[發(fā)明專利]一種基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110881748A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苗慶偉;邵軍強(qiáng);王志飛
• 申請（專利權(quán)）人: 埃視森智能科技（上海）有限公司
• 主分類號: A43D25/18
• 分類號: A43D25/18;B25J11/00;G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 河南大象律師事務(wù)所 41129
• 代理人: 張輝

1.一種基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，包括視覺處理單元，所述視覺處理單元包括上位機(jī)及與其通訊連接的三維傳感器，所述三維傳感器固定于傳感器安裝架上，三維傳感器下方設(shè)有用于放置待涂膠工件的工件放置機(jī)構(gòu)，工件放置機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有用于對待涂膠工件進(jìn)行涂膠操作的涂膠機(jī)器人，所述涂膠機(jī)器人包括膠槍和用于與上位機(jī)通訊驅(qū)動連接以控制其運(yùn)動的機(jī)械手，所述膠槍安裝于機(jī)械手的末端；所述三維傳感器包括兩個相機(jī)和一個線激光器，所述線激光器用于與對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)連接，所述相機(jī)和驅(qū)動電機(jī)均與上位機(jī)通訊連接，所述三維傳感器獲取待涂膠工件的信息傳輸給所述上位機(jī)，所述上位機(jī)控制所述驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動以使線激光器掃描待涂膠工件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述工件放置機(jī)構(gòu)為傳送帶傳動機(jī)構(gòu)以用于將工件沿傳送帶移動方向傳動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠系統(tǒng)，其特征在于，所述傳送帶傳動機(jī)構(gòu)還包括用于檢測傳送帶運(yùn)動的編碼器。

4.一種基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)安裝三維傳感器，標(biāo)定坐標(biāo)系：將三維傳感器安裝于工件放置機(jī)構(gòu)掃描點(diǎn)上方設(shè)定位置處，標(biāo)定相機(jī)坐標(biāo)系與涂膠機(jī)器人的機(jī)械手工具坐標(biāo)系的關(guān)系；

(2)采集數(shù)據(jù)：將工件移送至工件放置機(jī)構(gòu)上的掃描點(diǎn)處，利用三維傳感器拍攝圖像、掃描數(shù)據(jù)；

(3)判斷有無工件：根據(jù)三維傳感器所拍攝的圖像和數(shù)據(jù)信息判斷是否存在工件，如果不存在則返回上一步驟，如果存在則將工件移至涂膠機(jī)器人的涂膠位置處；

(4)工件數(shù)據(jù)處理：對三維傳感器掃描的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取輪廓點(diǎn)，處理獲取待涂膠工件的外輪廓數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步生成涂膠軌跡數(shù)據(jù)；

(5)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：將獲取的涂膠軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至機(jī)械手工具坐標(biāo)系下，得到機(jī)器人涂膠軌跡，再實(shí)時計(jì)算得到工件位置信息并保存，同時準(zhǔn)備發(fā)送軌跡數(shù)據(jù)給涂膠機(jī)器人；

(6)涂膠：確認(rèn)涂膠機(jī)器人是否可以接收數(shù)據(jù)，得到許可后將機(jī)器人涂膠軌跡數(shù)據(jù)發(fā)送給機(jī)器人，之后涂膠機(jī)器人再判斷涂膠位置處是否有工件，如果沒有則返回步驟(2)，如果有，涂膠機(jī)器人根據(jù)接收到的軌跡數(shù)據(jù)對靜止的工件進(jìn)行涂膠，涂膠完畢后返回步驟(2)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠方法，其特征在于，所述步驟(1)中是利用圓形編碼點(diǎn)標(biāo)定相機(jī)坐標(biāo)系與機(jī)械手工具坐標(biāo)系的關(guān)系，通過三維傳感器的相機(jī)采集編碼點(diǎn)圖像，得到各編碼點(diǎn)的坐標(biāo)，再利用涂膠機(jī)器人去分別接觸對應(yīng)的編碼點(diǎn)，計(jì)算出各個編碼點(diǎn)組圖中心處圓形編碼點(diǎn)在機(jī)械手工具坐標(biāo)系下的灰度重心，從而求出相機(jī)坐標(biāo)系與機(jī)械手工具坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系并進(jìn)行標(biāo)定。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠方法，其特征在于，所述步驟(2)中利用三維傳感器拍攝圖像、掃描數(shù)據(jù)是通過驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動線激光器做弧面掃描運(yùn)動，同時兩個相機(jī)分別從左右兩個視角拍攝工件；再分別提取投射到工件上的激光線條，并通過求解極線方程確定兩條激光線匹配的同名點(diǎn)，然后采用三角測量原理計(jì)算出匹配激光線上每個點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠方法，其特征在于，所述步驟(4)對工件數(shù)據(jù)處理的過程如下：首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分割去噪，去除噪聲及雜點(diǎn)，然后分別提取各個激光線左右兩側(cè)的峰值點(diǎn)作為鞋底的外輪廓上的點(diǎn)，將各個激光線上的峰值點(diǎn)相互連接，經(jīng)過平滑濾波，獲得鞋底的外輪廓數(shù)據(jù)；再將提取到的鞋底外輪廓進(jìn)行等距收縮，相似的輪廓軌跡處于鞋底內(nèi)側(cè)，從而生成涂膠軌跡數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于3D掃描的機(jī)器人鞋底自動涂膠方法，其特征在于，所述工件放置機(jī)構(gòu)為傳送帶傳動機(jī)構(gòu)，工件的移送是通過傳送帶傳送的，傳送帶的移動為定距傳送，在掃描工件和對工件涂膠時均保持工件靜止。