[發明專利]一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法及裝置

有效

• 申請號: 202110302643.1
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113508963B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 林超胤;魏夢晴;許烈;蘇德全;鐘治魁;王平江;柯榕彬;賴曉彬;陳文奇
• 申請（專利權）人: 泉州華中科技大學智能制造研究院;泉州華數機器人有限公司
• 主分類號: A43D8/00
• 分類號: A43D8/00;B24B1/00;B24B19/22;B25J11/00;B25J9/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 何祖斌

1.一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，鞋底包括由下至上向外傾斜延伸的輪廓，其特征在于：包括如下步驟：

A、獲取鞋底的三維點云，根據該三維點云獲取鞋底底面的點云，并根鞋底底面點云提取鞋底的下邊緣邊界軌跡；

B、對下邊緣邊界軌跡依次進行平滑處理、B樣條擬合和水平方向的內縮偏置，得到最終的鞋底打磨軌跡，并賦予各軌跡點打磨的先后順序；

C、將鞋底打磨軌跡分為多個區塊，多個區塊包括鞋頭塊、鞋尾塊和若干中間塊，各中間塊的長度相同；

D、機器人的打磨姿態由切向量v_t、法向量v_n和向量v_a確定，對于包含在各中間塊內的軌跡點，切向量v_t方向與工具坐標系的x軸方向相同，法向量v_n方向取該區塊內所有軌跡點的法向量角度的平均值，向量v_a則與切向量v_t和法向量v_n垂直；對于包含在鞋頭塊和鞋尾塊內的軌跡點，切向量v_t方向與工具坐標系的z軸方向相同，法向量v_n方向取該區塊內所有軌跡點的法向量角度的平均值，向量v_a則與切向量v_t和法向量v_n垂直；其中，工具坐標系的x軸方向為鞋底在被打磨時移動的方向，z軸為與x軸同一平面且垂直于x軸的方向；

E、分別獲取各區塊與其下一區塊的法向量v_n角度的差值，根據該差值設置漸變值，當打磨至一區塊的尾部時，每經一個軌跡點，該區塊的法向量v_n就按照漸變值變化一次，當打磨至下一區塊時，該區塊的法向量v_n剛好變為下一區塊的法向量v_n；

F、機器人按照步驟B所述的鞋底打磨軌跡，并根據各軌跡點打磨的先后順序以及經步驟E后的切向量v_t、法向量v_n和向量v_a，對鞋底進行打磨。

2.根據權利要求1所述的一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，其特征在于：所述輪廓包括鞋底部、鞋尾部和設置在鞋底部與鞋尾部之間的中間部，鞋底部、鞋尾部和中間部的傾斜角度均不相同，所述步驟C中，鞋頭塊的長度為鞋頭至鞋頭部與中間部的傾斜角度變化最大處，鞋尾塊的長度為鞋尾至鞋尾部與中間部的傾斜角度變化最大處。

3.根據權利要求1所述的一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，其特征在于：所述步驟E中，具體包括：設某一區塊中包含的軌跡點為n個，法向量v_n開始變化的軌跡點為第m個，則該區塊的漸變值＝差值/(n-m)，其中，

4.根據權利要求2所述的一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，其特征在于：所述步驟B中，將鞋頭部與中間部的傾斜角度變化最大處對應的軌跡點定為起始軌跡點，并順時針排列各軌跡點打磨的先后順序。

5.根據權利要求1或2或3或4所述的一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，其特征在于：所述步驟A具體包括如下步驟：

A1、通過雙目線結構光相機對所需打磨的鞋底進行三維掃描，并通過鞋底掃描打磨軟件獲取鞋底的三維點云；

A2、將三維點云進行分塊處理，并對分塊后的每塊點云進行平面分割，獲取鞋底底面的點云；

A3、通過歐式分割獲得更加精準的鞋底底面的點云；

A4、根據經步驟A3得到的鞋底底面的點云提取鞋底的下邊緣邊界軌跡。

6.根據權利要求1或2或3或4所述的一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，其特征在于：所述步驟B中，內縮偏置的尺寸根據打磨頭的尺寸確定。

7.根據權利要求1或2或3或4所述的一種采用分塊位姿的鞋底打磨方法，其特征在于：所述步驟D中，所述法向量角度為法向量與水平參考線之間的角度。

8.一種采用分塊位姿的鞋底打磨裝置，其特征在于：包括：

打磨軌跡確定模塊：用于獲取鞋底的三維點云，根據該三維點云獲取鞋底底面的點云，并根鞋底底面點云提取鞋底的下邊緣邊界軌跡；對下邊緣邊界軌跡依次進行平滑處理、B樣條擬合和水平方向的內縮偏置，得到最終的鞋底打磨軌跡，并賦予各軌跡點打磨的先后順序；

分塊模塊：用于將鞋底打磨軌跡分為多個區塊，多個區塊包括鞋頭塊、鞋尾塊和若干中間塊，各中間塊的長度相同；

姿態確定模塊：用于確定各區塊內機器人的打磨姿態：對于包含在各中間塊內的軌跡點，切向量v_t方向與工具坐標系的x軸方向相同，法向量v_n方向取該區塊內所有軌跡點的法向量角度的平均值，向量v_a則與切向量v_t和法向量v_n垂直；對于包含在鞋頭塊和鞋尾塊內的軌跡點，切向量v_t方向與工具坐標系的z軸方向相同，法向量v_n方向取該區塊內所有軌跡點的法向量角度的平均值，向量v_a則與切向量v_t和法向量v_n垂直；其中，工具坐標系的x軸方向為鞋底在被打磨時移動的方向，z軸為與x軸同一平面且垂直于x軸的方向；

平滑模塊：用于分別獲取各區塊與其下一區塊的法向量v_n角度的差值，根據該差值設置漸變值，當打磨至一區塊的尾部時，每經一個軌跡點，該區塊的法向量v_n就按照漸變值變化一次，當打磨至下一區塊時，該區塊的法向量v_n剛好變為下一區塊的法向量v_n；

動作模塊：機器人按照所述的鞋底打磨軌跡，并根據各軌跡點打磨的先后順序以及經平滑模塊處理后的切向量v_t、法向量v_n和向量v_a，對鞋底進行打磨。