CN1205887C - 鞋大底自动点胶机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鞋大底自动点胶机，包括机架、与机架横梁连接的点胶装置和鞋底图像处理装置，还包括控制所述图像处理装置和点胶装置工作的工控机；点胶装置包括与机架连接的横轴、与横轴连接的纵轴、与纵轴连接的点胶头，纵横轴上连接有驱动电机；工控机中设有基于ISA总线的运动控制卡，工控机用于图像处理和轨迹规划，运动控制卡用于驱动纵横轴上的伺服电机移动，点胶机利用摄像头抓取鞋底图像，采用图像处理装置获取鞋底轮廓、定位，工控机控制点胶装置完成点胶过程；点胶均匀、操作简单、易于维护、运行可靠；点胶一致性好，质量高，便于监控；对操作者的技术水平要求不高；操作者只需取放鞋底即可，降低了劳动强度，提高了点胶效率。

Description

鞋大底自动点胶机
技术领域
本发明涉及制鞋设备，具体涉及一种鞋大底自动点胶机。
背景技术
在制鞋过程中，有一道鞋大底点胶工序，现有的点胶工序通常都是采用手工方式进行，手工点胶存在如下缺点：点胶的一致性差，对工人的技术水平要求高；工人的劳动强度大，点胶效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种鞋大底自动点胶机，使点胶工序完全自动进行，从而提高点胶效率和点胶质量。
本发明提供的技术方案如下：构造一种鞋大底自动点胶机，其特征在于，包括机架、与机架横梁连接的点胶装置和鞋底图像处理装置，还包括控制所述图像处理装置和点胶装置工作的工控机。
在上述点胶机中，所述图像处理装置包括摄像头、与所述摄像头连接的图像卡和显示器。
在上述点胶机中，所述点胶装置包括与机架连接的横轴，与所述横轴连接，且可沿该横轴移动的纵轴，与所述纵轴连接，且可沿该纵轴移动的点胶头，所述纵横轴上连接有驱动电机；所述工控机中设有基于ISA总线的运动控制卡，工控机用于图像处理和轨迹规划，运动控制卡用于驱动纵横轴上的伺服电机移动，实现平面曲线点胶。
采用本发明提供的点胶机，可通过两种方式来完成自动点胶过程，一种方式是利用图像处理装置中的摄像头抓取放置在机架台面上的鞋底图像，采用图像处理技术获取鞋底的轮廓、定位，应用轨迹规划算法计算运动轨迹，工控机控制点胶装置来完成点胶过程；另一种方式是将标准鞋底放入鞋模，摄像装置抓取标准鞋底图像，保存在标准鞋底图像库中，这一工作称之为建库。点胶时，可将鞋大底放入鞋模，工控机调用已保存的标准鞋底图像，经图像处理和运动轨迹规划后，由运动控制卡控制点胶装置完成点胶。综上所述，本发明具有自动化程度高、柔性好、点胶均匀、操作简单、易于维护、运行可靠等优点；经测定，本点胶机的点胶范围可达450mm×450mm，点胶精度可达±1mm，点胶速度可达300mm/s；与手工点胶相比，点胶一致性好，质量高，便于监控；对操作人员的技术水平要求不高；操作人员只需取放鞋底即可，降低了工人的劳动强度，提高了点胶效率。
附图说明
图1是本发明点胶机的主视图；
图2是图1所示点胶机侧视图；
图3是图1所示点胶机俯视图；
图4是图1中的控制卡结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本机是对鞋大底进行点胶的专用自动化设备，适用于任意鞋型、鞋号的鞋大底点胶。设有机架1、与机架1横梁5连接的点胶装置和鞋底图像处理装置，控制图像处理装置和点胶装置工作的工控机，在机架台面上设有控制按钮2。图像处理装置包括摄像头7、与摄像头7连接的图像卡和显示器6。点胶装置包括与机架连接的横轴8，与横轴8连接，且可沿该横轴移动的纵轴4，与纵轴4连接，且可沿该纵轴4移动的点胶头3，在纵、横轴上连接有驱动电机；在工控机中设有基于ISA总线的运动控制卡，工控机用于图像处理和轨迹规划，运动控制卡用于驱动纵横轴上的伺服电机移动，实现平面曲线点胶。
点胶机利用摄像头抓取鞋底图像，采用图像处理技术获取鞋底轮廓、定位，应用轨迹规划算法计算运动轨迹，工控机控制点胶装置完成点胶过程；采用图像处理技术获取鞋底轮廓可以适应鞋底类型多、鞋号多的特点。
本机可采用两种工作模式进行点胶工作，即自由模式和定位模式。
自由模式的自动点胶原理：
将鞋底9放置在工作台面上的垫子10上，如图3所示，摄像头抓取鞋底图像，经图像处理和运动轨迹规划后，由运动控制卡控制点胶装置完成点胶。
自由模式可以适应鞋大底形状的变化，缺点是不能识别鞋底的废边。当废边较大时，胶的浪费较大。该模式适用于多品种、小批量生产。
定位模式自动点胶原理：
将标准鞋底9放入鞋模，摄像装置抓取标准鞋底图像，保存在标准鞋底图像库中，这一工作称之为建库。点胶时，将鞋底放入鞋模，工控机调用标准鞋底图像，经图像处理和运动轨迹规划后，由运动控制卡控制点胶装置完成点胶；
定位模式的实质是在鞋底料上对标准鞋底区域点胶，其废边并未点胶。因此该模式消除了胶的浪费；缺点是每一产品都需制作鞋模，标准鞋底，并建库。而且产品更换时，需要更换相应的鞋模。鞋模是根据鞋底制作而成的，点胶运行时鞋模的位置应与建库时相同，可以采用机械定位或图像定位实现。该模式适用于少品种、大批量生产。
如图4所示，工控机中的运动控制卡是以TMS320F240数字信号处理器和FPGA为核心的ISA控制卡，集成度高、性能好、使用方便，适用于高速高精度的运动控制；
运动控制卡有两种工作方式，一种是用于点位控制的梯形曲线运动，另一种是用于点胶的定速插补运动，在点胶过程中，为保持点胶的均匀，采用缓冲区形式工作。
(1)控制器读取命令
(2)检测各通道的工作状态
(3)读取各通道当前位置、速度和传感器信号
(4)计算当前控制速度
(5)发出控制信号
(6)I/O控制
(7)改写状态区各状态变量
(8)等待当前伺服周期结束
(9)返回步骤(1)
用于本发明中的软件主要包括图像处理和轨迹规划两部分；
图像处理流程如下：
(1)对原始图像作二值化处理；
(2)开运算、闭运算去除鞋底轮廓毛刺；
(3)轮廓跟踪求鞋底轮廓及位置；
(4)对轮廓内部进行种子填充；
(5)应用法线法求运动轨迹，采用尖角钝化方法减少运动冲击；
(6)腐蚀算法求得点胶后的图像；
(7)判断剩余图像是否可以一次点胶完成，如果可以，应用求骨架法得运动轨迹；否则返回步骤(5)。
运动轨迹规划：根据图像轮廓、图像骨架计算运动轨迹；主要算法包括用法线距离相等原则求点胶头轨迹、轨迹尖角钝化等算法。
下面进一步说明两种模式的点胶过程：
自由模式的自动点胶过程：
(1)放入鞋大底；
(2)按“运行”按钮；
(3)工控机给图像卡发出抓取图像指令；
(4)图像卡通过摄像头、镜头抓取鞋大底图像并传送至工控机；
(5)工控机利用图像处理技术处理图像，获得鞋底轮廓及位置；
(6)工控机利用已获得的轮廓，应用轨迹规划算法获得电机运行轨迹；
(7)工控机将运行轨迹传送至运动控制卡，由运动控制卡控制电机运动，完成点胶过程；
(8)取走鞋大底。
定位模式的自动点胶过程：
定位模式包括建立标准鞋底图像库、调整鞋模位置和运行三个部分；
建立标准鞋底图像库；
(1)将标准鞋底放入鞋模；
(2)向工控机发出建库命令；
(3)工控机向图像卡发出抓取图像命令；
(9)图像卡通过摄像头、镜头抓取鞋大底图像并传送至工控机；
(4)工控机将图像保存为图像文件；
(5)取走鞋模、标准鞋底。
调整鞋模位置：有两种方法，即机械定位和图像定位；
机械定位：利用定位块挡住鞋模。当摄像头、镜头位置变动时，此方法失效。
图像定位：实时采集鞋模图像，将其与标准鞋底图像同时显示。调整鞋模位置，使鞋模上鞋底轮廓与标准鞋底轮廓重合。
运行：
(1)将鞋底放入鞋模；
(2)按“运行”按钮；
(3)读取标准鞋底图像；
(4)利用图像处理技术处理图像，获得鞋底轮廓及位置；
(5)利用已获得的轮廓，应用轨迹规划算法获得电机运行轨迹；
(6)将运行轨迹传送至运动控制卡，由运动控制卡控制驱动电机运动，完成点胶；
(7)取走鞋大底。

Claims (1)

1、一种鞋大底自动点胶机，其特征在于，包括机架、与机架横梁连接的点胶装置和鞋底图像处理装置，还包括控制所述图像处理装置和点胶装置工作的工控机，所述图像处理装置包括摄像头、与所述摄像头连接的图像卡和显示器，所述点胶装置包括与机架连接的横轴、与所述横轴连接，且可沿该横轴移动的纵轴、与所述纵轴连接，且可沿该纵轴移动的点胶头，所述纵横轴上连接有驱动电机；所述工控机中设有基于ISA总线的运动控制卡，工控机用于图像处理和轨迹规划，运动控制卡用于驱动纵横轴上的伺服电机移动，实现平面曲线点胶。
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