的Y方向间隔；基础特征模板是图像上可以唯一识别的表示印花材料特征的基本尺寸模板；
2)Cut_Picture与切割轨迹排版图LayoutPicture的基本矩形单元RECT满足以下关系：
RECT的长＝(Cut_Rect_Length+X_Space)*q，
RECT的宽＝(Cut_Rect_Width+Y_Space)*p；
(S3)采集待切割印花材料的图像，在图像中找出所有与基础特征模板相匹配的图案几何位置，并产生对应的切割轨迹Scan_Cut_Picture＝{Cut_Rect0，Cut_Rect1，…，…}；
(S4)对Scan_Cut_Picture进行变形和合并线处理，具体步骤如下：
1)变形和合并的预处理
首先根据Scan_Cut_Picture的长宽，对LayoutPicture实现等幅变换生成新的排版图Cycle_LayoutPicture，使其与Scan_Cut_Picture的长宽保持一致；然后拆解Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT为独立的线条，变成线条排版图SinglechangedConour；最后在拆解线条上增加线条点作为变形调整点Feature_Point(x,y)。
具体步骤如下：
(1)对LayoutPicture实现等幅变换
利用排版图LayoutPicture的长和宽计算本次扫描图Scan_Cut_Picture的LayoutPicture周期数Cycle_Number＝(Cycle_Number_Length,Cycle_Number_Width)，其中，Cycle_Number_Length＝取整(扫描图长度/排版图长度)、Cycle_Number_Width＝取整(扫描图宽度/排版图宽度)；
根据周期数Cycle_Number，在LayoutPicture基础上生成新排版图Cycle_LayoutPicture，
Cycle_LayoutPicture＝{LayoutPicture11，…，LayoutPicture1M，
…，…，
LayoutPictureN1，…，LayoutPictureNM
}，其中M＝Cycle_Number_Length，N＝Cycle_Number_Width，LayoutPictureij元素为第i行j列位置的排版图数据LayoutPicture；
(2)将新排版图Cycle_LayoutPicture的每个矩形拆解成独立的线条
将新排版图Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT(PT1(X，Y)，PT2(X，Y)，PT3(X，Y)，PT4(X，Y)，PT1(X，Y))拆解成独立的线条LINES(LINE1，LINE2，LINE3，LINE4)，其中LINE1＝(PT1(X，Y)，PT2(X，Y))，LINE2＝(PT2(X，Y)，PT3(X，Y))，LINE3＝(PT3(X，Y)，PT4(X，Y))，LINE4＝(PT4(X，Y)，PT1(X，Y))，变成线条排版图SinglechangedConour，各线条的端点统一称为变形调整点Feature_Point(x,y)；
(3)在拆解的独立线条上增加线条点作为变形调整点
根据扫描图形数据Scan_Cut_Picture的Cut_Rect长宽Cut_Rect_Length和宽Cut_Rect_Width，针对线条排版图SinglechangedConour的每条线条LINE增加新的变形调整点Feature_Point(x,y)，增加规则是X方向的线条即对应Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT的长度方向的线条均分为(q-1)个Feature_Point点,Y方向的线条即对应Cycle_LayoutPicture每个矩形RECT的宽度方向的线条点均分为(p-1)个Feature_Point点；
2)变形处理
遍历排版图SinglechangedConour的每个变形调整点Feature_Point(x,y)，寻找Scan_Cut_Picture中与变形调整点Feature_Point相邻的四个端点坐标Left_Top_Point(x1,y1)、Left_Bottom_Point(x2,y2)、Right_Bottom_Point(x3,y3)、Right_Top_Point(x4,y4)和左上、左下、右下、右上方位属性，确定Feature_Point(x,y)变形调整后的坐标点changed_Feature_Point(xg,yg)；
计算方法如下：四个点按照，Left_Top_Point(x1,y1)、Left_Bottom_Point(x2,y2)、Right_Bottom_Point(x3,y3)、Right_Top_Point(x4,y4)的顺序排列，变形点调整公式如下：
3)合并处理
遍历排版图SinglechangedConour的每个变形调整点Feature_Point(x,y)分别沿着X方向、Y方向，将变化后的特征点hanged_Feature_Point(xg,yg)依次连接实现线段合并,然后将合并后的线段按照最短路径排序后，生成变形合并后的切割轨迹。
(S5)切割轨迹输出到裁床切割，计算送料距离，根据送料距离，将下一幅送到台面上，同样的方法获取图像后，对图像进行模板匹配，重复上述过程。
本实施例首先建立印花材料的基础矩形阵列切割轨迹排版图LayoutPicture，然后参照LayoutPicture的基础矩形RECT选取印花图案中的基础特征模板，并将其对应的裁床坐标矩形Cut_Rect设定其对应的特征矢量矩形轨迹，在切割过程中，通过图像获取装置获得材料采集图像，在图像中找出所有与基础特征模板相匹配的图案几何位置，并产生对应的切割轨迹Scan_Cut_Picture，最后Scan_Cut_Picture和切割轨迹排版图LayoutPicture对比，通过等幅变换、拆解线条、增加变形点、变形点调整、连接变形点等手段进行轨迹变形调整和合并线处理，解决印花材料印花制作过程中引起的直线弯曲、拉伸、错切等变形引起的切割质量问题，如：因材料变形而引起的相邻材料边界交汇处出现交叉等不能合理处理的情况，产生的切割不良品的问题；实现一种印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割。
本实施例中的遍历(Traversal)，是指沿着某条搜索路线，依次对树(或图)中每个节点均做一次访问。
通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：步骤如下：
(S1)生成或导入m行、n列的基础矩形阵列切割轨迹排版图
LayoutPicture＝{RECT11，…，RECT1n，…，RECTm1，…，RECTmn}，其基本矩形单元为RECT，其中m≥2，n≥2；
(S2)参照LayoutPicture的基础矩形RECT，制作印花材料图像的基础特征模板以及对应的切割轨迹Cut_Rect，一个RECT包含p行、q列个Cut_Rect，其中p≥1，q≥1；
(S3)采集待切割印花材料的图像，在图像中找出所有与基础特征模板相匹配的图案几何位置，并产生对应的切割轨迹Scan_Cut_Picture＝{Cut_Rect0，Cut_Rect1，…，…}；
(S4)对Scan_Cut_Picture进行变形和合并线处理，具体步骤如下：
1)变形和合并的预处理
首先根据Scan_Cut_Picture的长宽，对LayoutPicture实现等幅变换生成新的排版图Cycle_LayoutPicture，使其与Scan_Cut_Picture的长宽保持一致；然后拆解Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT为独立的线条，变成线条排版图SinglechangedConour；最后在拆解线条上增加线条点作为变形调整点Feature_Point(x,y)；
2)变形处理
遍历排版图SinglechangedConour的每个变形调整点Feature_Point(x,y)，寻找Scan_Cut_Picture中与变形调整点Feature_Point相邻的四个端点坐标Left_Top_Point(x1,y1)、Left_Bottom_Point(x2,y2)、Right_Bottom_Point(x3,y3)、Right_Top_Point(x4,y4)和左上、左下、右下、右上方位属性，确定Feature_Point(x,y)变形调整后的坐标点changed_Feature_Point(xg,yg)；
3)合并处理
遍历排版图SinglechangedConour的每个变形调整点Feature_Point(x,y)分别沿着X方向、Y方向，将变化后的特征点changed_Feature_Point(xg,yg)依次连接实现线段合并,然后将合并后的线段按照最短路径排序后，生成变形合并后的切割轨迹；
(S5)切割输出；
切割轨迹输出到裁床切割，计算送料距离，根据送料距离，将下一幅送到台面上，同样的方法获取图像后，对图像进行模板匹配，重复上述过程。
2.根据权利要求1所述的印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：所述(S2)中，具体步骤和要求如下：
1)制作印花材料图像的基础特征模板及对应的裁床坐标矩形Cut_Rect
获取印花材料图像，选定图像上基础特征图形为基准匹配模板，将其对应的裁床坐标矩形定义为Cut_Rect，并以Cut_Rect为基础构建p行q列的基准模板裁床矩形轨迹阵列Cut_Picture＝
{Cut_Rect11，…，Cut_Rect1*q
…，…，
Cut_Rectp1，…，Cut_Rectp*q
}，且p≥1，q≥1，
Cut_Rect_Length表示Cut_Rect的长，Cut_Rect_Width表示Cut_Rect的宽，X_Space表示矩阵之间的X方向间隔，Y_Space表示矩阵之间的Y方向间隔；基础特征模板是图像上可以唯一识别的表示印花材料特征的基本尺寸模板；
2)Cut_Picture与切割轨迹排版图LayoutPicture的基本矩形单元RECT满足以下关系：
RECT的长＝(Cut_Rect_Length+X_Space)*q，
RECT的宽＝(Cut_Rect_Width+Y_Space)*p。
3.根据权利要求1所述的印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：步骤1)中，对扫描图形数据Scan_Cut_Picture进行变形和合并线处理的预处理，具体步骤如下：
(1)对LayoutPicture实现等幅变换
利用排版图LayoutPicture的长和宽计算本次扫描图Scan_Cut_Picture的LayoutPicture周期数Cycle_Number＝(Cycle_Number_Length,Cycle_Number_Width)，其中，Cycle_Number_Length＝取整(扫描图长度/排版图长度)、Cycle_Number_Width＝取整(扫描图宽度/排版图宽度)；
根据周期数Cycle_Number，在LayoutPicture基础上生成新排版图Cycle_LayoutPicture，
Cycle_LayoutPicture＝{LayoutPicture11，…，LayoutPicture1M，
…，…，
LayoutPictureN1，…，LayoutPictureNM
}，其中M＝Cycle_Number_Length，N＝Cycle_Number_Width，LayoutPictureij元素为第i行j列位置的排版图数据LayoutPicture；
(2)将新排版图Cycle_LayoutPicture的每个矩形拆解成独立的线条
将新排版图Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT(PT1(X，Y)，PT2(X，Y)，PT3(X，Y)，PT4(X，Y)，PT1(X，Y))拆解成独立的线条LINES(LINE1，LINE2，LINE3，LINE4)，其中LINE1＝(PT1(X，Y)，PT2(X，Y))，LINE2＝(PT2(X，Y)，PT3(X，Y))，LINE3＝(PT3(X，Y)，PT4(X，Y))，LINE4＝(PT4(X，Y)，PT1(X，Y))，变成线条排版图SinglechangedConour，各线条的端点统一称为变形调整点Feature_Point(x,y)；
(3)在拆解的独立线条上增加线条点作为变形调整点
根据扫描图形数据Scan_Cut_Picture的Cut_Rect长宽Cut_Rect_Length和宽Cut_Rect_Width，针对线条排版图SinglechangedConour的每条线条LINE增加新的变形调整点Feature_Point(x,y)，增加规则是X方向的线条即对应Cycle_LayoutPicture的每个矩形RECT的长度方向的线条均分为(q-1)个Feature_Point点,Y方向的线条即对应Cycle_LayoutPicture每个矩形RECT的宽度方向的线条点均分为(p-1)个Feature_Point点。
4.根据权利要求1所述的印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：步骤2)中，变形处理的坐标点计算的具体方法如下：
每个变形点Feature_Point(x,y)实际的变形后的位置changed_Feature_Point(xg,yg)的计算方法如下：四个点按照，Left_Top_Point(x1，y1)、Left_Bottom_Point(x2，y2)、Right_Bottom_Point(x3，y3)、Right_Top_Point(x4，y4)的顺序排列，计算公式如下：
。
5.根据权利要求1所述的印花材料阵列矩形切割路径变形处理的快速切割方法，其特征在于：所述(S1)中，排版图制作工具的设计软件采用CAD设计。
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