鞋帮打磨轨迹生成方法与流程

1.本发明涉及制鞋技术领域，特别是涉及一种鞋帮打磨轨迹生成方法。


背景技术：

2.在制鞋行业，为了使鞋帮能够与鞋底进行牢固粘合，鞋帮都要经过打磨处理。而目前采用的鞋帮打磨方法主要有两种：1.采用人工打磨，这种打磨方式无法保证打磨质量，且劳动强度大、工作效率低；2.采用工业机器人打磨，这种打磨方式需要用手工操作打磨头进行离线编辑生成每款鞋型的打磨轨迹，操作过程较为耗时、生产效率低，且对操作员素质要求较高。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供一种能够快速获得鞋帮打磨轨迹的鞋帮打磨轨迹生成方法。
4.一种鞋帮打磨轨迹生成方法，包括以下步骤：
5.提供鞋帮打磨装置，所述鞋帮打磨装置包括两个相对设置的机器视觉模组；
6.对所述机器视觉模组进行标定，以确定工件坐标系；
7.对两个所述机器视觉模组各自确定的所述工件坐标系进行统一，以得到两个所述机器视觉模组的位置关系矩阵；
8.对所述鞋帮上的待打磨位置进行标记；
9.使两个所述机器视觉模组分别扫描所述鞋帮上的标记，并得到两个待打磨轨迹；
10.根据所述位置关系矩阵对两个所述待打磨轨迹进行拼接对齐，以确定所述鞋帮的打磨轨迹。
11.上述的鞋帮打磨轨迹生成方法中，在对机器视觉模组标定好之后，只需要使两个机器视觉模组对鞋帮进行扫描，并将各自扫描得到的打磨轨迹进行拼接对齐，即可得到鞋帮的打磨轨迹，操作方便快捷，效率较高。另外，在更换鞋型时，只需要对更换的鞋型上待打磨的位置进行标记，再通过两个机器视觉模组的扫描处理，又能很快得到更换后鞋型的打磨轨迹。
12.在其中一个实施例中，所述机器视觉模组包括相机及线激光发生器；所述鞋帮打磨装置还包括用于安装所述鞋帮的基座。
13.在其中一个实施例中，所述对所述机器视觉模组进行标定，以确定工件坐标系的步骤包括以下步骤：
14.对所述相机拍摄的标定板图片进行分析，得到相机矫正标定矩阵；
15.使所述线激光发生器投射激光线至所述标定板上，对所述相机拍摄的具有激光线的标定板图片进行分析，得到激光面标定矩阵；
16.将所述标定板安装于所述基座上，使所述标定板与所述相机相对运动，对所述相机拍摄得到的多张标定板图片进行分析，得到相机姿态标定矩阵；
17.将所述相机矫正标定矩阵、所述激光面标定矩阵、所述相机姿态标定矩阵结合，得
到所述工件坐标系。
18.在其中一个实施例中，所述对两个所述机器视觉模组各自确定的所述工件坐标系进行统一，以得到两个所述机器视觉模组的位置关系矩阵的步骤包括以下步骤：
19.将所述基座移动到待机位置，并将所述标定板安装于所述基座上；
20.使所述相机对所述标定板拍照，得到平面图片；
21.将所述平面图片转化为空间点云；
22.将两个所述相机获得的所述空间点云进行拼接对齐，得到能够使所述空间点云对齐的位置关系矩阵。
23.在其中一个实施例中，所述使两个所述机器视觉模组分别扫描所述鞋帮上的标记，并得到两个待打磨轨迹的步骤包括：
24.将所述鞋帮安装于所述基座上；
25.使两个所述相机分别扫描所述鞋帮上的标记；
26.根据两个所述相机各自的所述工件坐标系，将各自拍摄的图片转化为空间点云，并各自得到由空间点云所构成的两个待打磨轨迹。
27.在其中一个实施例中，在所述根据所述对齐关系矩阵对两个所述待打磨轨迹进行拼接对齐，以确定所述鞋帮的打磨轨迹的步骤之后还包括以下步骤：
28.分别获得所述鞋帮在第一姿态与第二姿态下的打磨轨迹，所述第一姿态与所述第二姿态之间存在既定旋转角度；
29.根据第一姿态与第二姿态之间的旋转平移矩阵，将所述第二姿态下的所述打磨轨迹进行转换；
30.将转换后的打磨轨迹与所述第一姿态下的打磨轨迹进行拼接。
31.在其中一个实施例中，所述根据第一姿态与第二姿态之间的旋转平移矩阵，将所述第二姿态下的所述打磨轨迹进行转换的步骤中，所述旋转平移矩阵通过以下步骤获得：
32.将所述标定板以所述第一姿态安装于所述基座上；
33.将所述相机拍摄的第一姿态图片转化为标定板第一姿态点云；
34.将所述标定板以所述第二姿态安装于所述基座上；
35.将所述相机拍摄的第二姿态图片转化为标定板第二姿态点云；
36.将标定板第二姿态点云与标定板第一姿态点云进行拼接对齐，得到能够使两者对齐的旋转平移矩阵。
37.在其中一个实施例中，在所述根据所述对齐关系矩阵对两个所述待打磨轨迹进行拼接对齐，以确定所述鞋帮的打磨轨迹的步骤之后还包括以下步骤：
38.沿所述打磨轨迹对所述鞋帮进行试打磨；
39.对所述打磨轨迹中偏离实际位置的点位进行位置修正。
40.在其中一个实施例中，所述对所述打磨轨迹中偏离实际位置的点位进行位置修正的步骤包括以下步骤：
41.选择所述打磨轨迹中偏离实际位置的标记点的编号；
42.选择对所述标记点所要调整的自由度；
43.选择每次要调整的步长；
44.按键调整直至所述标记点与实际位置相重合。
45.在其中一个实施例中，所述对所述鞋帮上的待打磨位置进行标记的步骤中，所述标记的颜色需与所述鞋帮的颜色相异。
附图说明
46.图1为本发明一实施例的鞋帮打磨轨迹生成方法的流程图；
47.图2为图1所示步骤s11中所提供的鞋帮打磨装置的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
48.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
53.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“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。
54.结合图1与图2所示，本发明一实施例的鞋帮打磨轨迹生成方法包括以下步骤。
55.s11，提供鞋帮打磨装置，鞋帮打磨装置包括两个相对设置的机器视觉模组。
56.如图2所示为其中一个实施例中鞋帮打磨装置900的结构示意图。鞋帮打磨装置
900包括工作台910及安装在工作台910上的横梁920，两个机器视觉模组930间隔固定安装于横梁920上。具体地，机器视觉模组930包括相机931及线激光发生器932。线激光发生器932能够发出面激光，即发出的激光在照射至目标物上后能够得到一条激光线。相机931能够进行拍照，且相机931具体为工业相机931，以具有较高的分辨率。具体地，鞋帮打磨装置900还包括用于安装鞋帮的基座940，基座940作为鞋帮的安装平台。进一步地，基座940设于工作台910上，且能够相对工作台910移动，从而相对机器视觉模组930运动。进一步地，机器视觉模组930分置于基座940的移动轨道两侧，且悬置于移动轨道上方，以能够在基座940运动时对安装于基座940上的目标物进行拍照。
57.在一个实施例中，鞋帮打磨装置900包括机械手950及安装于机械手950末端的打磨头960，机械手950能够带动打磨头960运动，以对安装在基座940上的鞋帮进行打磨。另外，鞋帮打磨装置900还包括控制中心(未示出)，控制中心与机器视觉模组930连接，以接收相机931拍摄的图片，并对图片进行分析处理；控制中心与机械手950连接，以控制机械手950以特定轨迹运动。
58.s12，对机器视觉模组进行标定，以确定工件坐标系。
59.通过对机器视觉模组进行标定，可以确定一个能够反映目标物实际坐标的工件坐标系，通过该工件坐标系，可以将相机拍摄的二维图片中的特征信息转化为三维坐标系内的特征真实信息。可以理解，对于相机拍摄的具有多个标记点的照片，可以通过工件坐标系的转化后得到三维的点云数据。
60.具体地，s12包括以下步骤：
61.s121，对相机拍摄的标定板图片进行分析，得到相机矫正标定矩阵。
62.该步骤的作用是对相机进行标定，确定相机自身拍照时所存在的畸变情况。对于相机拍摄的目标物图片信息，通过相机矫正标定矩阵，可以反求得到在没有发生畸变的情况下的实际图片信息，从而对图片进行矫正。
63.具体地，根据相机视野，准备一个尺寸大小合适的标定板，标定板为具有黑白相间的标准棋盘格的板件。在相机视野内，在不同的位置、以不同的姿态摆放标定板，通过相机拍摄对应的图片，利用算法对这些图片进行计算分析，可以得到相机矫正标定矩阵。
64.s122，使线激光发生器投射激光线至标定板上，对相机拍摄的具有激光线的标定板图片进行分析，得到激光面标定矩阵。
65.具体地，将标定板置于多个高度位置，在每一高度位置，将激光发生器发生的激光投射至标定板上，此时，使相机获取标定板的图片，则标定板上具有激光照亮的光条。利用算法对多个具有光条的标定板图片进行分析处理，可以得到激光面标定矩阵。根据该激光面标定矩阵，可以将图片上二维点坐标转化为三维点坐标。
66.s123，将标定板安装于基座上，使标定板与相机相对运动，对相机拍摄得到的多张标定板图片进行分析，得到相机姿态标定矩阵。
67.具体地，通过使基座移动，从而带动标定板逐渐向相机运动，在标定板运动的过程中，相机连续拍照以获得多张标定板图片，通过对多张标定板图片进行算法分析，可以得到相机姿态标定矩阵。由于相机安装姿态不标准(例如安装倾斜)会导致拍摄得到的图片与标准姿态下拍摄的照片存在差异，根据该相机姿态标定矩阵，可以反求得到标准姿态下的实际图片信息，从而对图片进行矫正。
68.s124，将相机矫正标定矩阵、激光面标定矩阵、相机姿态标定矩阵结合，以确定工件坐标系。
69.通过对相机矫正标定矩阵、激光面标定矩阵、相机姿态标定矩阵三者进行结合，对拍摄得到的存在一定畸变、倾斜变形的二维图片进行矫正并得到真实的能够反映目标物实际坐标的工件坐标系。可以理解，该工件坐标系为基于所标定的相机所确定的坐标系，对于相机拍摄的具有多个标记点的照片，可以通过分析计算转化为该工件坐标系下能够反映真实坐标的三维点云。
70.s13，对两个机器视觉模组各自确定的工件坐标系进行统一，以得到两个机器视觉模组的位置关系矩阵。
71.对于两个相机各自拍摄得到的具有多个标记点的图片，在将其分析转化后就得到了在各自工件坐标系中所对应的三维点云。为了将两个工件坐标系的三维点云统一到一个全局坐标系中,需要对两个相机的位置关系进行标定。如此，经过该位置关系矩阵的转换，可以将基于两个独立坐标系的两组点云统一到一个坐标系内。
72.具体地，s13包括以下步骤：
73.s131，将基座移动到待机位置，并将标定板安装于基座上。
74.可以通过圆柱块压紧标定板或小磁铁片与基座吸附夹紧标定板的方式，将标定板在基座上固定好。将基座移动到工作台的待机位置。
75.s132，使相机对标定板拍照，得到平面图片。
76.s133，将平面图片转化为空间点云。
77.s134，将两个相机获得的空间点云进行拼接对齐，得到能够使空间点云对齐的位置关系矩阵。
78.对两个相机同时得到的空间点云，经过算法处理得到空间点云的轮廓，再将两个空间点云的轮廓进行粗匹配，得到能够使空间点云大致对齐的位置关系矩阵，之后再通过不断的细匹配，以迭代得到使两个空间点云能够完全对齐的位置关系矩阵。这样得到的位置关系矩阵能够实现空间点云的较高精度的拼接对齐，即可以将两个独立坐标系下的点云统一到一个全局坐标系下。
79.s14，对鞋帮上的待打磨位置进行标记。
80.通过在鞋帮上的待打磨位置进行标记，以便于相机能够识别由标记所构成的待打磨位置轨迹。具体地，标记的颜色需与鞋帮的颜色相异，以便于相机能够较为容易的进行识别。
81.具体地，在一个实施例中，标记为纸带。此时，先根据鞋帮颜色选择纸带颜色，使纸带颜色与鞋帮颜色相异。例如：黑色鞋帮选择白色纸带，白色鞋帮选择黑色纸带。之后，确定鞋帮需打磨的位置，并沿鞋帮需打磨的位置粘贴纸带。在其它实施例中，还可以在鞋帮上需打磨的位置进行划线，由于划线的颜色与鞋帮颜色相异，可以通过划线得到的线条对需打磨的位置进行标记示出。
82.s15，使两个机器视觉模组分别扫描鞋帮上的标记，并得到两个待打磨轨迹。
83.两个机器视觉模组分别扫描鞋帮上的标记，通过分析得到两个在各自工件坐标系下的空间点云，这些空间点云构成了各自工件坐标系下的待打磨轨迹。
84.具体地，s15包括以下步骤：
85.s151将鞋帮安装于基座上。
86.s152使两个相机分别扫描鞋帮上的标记。
87.s153根据两个相机各自的工件坐标系，将各自拍摄的图片转化为空间点云，并各自得到由空间点云所构成的两个待打磨轨迹。
88.s16，根据位置关系矩阵对两个待打磨轨迹进行拼接对齐，以确定鞋帮的打磨轨迹。
89.根据步骤s13中得到的标准的位置关系矩阵，可以将两个相机拍摄得到的待打磨轨迹进行拼接对齐而统一到一个全局坐标系下而形成打磨轨迹点云，此时，打磨轨迹点云能够反映鞋帮的真实打磨轨迹。
90.上述的鞋帮打磨轨迹生成方法中，在对机器视觉模组标定好之后，只需要使两个机器视觉模组对鞋帮进行扫描，并将各自扫描得到的打磨轨迹进行拼接对齐，即可得到鞋帮的打磨轨迹，操作方便快捷，效率较高。另外，在更换鞋型时，只需要对更换的鞋型上待打磨的位置进行标记，再通过两机器视觉模组的扫描处理，又能很快得到更换后鞋型的打磨轨迹。
91.在实际操作过程中，在经过两个机器视觉模块的一次扫描后，对于鞋帮的鞋头与鞋尾的位置，容易存在盲区而出现没有扫描到的情况，这样就不能得到质量较好、较为完整的鞋帮打磨轨迹点云。因此就需要对鞋帮在两个姿态下进行扫描。此时，鞋帮打磨轨迹生成方法还包括以下步骤。
92.s17，分别获得鞋帮在第一姿态与第二姿态下的打磨轨迹，第一姿态与第二姿态之间存在既定旋转角度。
93.定义鞋帮的长度方向与基座的移动方向一致时，鞋帮呈第一姿态，此时两个相机主要扫描鞋帮的相对两侧；而鞋帮的宽度方向与基座的移动方向一致时，鞋帮呈第二姿态，此时两个相机主要扫描鞋帮的鞋头与鞋尾。可以理解，在这种情况下，第一姿态与第二姿态之间存在90
°
的旋转角度。
94.可以理解，在鞋帮处于第一姿态时，使两个相机对鞋帮上的标记进行扫描，并得到各自工件坐标系下的空间点云后，经过步骤s16中的位置关系矩阵而进行统一后，得到鞋帮在第一姿态下的打磨轨迹。利用同样的方法，可以得到鞋帮在第二姿态下的打磨轨迹。
95.s18，根据第一姿态与第二姿态之间的旋转平移矩阵，将所述第二姿态下的所述打磨轨迹进行转换。
96.具体地，步骤s18包括以下步骤：
97.s181，将标定板以第一姿态安装于基座上。
98.将标定板安装于基座上，将标定板当前的姿态看做鞋帮的第一姿态。
99.s182，将相机拍摄的第一姿态图片转化为标定板第一姿态点云。
100.利用相机对标定板进行扫描拍照，并经过数据处理后得到标定板在第一姿态下的第一姿态点云。可以理解，第一姿态点云是由两个相机拍摄的图片在经过数据处理得到的经过拼接对齐统一到一个全局坐标系下的点云信息。
101.s183，将标定板以第二姿态安装于基座上。
102.将标定板从第一姿态旋转既定角度后安装在基座上，此时标定板的姿态可以看做是鞋帮的第二姿态。
103.s184，将相机拍摄的第二姿态图片转化为标定板第二姿态点云。
104.利用相机对标定板进行扫描拍照，并经过数据处理后得到标定板在第二姿态下的第二姿态点云。可以理解，第二姿态点云是由两个相机拍摄的图片在经过数据处理得到的经过拼接对齐统一到一个全局坐标系下的点云信息。
105.s185，将标定板第二姿态点云与标定板第一姿态点云进行拼接对齐，得到能够使两者对齐的旋转平移矩阵。
106.在同一个全局坐标系下，第一姿态点云与第二姿态点云会出现重叠，需要将第二姿态点云进行旋转平移处理，以使第二姿态点云能够返转到第一姿态下的原始位置，以与第一姿态点云进行拼接。在将第二姿态点云进行旋转平移以与第一姿态点云进行拼接对齐的过程中，可以通过多次迭代计算得到使第二姿态点云能够与第一姿态点云对齐的旋转平移矩阵。
107.可以理解，由于在扫描鞋帮时，无法知晓第一姿态与第二姿态之间的旋转平移矩阵，通过使标定板分别以第一姿态与第二姿态安装在基座上，通过求出标定板在两个姿态下的旋转平移矩阵，即可得到鞋帮在两个姿态下的旋转平移矩阵。因此，获得第一姿态与第二姿态之间的旋转平移矩阵后，即可将第二姿态下的打磨轨迹点云转换到第一姿态下。
108.s19，将转换后的打磨轨迹与第一姿态下的打磨轨迹进行拼接。
109.将转换后的第二姿态下的打磨轨迹与第一组态下的打磨轨迹进行拼接，即可得到鞋帮的鞋头、鞋尾及两侧的完整的打磨轨迹。
110.s21，沿打磨轨迹对鞋帮进行试打磨。
111.根据拼接得到的打磨轨迹的点云数据，控制中心控制机械手运动，以带动打磨头沿点云所限定的轨迹对鞋帮进行试打磨。
112.s22，对打磨轨迹中偏离实际位置的点位进行位置修正。
113.在试打磨的过程中，如果打磨头的实际运动轨迹偏离了鞋帮上的需打磨位置，则通过修正，可以对点云数据进行优化。
114.具体地，s22包括以下步骤：
115.s221，选择打磨轨迹中偏离实际位置的标记点的编号。
116.对于控制中心存储的点云数据，其可以通过与控制中心连接的显示屏进行显示。另外，对于轨迹中的各个标记点已经被自动编号，即每一个标记点都具有编号。对于需要修正的标记点，可先在显示屏上选中标记点所对应的编号，对其执行调整操作。
117.s222，选择对标记点所要调整的自由度。
118.根据标记点所在全局坐标系的6个自由度进行调整，6个自由度分别为沿全局坐标系的x轴平移，y轴平移，z轴平移，绕x轴转动，绕y轴转动，绕z轴转动。
119.在另一实施例中，还可以基于打磨头的打磨姿态建立局部坐标系，通过对标记点在局部坐标系的6个自由度进行调整，可以更加便于打磨头以最优的姿态沿打磨轨迹进行打磨。此时，在显示屏上会显示所选择标记点在全局坐标系下的x、y、z坐标，并通过α、β、γ分别代表局部坐标系相对于全局坐标系的欧拉角。
120.s223，选择每次要调整的步长。
121.在显示屏上的步长框中选择每次要调整的步长，共有0.001、0.01、0.1、1、10五个选项。例如，选择步长1后，每次操作只能实现1mm距离的调整。通过不同的步长选项结合，可
以快速达到目标的调整总步长。例如，通过选择2次步长10,5次步长1,3次步长0.1，可以快速实现25.3mm的总步长调整。
122.s224，按键调整直至标记点与实际位置相重合。
123.在显示屏上具有w键和d键，通过手动操作可实现调整，通过按压w键增加一个步长，按压d键减小一个步长，从而使得标记点进行角度及位置的修正，实现整个打磨轨迹的优化。
124.上述鞋帮打磨轨迹生成方法中，通过提前对机器视觉模组进行标定，并获得鞋帮在两个扫描姿态下的旋转平移矩阵，即可使机器视觉模组对两个姿态下的鞋帮分别进行扫描，在将数据转换整合后得到质量较好、较为完整的鞋帮打磨轨迹，操作方便快捷。进一步地，对于或得到鞋帮打磨轨迹，通过试打磨与修正又可以对打磨轨迹进行优化，使得生成的打磨轨迹更加符合真实的打磨轨迹。
125.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
126.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。