一種基于機(jī)器視覺(jué)的皮革自動(dòng)劃線方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種皮革自動(dòng)劃線技術(shù)，尤其設(shè)及一種利用機(jī)器人快速實(shí)現(xiàn)劃線的方 法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 皮革廣泛地用于服裝、包箱等面料。在運(yùn)些物品的生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)款式和尺寸的 不同，需要對(duì)皮革進(jìn)行裁剪，或?yàn)榱撕罄m(xù)的操作的方便需要在皮革上標(biāo)記線條（劃線），運(yùn) 些都需要一條精確的軌跡。由于皮革形狀的多樣性及擺放位置的不確定性，固定的軌跡顯 然很難滿足后續(xù)工藝的要求。而人工操作存在精度低、速度慢等缺點(diǎn)，因此其生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品的質(zhì)量都比較低下，不符合產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前，機(jī)器視覺(jué)廣泛地應(yīng)用工件輪廓形狀的 識(shí)別W及定位等功能，它具備很好的適應(yīng)性和可靠性，因此也可W用來(lái)對(duì)皮革形狀和位置 的識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)獲得皮 革劃線軌跡并利用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)快速劃線的方法和裝置。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種基于機(jī)器視覺(jué)的皮革自動(dòng)劃線 方法，其特征在于包括W下步驟：
[0005] 步驟S1，抓取皮革；采用機(jī)械手從皮革放置架快速抓取皮革到傳送帶；
[0006] 步驟S2 :實(shí)時(shí)掃描；放置在傳送帶正上方的相機(jī)實(shí)時(shí)掃描傳送帶上的圖像，通過(guò) 算法判斷皮革是否完全進(jìn)入相機(jī)的視場(chǎng)；
[0007] 步驟S3 :提取皮革輪廓數(shù)據(jù)；當(dāng)皮革完全進(jìn)入相機(jī)的視場(chǎng)后，利用圖像處理算法 分析皮革的邊緣輪廓，并轉(zhuǎn)換至實(shí)際的物理坐標(biāo)；
[0008] 步驟S4 :確定劃線軌跡；根據(jù)提取皮革的實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中捜索與之相 匹配的模板，相應(yīng)地確定劃線軌跡；
[0009] 步驟S5 :劃線；確定劃線軌跡后，借助Delta并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)皮革的劃線。
[0010] 作為一種改進(jìn)：所述步驟S1中的機(jī)械手為可在上下、左右兩個(gè)自由度上移動(dòng)，機(jī) 械手的末端執(zhí)行器為真空吸盤。
[0011] 作為一種改進(jìn)：所述步驟S2中的算法是利用背景差分方法，其步驟如下：
[0012] 步驟S21 :傳送帶上無(wú)皮革時(shí)采集一張圖像作為背景圖像；
[0013] 步驟S22 :傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，把實(shí)時(shí)采集的圖像同背景圖像進(jìn)行差分；
[0014] 步驟S23:統(tǒng)計(jì)差分圖上的比較明顯的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，個(gè)數(shù)比較少的認(rèn)為圖像中沒(méi) 有皮革，否則應(yīng)用自適應(yīng)闊值算法0TSU分割差分后的圖像；
[0015] 步驟S24 :在分割后的二值圖像上捜索前景區(qū)域即皮革區(qū)域，同時(shí)得到皮革區(qū)域 的邊緣輪廓，如所有的前景區(qū)域都不在圖像的邊框則認(rèn)為皮革完全進(jìn)入相機(jī)的視場(chǎng)。
[0016] 作為一種改進(jìn)：所述步驟S3中的圖像邊緣輪廓可W通過(guò)步驟S24得到，即從圖像 坐標(biāo)到物理坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換需要一個(gè)單應(yīng)矩陣H，實(shí)現(xiàn)從圖像平面（u，V)到傳送帶平面（X，y)的 一個(gè)映射，其映射關(guān)系為：
[0017]
[0018] 單應(yīng)矩陣H通過(guò)在傳動(dòng)帶靜止的時(shí)候放置一塊平面標(biāo)定祀標(biāo)標(biāo)定得到。
[0019] 作為一種改進(jìn)：所述步驟S4確定劃線軌跡，其具體步驟如下：
[0020] 步驟S41 :利用輪廓的7個(gè)化矩具有尺度、旋轉(zhuǎn)和平移的不變性，從數(shù)據(jù)庫(kù)中捜索 同獲得的皮革輪廓相匹配的模板輪廓；
[0021]步驟S42 :對(duì)獲得的皮革輪廓數(shù)據(jù)求其傾斜的最緊湊包圍盒，并模板輪廓的最緊 湊包圍盒做比較，獲得實(shí)際皮革相對(duì)于模板的縮放系數(shù)，旋轉(zhuǎn)角度和位置偏移量；
[0022] 步驟S43 :已知每個(gè)模板對(duì)應(yīng)的劃線軌跡，根據(jù)步驟S42得到的縮放系數(shù)，旋轉(zhuǎn)角 度和位置偏移量計(jì)算當(dāng)前皮革對(duì)應(yīng)的劃線軌跡。
[0023] 作為一種改進(jìn)：所述步驟S4中所需要的皮革模板必須在裝置運(yùn)行前錄入，錄入模 板的同時(shí)按照步驟S41和步驟S42相應(yīng)地計(jì)算7個(gè)化不變矩和最緊湊包圍盒，同時(shí)，錄入 模板對(duì)應(yīng)的劃線軌跡。
[0024] 作為一種改進(jìn)：所述步驟S5中得到實(shí)際劃線軌跡后根據(jù)Delta并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué) 轉(zhuǎn)換為控制電機(jī)的數(shù)據(jù)，Delta并聯(lián)機(jī)器人劃線用的末端執(zhí)行器為畫筆。
[00巧]一種基于機(jī)器視覺(jué)的皮革自動(dòng)劃線裝置，包括末端帶吸盤且在上下、左右兩個(gè)自 由度上可移動(dòng)的機(jī)械手、傳送帶、相機(jī)、末端帶畫筆的Delta并聯(lián)機(jī)器人W及工控機(jī)，機(jī)械 手用來(lái)抓取皮革工件到傳送帶的一端，由傳送帶送至工業(yè)相機(jī)獲得工件的劃線軌跡，最后 通過(guò)Delta并聯(lián)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)劃線。
[00%] 本發(fā)明利用Delta并聯(lián)機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)劃線具有精度高，速度快等優(yōu)點(diǎn)，大大提高 了皮革劃線的效率。
[0027] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為本發(fā)明一種基于機(jī)器視覺(jué)的皮革自動(dòng)劃線裝置一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖2為劃線軌跡生產(chǎn)的方法流程圖。
[0030] 圖3為緊湊包圍的估計(jì)。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明一種基于機(jī)器視覺(jué)的皮革自動(dòng)劃線裝置一種實(shí)施例，包括皮 革放置架1、末端帶吸盤且在上下、左右兩個(gè)自由度上可移動(dòng)的機(jī)械手2、精密傳送帶5、工 業(yè)相機(jī)6、安裝在機(jī)器人架3上且末端帶畫筆的Delta并聯(lián)機(jī)器人4W及工控機(jī)7,機(jī)械手2 從皮革放置架1中抓取單塊皮革放置到精密傳送帶5的左側(cè)，皮革被輸送到工業(yè)相機(jī)6的 下方時(shí)，通過(guò)圖像處理算法計(jì)算對(duì)應(yīng)皮革的劃線軌跡，并用來(lái)控制Delta并聯(lián)機(jī)器人4實(shí)現(xiàn) 皮革的劃線。其具體實(shí)現(xiàn)方法如圖2所示，一種基于機(jī)器視覺(jué)皮革自動(dòng)劃線的方法，包括如 下步驟：
[0032] 步驟SI:用二自由度機(jī)械手從皮革放置架快速抓取皮革到傳送帶。
[0033] 步驟S2 :放置在傳送帶正上方的相機(jī)實(shí)時(shí)掃描傳送帶上的圖像，通過(guò)算法判斷皮 革是否完全進(jìn)入相機(jī)的視場(chǎng)。
[0034] 當(dāng)傳送帶上無(wú)皮革時(shí)用工業(yè)相機(jī)采集一張圖像作為背景l(fā)e，按固定帖率實(shí)時(shí)采集 傳送帶上的圖像It，對(duì)當(dāng)前圖像It和背景圖像Ie做差分得到dl=IIt-Iel。統(tǒng)計(jì)差分圖像 dl上比較明顯的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)rv如果ne小于最小的皮革面積，則認(rèn)為無(wú)皮革落在相機(jī)視場(chǎng)； 否則應(yīng)用自適應(yīng)闊值算法0TSU分割差分后的圖像dl，在分割后的二值圖像上捜索前景區(qū) 域（即皮革區(qū)域），同時(shí)得到皮革區(qū)域的邊緣輪廓，如果所有的皮革區(qū)域都不在圖像的邊框 則認(rèn)為皮革已完全進(jìn)入相機(jī)的視場(chǎng)。
[0035] 步驟S3 :利用圖像處理算法分析皮革的邊緣輪廓，并轉(zhuǎn)換到實(shí)際的物理坐標(biāo)。從 圖像坐標(biāo)到物理坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換需要一個(gè)單應(yīng)矩陣H，實(shí)現(xiàn)從圖像平面（u，v)到傳送帶平面 (X，y)的一個(gè)映射：
[0036]
[0037] 單應(yīng)矩陣H可W在傳動(dòng)帶靜止的時(shí)