CN114603489A - 一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置及其方法，包括水刀切割机与视觉检测模块，所述水刀切割机的下端设有工作台，所述工作台的中部凹陷形成工作槽，所述工作槽内安装有洗手盆支架，所述工作台的右侧上端安装有岩板支架，所述洗手盆支架的正上方安装有所述视觉检测模块。本发明解决了传统陶瓷卫浴无缝拼接类产品传统工艺操作复杂、耦合性强，而且轮廓识别十分不准确、标定不精准、耗时长、人工成本高、受环境因素影响大的问题。

Description

一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置及其方法
技术领域
本发明属于卫浴加工技术领域，尤其涉及一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置及其方法。
背景技术
当前，陶瓷卫浴行业的无缝拼接类产品呈现规模化发展，但其生产效率仍十分缓慢。无缝拼接类产品是由水刀切割机分别切割上岩板及台下盆，再将两者进行加工拼接的。目前市面上该类产品的水刀切割工艺主要有两种：人工测量和水刀测距。
人工测量方法是指人工使用卷尺等测量工具手动测量出台下盆的轮廓数据，基于数据粗糙绘制切割线CAD图形。一方面，人工测量导致产品板材实际切割路线与理想尺寸差距大、产品边缘贴合效果差，加上待切割底材与水刀切割机的位置对应关系不明确，无法实现真正的“精准无缝拼接”；另一方面，人工生产效率低下，仅仅一个产品就要花上一小时，日均产量屈指可数，损耗大量人力物力，增加企业经济损耗。
水刀测距方法是基于水刀自带的测距功能，在预先设置的范围内，密集地测量台下盆的高度，得到由高度数据形成的3D点云，在其中选取切割起始点后，水刀沿等高线持续切割，最终获得高精度成品。虽然该方法理论上可行性较高，但是工程使用中会遇到诸多问题：(1)测量时间长：密集测距的方法导致测量时间甚至大于人工测量；(2)测量精度低：在台下盆的釉面、斜面上，测距仪的精度较难达到要求；(3)抗干扰能力差：水刀切割机的水流、积水、水雾等环境因素会对测量精度造成较大干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置及其方法，旨在解决所述背景技术中存在的问题。为实现所述目的，本发明采用的技术方案是：
一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，包括水刀切割机与视觉检测模块，所述水刀切割机的下端设有工作台，所述工作台的中部凹陷形成工作槽，所述工作槽内安装有洗手盆支架，所述工作台的右侧上端安装有岩板支架，所述洗手盆支架的正上方安装有所述视觉检测模块。
作为优选的，所述水刀切割机包括水刀支柱、水刀横梁与水刀头，所述水刀支柱安装在所述水刀横梁的左右两端，所述水刀头安装在所述水刀横梁上，所述水刀头沿所述水刀横梁左右移动，所述工作台的左右两端设有水刀导轨，所述水刀支柱安装在所述水刀导轨上，所述水刀支柱沿所述水刀导轨前后移动。
作为优选的，所述洗手盆支架的左右两侧上端安装有水平仪支杆，两根所述水平仪支杆连接安装有水平仪横杆，所述水平仪横杆上安装有水平仪。
作为优选的，所述洗手盆支架包括支架立柱与支架横杆，所述支架立柱上设有横杆架块，所述支架横杆安装在所述横杆架块的上端，所述水平仪支杆安装在所述支架横杆的上端。
作为优选的，所述支架立柱上设有导槽，所述横杆架块可活动安装在所述导槽中，所述横杆架块可沿所述导槽调整高度，所述横杆架块与所述导槽通过螺丝进行固定。
作为优选的，所述支架横杆的左右两端相对设有辅助固定件，所述辅助固定件开设有固定螺丝孔，固定螺丝贯穿所述固定螺丝孔安装，固定螺丝会抵住洗手盆的左右两端起到固定作用。
作为优选的，所述岩板支架的上端设有岩板限位件。
作为优选的，所述视觉检测模块包括工业相机、相机立柱、相机支杆与相机架杆，所述相机支杆安装在所述相机立柱上，所述相机架杆安装在所述相机支杆上，所述工业相机安装在所述相机架杆上，所述相机支杆可沿所述相机立柱调节工业相机的高度，所述相机架杆可沿所述相机支杆调节工业相机的位置。
一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的方法，所述方法适用于一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其步骤是：
S1：将待切割的洗手盆放置并固定在所述洗手盆支架上；
S2：将所述水平仪安装在所述洗手盆支架的上端，所述水平仪对所述洗手盆打光形成激光曲线，通过所述激光曲线在所述洗手盆上标记多个标定点；
S3：所述视觉检测模块采集洗手盆的图形并进行处理，基于标定点获取标定点图像坐标并进行坐标转换得到工件坐标，获取激光曲线图像坐标；
S4：使用工件坐标作为绘制点，自动绘制并生成一个带有洗手盆编号、生产日期、岩板水龙头安装孔切割线、洗手盆切割线的CAD文件；
S5：水刀切割机读取所述CAD文件并根据洗手盆切割线切割洗手盆；
S6：水刀切割机读取所述CAD文件并根据洗手盆切割线切割岩板。
作为优选的，所述视觉检测模块采集洗手盆图像，通过视觉程序将洗手盆图像处理成工件坐标包括：
S31：使用工业相机采集洗手盆图像，并记录每个标定点的标定点图像坐标；
S32：基于标定点，对标定点图像坐标进行线性映射，得到其在水刀切割机上的工件坐标
S33：软件对洗手盆图像进行处理，获取图像中激光曲线的激光曲线图像坐标。
本发明的有益效果：
1、本发明将水刀切割工艺与视觉技术结合，采用水平仪准确获取待切割件轮廓，并为视觉检测模块提供精确的定位特征，实现半秒内对产品轮廓的完美识别；
2、本发明使用坐标转换将洗手盆图像的标定点坐标映射为工件坐标，实现水平仪标定的切割位置与工件坐标的精确对应；
3、使用工业相机“采集图像+图像识别”来实现快速测量，耗时短，极大提高生产效率，产品切割精度高；
4、本发明可运用于不同尺寸外观的无缝拼接类产品，灵活性高，方法操作简便，人工学习成本低；
5、本发明实施时不会受水花、灰尘等影响，提高切割稳定性与精确性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置整体示意图；
图2为本发明实施例提供的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置洗手盆支架结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的方法工作流程示意图；
其中，图中各附图标记：
1.工作台；11.工作槽；12.水刀导轨；2.视觉检测模块；21.工业相机；22.相机立柱；23.相机支杆；24.相机架杆；3.水刀切割机；31.水刀支柱；32.水刀横梁；33.水刀头；4.洗手盆支架；41.支架立柱；42.支架横杆；43.横杆架块；44.导槽；45.辅助固定件；5.岩板支架；51.岩板限位件；61.水平仪支杆；62.水平仪横杆；63.水平仪；7.洗手盆。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式，本文所使用的术语“上端”、“下端”、“左侧”、“右侧”、“前端”、“后端”以及类似的表达是参考附图的位置关系。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
如图1～3所示，本发明实施例提供了一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，包括水刀切割机3与视觉检测模块2，水刀切割机3的下端设有工作台1，工作台1的中部凹陷形成工作槽11，工作槽11内安装有洗手盆支架4，工作台1的右侧上端安装有岩板支架5，洗手盆支架4的正上方安装有视觉检测模块2。
在本实施例中，水刀切割机3包括水刀支柱31、水刀横梁32与水刀头33，水刀支柱31安装在水刀横梁32的左右两端，水刀头33安装在水刀横梁32上，水刀头33沿水刀横梁32左右移动，工作台1的左右两端设有水刀导轨12，水刀支柱31安装在水刀导轨12上，水刀支柱31沿水刀导轨12前后移动。
在本实施例中，洗手盆支架4的左右两侧上端安装有水平仪支杆61，两根水平仪支杆61连接安装有水平仪横杆62，水平仪横杆62上安装有水平仪63。
在本实施例中，洗手盆支架4包括支架立柱41与支架横杆42，支架立柱41上设有横杆架块43，支架横杆42安装在横杆架块43的上端，水平仪支杆61安装在支架横杆42的上端；
支架立柱41上设有导槽44，横杆架块43可活动安装在导槽44中，横杆架块43可沿导槽44调整高度，支架横杆42与导槽44通过螺丝进行固定。
在使用时能够根据洗手盆7的深浅调整横杆架块43的高度，从而调整支架横杆42的高度。
在本实施例中，支架横杆42的左右两端相对设有辅助固定件45，辅助固定件42开设有固定螺丝孔，固定螺丝贯穿所述固定螺丝孔安装，固定螺丝会抵住洗手盆7的左右两端起到固定作用，使洗手盆7放置在洗手盆支架4上加工时更加稳固。
在本实施例中，岩板支架5的上端设有岩板限位件51，岩板限位件51上设置有岩板限位槽，岩板通过将角卡进岩板限位槽中新型限定位置，提高切割精确度。
在本实施例中，视觉检测模块2包括工业相机21、相机立柱22、相机支杆23与相机架杆24，相机支杆23安装在相机立柱21上，相机架杆24安装在23相机支杆上，21工业相机安装在相机架杆24上，相机支杆23可沿相机立柱22调节工业相机21的高度，相机架杆24可沿相机支杆23调节工业相机21的位置。
一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的方法，方法适用于一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其步骤是：
S1：将待切割的洗手盆7放置并固定在洗手盆支架4上；
S2：将水平仪63安装在洗手盆支架4的上端，水平仪63对洗手盆7打光形成激光曲线，通过激光曲线在洗手盆7上标记多个标定点；
S3：视觉检测模块2采集洗手盆的图形并进行处理，基于标定点获取标定点图像坐标并进行坐标转换得到工件坐标，获取激光曲线图像坐标；
S31：使用工业相机21采集洗手盆图像，并记录每个标定点的标定点图像坐标；
S32：基于标定点，对标定点图像坐标进行线性映射，得到其在水刀切割机上的工件坐标
S33：软件对洗手盆图像进行处理，获取图像中激光曲线的激光曲线图像坐标。
S4：使用工件坐标作为绘制点，自动绘制并生成一个带有洗手盆编号、生产日期、岩板水龙头安装孔切割线、洗手盆切割线的CAD文件；
S5：水刀切割机3读取CAD文件并根据洗手盆切割线切割洗手盆7；
S6：水刀切割机3读取CAD文件并根据洗手盆切割线切割岩板。
工作方式：
在本实施例中，首先通过将水平仪63进行安装并打光，水平仪63会在洗手盆7上打出激光曲线，在洗手盆7上对照激光曲线的位置标记标定点。工业相机21拍摄洗手盆与激光曲线的洗手盆图像，并将洗手盆图像传输至视觉程序，视觉程序通过S3～S4将洗手盆图像中的标定点处理并输出带有洗手盆7切割线的CAD文件，水刀切割机3通过这个带有洗手盆切割线的CAD文件分别对洗手盆支架4上的洗手盆7与岩板支架5上的岩板进行切割，后续在加工同尺寸同型号的洗手盆与岩板时无需再重复S1～S4的步骤，直接使用CAD文件结合激光曲线进行加工。
在本实施例中，通过视觉程序的检测识别算法能够精确的通过标定点识别出产品轮廓与计算工件坐标，从而输出带有洗手盆7切割线的CAD文件，同时由坐标系转换计算自动定位到目标高度，最后由水刀切割机3根据轮廓，执行对底材和岩板的倒角切割，实现无缝拼接类新型产品的底材和板材的高精度无缝拼接。加工工艺简单、耦合性低、贴合精度高、标定精准、加工效率高，并且不受水刀切割机3自带的测距仪精度低的影响。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，包括水刀切割机与视觉检测模块，所述水刀切割机的下端设有工作台，所述工作台的中部凹陷形成工作槽，所述工作槽内安装有洗手盆支架，所述工作台的右侧上端安装有岩板支架，所述洗手盆支架的正上方安装有所述视觉检测模块。
2.根据权利要求1所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，所述水刀切割机包括水刀支柱、水刀横梁与水刀头，所述水刀支柱安装在所述水刀横梁的左右两端，所述水刀头安装在所述水刀横梁上，所述水刀头沿所述水刀横梁左右移动，所述工作台的左右两端设有水刀导轨，所述水刀支柱安装在所述水刀导轨上，所述水刀支柱沿所述水刀导轨前后移动。
3.根据权利要求1所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，所述洗手盆支架的左右两侧上端安装有水平仪支杆，两根所述水平仪支杆连接安装有水平仪横杆，所述水平仪横杆上安装有水平仪。
4.根据权利要求3所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，所述洗手盆支架包括支架立柱与支架横杆，所述支架立柱上设有横杆架块，所述支架横杆安装在所述横杆架块的上端，所述水平仪支杆安装在所述支架横杆的上端。
5.根据权利要求4所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，所述支架横杆的左右两端相对设有辅助固定件。
6.根据权利要求1所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，所述岩板支架的上端设有岩板限位件。
7.根据权利要求1所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其特征在于，所述视觉检测模块包括工业相机、相机立柱、相机支杆与相机架杆，所述相机支杆安装在所述相机立柱上，所述相机架杆安装在所述相机支杆上，所述工业相机安装在所述相机架杆上。
8.一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1～7所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的装置，其步骤是：
S1：将待切割的洗手盆放置并固定在所述洗手盆支架上；
S2：将所述水平仪安装在所述洗手盆支架的上端，所述水平仪对所述洗手盆打光形成激光曲线，通过所述激光曲线在所述洗手盆上标记多个标定点；
S3：所述视觉检测模块采集洗手盆的图形并进行处理，基于标定点获取标定点图像坐标并进行坐标转换得到工件坐标，获取激光曲线图像坐标；
S4：使用工件坐标作为绘制点，自动绘制并生成一个带有洗手盆编号、生产日期、岩板水龙头安装孔切割线、洗手盆切割线的CAD文件；
S5：水刀切割机读取所述CAD文件并根据洗手盆切割线切割洗手盆；
S6：水刀切割机读取所述CAD文件并根据洗手盆切割线切割岩板。
9.根据权利要求8所述的一种视觉引导水刀智能识别切割无缝产品的方法，其特征在于，所述视觉检测模块采集洗手盆图像，通过视觉程序将洗手盆图像处理成工件坐标包括：
S31：使用工业相机采集洗手盆图像，并记录每个标定点的标定点图像坐标；
S32：基于标定点，对标定点图像坐标进行线性映射，得到其在水刀切割机上的工件坐标
S33：软件对洗手盆图像进行处理，获取图像中激光曲线的激光曲线图像坐标。
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