CN116473334B - 一种鞋面自动识别喷胶设备及其识别算法 - Google Patents

一种鞋面自动识别喷胶设备及其识别算法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及鞋加工技术领域,公开了一种鞋面自动识别喷胶设备及其识别算法,设备包括:喷涂机器人,安装在喷涂机器人上的喷枪;三维扫描机。该鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,包括以下步骤:预存识别单元,将多组加工需要的鞋底模具三维图和鞋底级放参数进行输入,得到多组机器人喷涂坐标数据;鞋底自动识别单元,三维扫描机对加工过程中输送的鞋底进行外形扫描,识别和调取机器人喷涂坐标;自由选择单元,手动选择本次加工的机器人喷涂坐标;识别对比单元。本发明,在更换鞋型进行喷胶作业时,能够快速的自动识别出鞋型,对应鞋底款式使用相应的机器人喷涂运动轨迹,从而达到不停线、不停机来进行换款换型的目的。

Description

一种鞋面自动识别喷胶设备及其识别算法
技术领域
本发明涉及鞋加工技术领域,具体为一种鞋面自动识别喷胶设备,还包括一种鞋面自动识别喷胶设备的识别算法。
背景技术
鞋子是人们保护脚不受伤的一种工具,在生产活动中十分重要。
喷胶工艺是制鞋过程中用工较多、耗时较多的工序。喷胶的质量的好坏决定了鞋面同鞋底的粘合牢固程度,进而影响到鞋类的使用性能和品质。就目前而言,现有鞋底喷胶一般是靠人工操作,这种人工操作方式生产效率低下、质量不稳定,人工成本高。而且,制鞋用的胶粘剂含有有毒成分,工人长时间接触该胶粘剂会对操作工人的身体产生极大危害。
为此,发明人提出了一种鞋面自动识别喷胶设备及其识别算法来解决上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种鞋面自动识别喷胶设备及其识别算法,能够快速的自动识别出鞋型,对应鞋底款式使用相应的机器人喷涂运动轨迹,从而达到不停线、不停机来进行换款换型的目的,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:一种鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,算法包括以下步骤:
a、预存识别单元:
a1、输入:鞋底模具三维图和鞋底级放参数;
a2、判断输入给服务器的数据格式是否正确,正确则进行下一步,不正确则返回步骤a1,重新输入正确内容的数据;
a3、服务器接收获取数据;
a4、Halcon视觉采集鞋底模具三维图,进行计算;
a5、计算实现对鞋底模具边缘的获取;
a6、拐点计算得到鞋底模具坐标的精准数据;
a7、计算得到机器人的运动轨迹(X,Y,Z);
a8、根据鞋底模具数据,计算鞋底级放参数来得到不同鞋底码段的不同的X,Y,Z三维数据,通过左右脚镜像算法得到左右脚鞋底的X,Y,Z三维数据;
a9、经过机器人运行轨迹的数学矩阵算法,计算得到机器人的运行角度(A,B,C);
a10、将X,Y,Z三维数据和A,B,C角度数据通过网络通信实时发送给喷涂机器人,对应获取本次鞋底模具加工所需的机器人喷涂坐标,完成取点;
a11、预存:将多组加工需要的鞋底模具三维图和鞋底级放参数进行输入,得到多组机器人喷涂坐标数据,手工对各组坐标数据进行编号;
b、鞋底自动识别单元:
b1、鞋面扫描:三维扫描机对加工过程中输送的鞋底进行外形扫描,生成鞋底外形三维图;
b2、鞋底边缘坐标处理:生成的鞋底外形三维图在传输给服务器里的Halcon软件,计算获取鞋底外形喷涂取点的精准坐标,计算得到机器人喷涂的运动轨迹(X1,Y1,Z1);
b3、识别和调取喷涂坐标:对机器人的运动轨迹(X1,Y1,Z1)在数据库中进行对比,调取步骤a11预存编号里的机器人喷涂坐标,对比步骤b2中得到的机器人喷涂坐标,选择相同坐标的编号组,作为本次加工的机器人喷涂坐标;
c、自由选择单元:
c1、鞋底型号判断:对于待加工的鞋底进行型号判断,调用数据库并选择喷涂工作需要的编号组,手动选择本次加工的机器人喷涂坐标;
d、识别对比单元:
d1、识别准确坐标:在完成步骤c1的型号判断后,输送鞋底进入喷涂空间,进行步骤b的自动识别工作,进行到步骤b3的识别调取机器人喷涂坐标时,步骤b3调取的编号组与步骤c1调取的编号组相同,则选择步骤c1调取的编号组进行正常工作;反之不同时,以步骤b3调取的编号组为准确坐标,且机箱通过箱壁外置的声光灯报警。
作为本发明所述鞋面自动识别喷胶设备的识别算法的一种可选方案,其中:所述网络通信采取TCP/IP方式,数据连接喷涂机器人(5)。
作为本发明所述鞋面自动识别喷胶设备的识别算法的一种可选方案,其中:所述识别对比单元还包括记录模块,将每次对比信息进行记录,通过日期标记存储在服务器的数据库。
一种鞋面自动识别喷胶设备,包括:
机箱;
输送台,对称布置有两个,分别位于机箱内,并设置两个输送台上分别安装有左右脚模具,用来分别盛放左右脚鞋底;
抓取机器人,位于机箱外部,所述抓取机器人顶端的抓盘自动抓取鞋底,通过机箱的侧部窗口来回递送鞋底到输送台上;
喷涂机器人,安装在机箱内,通过喷涂坐标获取行动轨迹,通过喷涂机器人顶部的喷枪对鞋底进行喷胶加工;
三维扫描机,安装在机箱的侧部窗口,对输送经过的鞋底进行外形扫描。
作为本发明所述鞋面自动识别喷胶设备的一种可选方案,其中:所述抓取机器人和喷涂机器人均设置为六自由度机械臂。
作为本发明所述鞋面自动识别喷胶设备的一种可选方案,其中:所述机箱的箱壁上部由透明玻璃制成,密闭箱内空间,让箱内空间与外界隔离。
作为本发明所述鞋面自动识别喷胶设备的一种可选方案,其中:所述喷涂机器人和抓取机器人的中心处于同一轴线,轴线位于两个所述输送台之间,以便抓取机器人或喷涂机器人的机械臂能够左右等距转动来靠近两个输送台,进行鞋底的处理工作。
作为本发明所述鞋面自动识别喷胶设备的一种可选方案,其中:所述三维扫描机设置为非接触式三维扫描机,机体固定安装在机箱侧部窗口的内顶壁。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、该鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,在更换鞋型进行喷胶作业时,能够快速的自动识别出鞋型,对应鞋底款式使用相应的机器人喷涂运动轨迹,从而达到不停线、不停机来进行换款换型的目的;
2、该鞋面自动识别喷胶设备,通过机器人进行高效安全的密闭加工,效率高密封好,改善人工喷涂的健康隐患。
附图说明
图1为本发明自动识别算法的流程框图。
图2为本发明用于自动取点的预存识别单元的流程框图。
图3为本发明鞋底自动识别单元的流程框图。
图4为本发明自动选择单元的流程框图。
图5为本发明识别对比单元的流程框图。
图6为本发明机箱里连接关系的内部结构示意图。
图7为本发明机箱外抓取机器人位置关系的侧视结构示意图。
图8为本发明中鞋底模具边缘坐标的获取的示意图。
图中:1、机箱;2、输送台;3、抓取机器人;4、抓盘;5、喷涂机器人;6、喷枪;7、三维扫描机。
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。
请参阅图6-8,一种鞋面自动识别喷胶设备,包括:
机箱1,箱壁上部由透明玻璃制成,密闭箱内空间,箱内空间与外界隔离;
输送台2,对称布置有两个,分别位于机箱1内,并设置两个输送台2上分别安装有左右脚模具,用来分别盛放左右脚鞋底;
抓取机器人3,位于机箱1外部,抓取机器人3顶端的抓盘4自动抓取鞋底,通过机箱1的侧部窗口来回递送鞋底到输送台2上;
需要说明:机箱1上对应两个输送台2位置开设有窗口,抓取机器人3通过抓盘4从外界输送带上抓取鞋底后,放置在输送台2的模具上;同理,在输送台2上的鞋底加工好后,往回输送至窗口,再由抓取机器人3通过抓盘4进行抓取,递给产品输送带,将加工好的鞋底输送到其它工序位置。
喷涂机器人5,安装在机箱1内,通过喷涂坐标获取行动轨迹,通过喷涂机器人5顶部的喷枪6对鞋底进行喷胶加工。
本实施例中,喷涂机器人5和抓取机器人3的中心处于同一轴线,轴线位于两个输送台2之间,以便抓取机器人3或喷涂机器人5的机械臂能够左右等距转动来靠近两个输送台2,进行鞋底的处理工作。
需要说明:抓取机器人3和喷涂机器人5均设置为六自由度机械臂,能够灵活转动来完成各种复杂的动作,满足鞋底加工时的动作需求。
三维扫描机7,安装在机箱1的侧部窗口,对输送经过的鞋底进行外形扫描。
本实施例中,三维扫描机7设置为非接触式三维扫描机,型号为RANGE7,机体固定安装在机箱1侧部窗口的内顶壁。在扫描时,布置三维扫描机7的镜头朝下,在鞋底输送经过机箱1的侧部窗口进入箱内时,三维扫描机7发射半导体激光,通过三角测量的方式对经过的鞋底进行外形扫描,获得鞋底外形的三维模型图,为后续喷涂工作的自动识别做基础。
另外,需要说明:三维扫描机7、输送台2、抓取机器人3和喷涂机器人5的机械结构均为现有成熟技术,此处不做过多赘叙。
再请参阅图1-5,一种鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,算法包括以下步骤:
a、预存识别单元:
a1、输入:鞋底模具三维图和鞋底级放参数;
本实施例中,鞋底在制作时有参数数据,由鞋底厂家提供制作过程中的模具三维图和鞋底生产工艺中的级放参数数据,无需额外测量获取。
a2、判断输入给服务器的数据格式是否正确,正确则进行下一步,不正确则返回步骤a1,重新输入正确内容的数据;
本次参数输入由人工导入数据给服务器,针对输入的数据进行一次判断,避免失误操作。
a3、服务器接收获取数据;
输入的数据被服务器获取,等待进行下一步的参数计算处理。
a4、Halcon视觉采集鞋底模具三维图,进行计算;
a5、计算实现对鞋底模具边缘的获取;
a6、拐点计算得到鞋底模具坐标的精准数据;
a7、计算得到机器人的运动轨迹(X,Y,Z);
通过现有Halcon软件,将鞋底模具三维图进行分析,采集鞋底模具的数据,如图4所示,再经过计算实现对鞋底模具边缘坐标的获取,再经过拐点计算得到鞋底模具精准数据,再根据机器人的工作所需,利用算法得到机器人的运动轨迹(X,Y,Z)。
a8、根据鞋底模具数据,计算鞋底级放参数来得到不同鞋底码段的不同的X,Y,Z三维数据,通过左右脚镜像算法得到左右脚鞋底的X,Y,Z三维数据;
需要说明:在得到第一组鞋底模具数据后,通过鞋底级放参数计算得到不同鞋底码段的不同的X,Y,Z三维数据,再通过左右脚镜像算法得到左右脚鞋底的X,Y,Z三维数据。
a9、经过机器人运行轨迹的数学矩阵算法,计算得到机器人的运行角度(A,B,C);
a10、将X,Y,Z三维数据和A,B,C角度数据通过网络通信实时发送给喷涂机器人,对应获取本次鞋底模具加工所需的机器人喷涂坐标,完成取点;
本实施例中,所述网络通信采取TCP/IP方式,数据连接喷涂机器人5。采取TCP/IP的网络通信方式,能够适配目前市面上绝大部分的机器人品牌,也可以根据不同品牌的数据格式,实时切换数据格式,保证机器人正常运行。
a11、预存:将多组加工需要的鞋底模具三维图和鞋底级放参数进行输入,得到多组机器人喷涂坐标数据,手工对各组坐标数据进行编号;
总而言之:即在获取左右脚的X,Y,Z三维数据的工作后,再经过机器人运行轨迹的数学矩阵算法,计算机器人的运行角度(A,B,C)。再将X,Y,Z三维数据和A,B,C角度数据整合完成后,然后在服务器的数据库中预存。每一次能够根据一组鞋底模具三维图和鞋底级放参数得到一组编号,每一组编号都能够通过网络通信TCP/IP实时发送给机器人,在鞋底到达喷涂工作的处理空间后,根据软件提供的机器人喷涂坐标数据来让喷涂机器人5操控喷枪6对鞋底进行均匀的喷胶水或喷处理剂,完成鞋底喷胶工作。
b、鞋底自动识别单元:
b1、鞋面扫描:三维扫描机对加工过程中输送的鞋底进行外形扫描,生成鞋底外形三维图;
b2、鞋底边缘坐标处理:生成的鞋底外形三维图在传输给服务器里的Halcon软件,计算获取鞋底外形喷涂取点的精准坐标,计算得到机器人喷涂的运动轨迹(X1,Y1,Z1);
参考上述步骤a中的自动取点操作,如对鞋底模具三维图的坐标计算,能够对应获取到所需的机器人喷涂运动轨迹(X,Y,Z),同理步骤b2中的操作能够计算鞋底外形三维图来获取到相应的机器人喷涂运动轨迹(X1,Y1,Z1)。
b3、识别和调取喷涂坐标:对机器人的运动轨迹(X1,Y1,Z1)在数据库中进行对比,调取步骤a11预存编号里的机器人喷涂坐标,对比步骤b2中得到的机器人喷涂坐标,选择相同坐标的编号组,作为本次加工的机器人喷涂坐标;
c、自由选择单元:
c1、鞋底型号判断:对于待加工的鞋底进行型号判断,调用数据库并选择喷涂工作需要的编号组,手动选择本次加工的机器人喷涂坐标;
本实施例中,待加工的鞋底参数在实际中是被工作人员已经知道的,可以直接在服务器数据库来调取预存的编号组,对应本次鞋底加工所需的机器人喷涂坐标。
d、识别对比单元:
d1、识别准确坐标:在完成步骤c1的型号判断后,输送鞋底进入喷涂空间,进行步骤b的自动识别工作,进行到步骤b3的识别调取机器人喷涂坐标时,步骤b3调取的编号组与步骤c1调取的编号组相同,则选择步骤c1调取的编号组进行正常工作,来完成鞋底的喷胶作业;反之不同时,以步骤b3调取的编号组为准确坐标来完成鞋底的喷胶作业,且机箱通过箱壁外置的声光灯报警。
此处,步骤d的识别对比工作作为一种保险机制,工作人员手动选择本次鞋底喷涂作业的机器人喷涂坐标,自主确认鞋底喷涂作业的加工内容。在进入鞋底输送过程中进行步骤b的自动识别进程时,能够自动识别并对比调取出机器人喷涂坐标,此坐标记为准确坐标。当准确坐标和手动选择的机器人喷涂坐标不同时,进行报警,告知工作人员本次鞋底喷涂加工的工作内容有问题出现,可以及时停止,进行问题纠正。
需要说明:识别对比单元还包括记录模块,将每次对比信息进行记录,通过日期标记存储在服务器的数据库。
即,每一次跟换不同鞋底类型时,都会进行人工编号选择和自动识别编号的对比记录,一方面能够记录下每次鞋底喷涂加工的信息节点,还能够得到失误时的信息记录,以便企业进行数据整理统计,分析数据内含的问题,便于决策者了解生产加工中的情况。
喷涂工作结束后,输送台2将加工好后的鞋底回送至窗口,再由抓取机器人3通过抓盘4进行抓取,递给产品输送带,将加工好的鞋底输送到其它工序位置,接着递送过来其它未处理的鞋底,重复进行工作。
过程中,在跟换鞋型时,能够快速获取鞋底的三维坐标数数据,对应鞋底款式计算生成机器人的喷涂运动轨迹,从而达到不停线、不停机来进行换款换型的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,其特征在于,算法包括以下步骤:
a、预存识别单元:
a1、输入:鞋底模具三维图和鞋底级放参数;
a2、判断输入给服务器的数据格式是否正确,正确则进行下一步,不正确则返回步骤a1,重新输入正确内容的数据;
a3、服务器接收获取数据;
a4、Halcon视觉采集鞋底模具三维图,进行计算;
a5、计算实现对鞋底模具边缘的获取;
a6、拐点计算得到鞋底模具坐标的精准数据;
a7、计算得到机器人的运动轨迹(X,Y,Z);
a8、根据鞋底模具数据,计算鞋底级放参数来得到不同鞋底码段的不同的X,Y,Z三维数据,通过左右脚镜像算法得到左右脚鞋底的X,Y,Z三维数据;
a9、经过机器人运行轨迹的数学矩阵算法,计算得到机器人的运行角度(A,B,C);
a10、将X,Y,Z三维数据和A,B,C角度数据通过网络通信实时发送给喷涂机器人,对应获取本次鞋底模具加工所需的机器人喷涂坐标,完成取点;
a11、预存:将多组加工需要的鞋底模具三维图和鞋底级放参数进行输入,得到多组机器人喷涂坐标数据,手工对各组坐标数据进行编号;
b、鞋底自动识别单元:
b1、鞋面扫描:三维扫描机对加工过程中输送的鞋底进行外形扫描,生成鞋底外形三维图;
b2、鞋底边缘坐标处理:生成的鞋底外形三维图在传输给服务器里的Halcon软件,计算获取鞋底外形喷涂取点的精准坐标,计算得到机器人喷涂的运动轨迹(X1,Y1,Z1);
b3、识别和调取喷涂坐标:对机器人的运动轨迹(X1,Y1,Z1)在数据库中进行对比,调取步骤a11预存编号里的机器人喷涂坐标,对比步骤b2中得到的机器人喷涂坐标,选择相同坐标的编号组,作为本次加工的机器人喷涂坐标;
c、自由选择单元:
c1、鞋底型号判断:对于待加工的鞋底进行型号判断,调用数据库并选择喷涂工作需要的编号组,手动选择本次加工的机器人喷涂坐标;
d、识别对比单元:
d1、识别准确坐标:在完成步骤c1的型号判断后,输送鞋底进入喷涂空间,进行步骤b的自动识别工作,进行到步骤b3的识别调取机器人喷涂坐标时,步骤b3调取的编号组与步骤c1调取的编号组相同,则选择步骤c1调取的编号组进行正常工作;反之不同时,以步骤b3调取的编号组为准确坐标,且机箱通过箱壁外置的声光灯报警。
2.根据权利要求1所述的一种鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,其特征在于:所述网络通信采取TCP/IP方式,数据连接喷涂机器人(5)。
3.根据权利要求2所述的一种鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,其特征在于:所述识别对比单元还包括记录模块,将每次对比信息进行记录,通过日期标记存储在服务器的数据库。
4.一种鞋面自动识别喷胶设备,使用权利要求1所述的鞋面自动识别喷胶设备的识别算法,其特征在于,包括:
机箱(1);
输送台(2),对称布置有两个,分别位于机箱(1)内,并设置两个输送台(2)上分别安装有左右脚模具,用来分别盛放左右脚鞋底;
抓取机器人(3),位于机箱(1)外部,所述抓取机器人(3)顶端的抓盘(4)自动抓取鞋底,通过机箱(1)的侧部窗口来回递送鞋底到输送台(2)上;
喷涂机器人(5),安装在机箱(1)内,通过喷涂坐标获取行动轨迹,通过喷涂机器人(5)顶部的喷枪(6)对鞋底进行喷胶加工;
三维扫描机(7),安装在机箱(1)的侧部窗口,对输送经过的鞋底进行外形扫描。
5.根据权利要求4所述的鞋面自动识别喷胶设备,其特征在于:所述抓取机器人(3)和喷涂机器人(5)均设置为六自由度机械臂。
6.根据权利要求4所述的鞋面自动识别喷胶设备,其特征在于:所述机箱(1)的箱壁上部由透明玻璃制成,密闭箱内空间,让箱内空间与外界隔离。
7.根据权利要求4所述的鞋面自动识别喷胶设备,其特征在于:所述喷涂机器人(5)和抓取机器人(3)的中心处于同一轴线,轴线位于两个所述输送台(2)之间,以便抓取机器人(3)或喷涂机器人(5)的机械臂能够左右等距转动来靠近两个输送台(2),进行鞋底的处理工作。
8.根据权利要求4所述的鞋面自动识别喷胶设备,其特征在于:所述三维扫描机(7)设置为非接触式三维扫描机,机体固定安装在机箱(1)侧部窗口的内顶壁。
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