CN107747912A - 一种工件边缘轨迹扫描装置及扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工件边缘轨迹扫描装置及扫描方法，通过将一字线激光器相对于水平面倾斜朝上或倾斜朝下布置，也即扫描组件的一字线激光器位于工件待扫描边缘所对应的端面的侧下方或侧上方，扫描时一字线激光器从与工件对应的位置向工件边缘发射线激光，其中照射在工件上的激光会发生反射现象并被工业相机捕捉，而未照射在工件上的激光则不会被工业相机捕捉，使得工业相机可以拍摄到一条位于竖直面上的光影，并以此获得工件边缘轨迹，与传统技术方案相比，处理速度相对较快且对处理器的计算性能要求相对较低。

Description

一种工件边缘轨迹扫描装置及扫描方法

技术领域

本发明涉及一种扫描装置及扫描方法，尤其是一种工件边缘轨迹扫描装置及扫描方法。

背景技术

在硫化鞋生产中，需要对鞋面靠近鞋底的边缘位置进行刷胶，以便鞋面和鞋底之间的相互粘合。在传统生产中，该上胶工序通常依靠人工来完成，随着自动化技术的发展，越来越多的企业开始采用自动上胶设备来完成上胶工序。

现有的自动上胶设备通常采用喷胶的方式来实现上胶动作，这类设备无需对鞋面边缘轨迹进行准确定位，但是胶水容易飞溅到鞋面上，上胶质量相对较差；也有部分自动上胶设备采用刷子或刷轮进行刷胶的方式来实现上胶动作，这类设备虽然上胶质量相对较好，但是需要对鞋面边缘轨迹进行准确定位，这就需要对鞋面边缘位置进行扫描。传统的扫描装置或扫描方式通常是对鞋面进行拍照后，对图片进行灰度阀值分割、提取轮廓、对轮廓进行匹配并选择所需要的轮廓以及确定轮廓坐标等多个步骤，处理速度相对较慢且对处理器的计算性能要求较高。

有鉴于此，本申请人对工件边缘轨迹的扫描方式进行了深入的研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理速度相对较快且对处理器的计算性能要求相对较低的工件边缘轨迹扫描装置及扫描方法。

为了实现上述目的，本发明的扫描装置采用如下技术方案：

一种工件边缘轨迹扫描装置，包括机架，还包括穿过所述机架的输送机和用于将位于所述输送机上的工件向上抬起的提升组件，所述机架的四个侧面上分别设置有位于所述输送机上方的扫描组件，所述提升组件位于四个所述扫描组件所围成的空间的下方，所述扫描组件包括水平布置的滑轨、滑动连接在所述滑轨上的滑块、用于驱动所述滑块在所述滑轨上滑动的电机、固定连接在所述滑块上的支撑架以及分别安装在所述支撑架上的工业相机和一字线激光器，其中，所述一字线激光器相对于水平面倾斜朝上或倾斜朝下布置。

作为本发明的一种改进，同一所述扫描组件中，所述工业相机有两个，两个所述工业相机分别位于所述一字线激光器的两侧。

作为本发明的一种改进，所述工业相机相对于竖直平面倾斜布置，且所述工业相机具有镜头的一端相对于另一端靠近对应的所述一字线激光器。

作为本发明的一种改进，所述一字线激光器的水平位置低于或高于所述工业相机的水平位置。

作为本发明的一种改进，所述支撑架上设置有相机滑槽和激光滑槽，所述相机滑槽和所述激光滑槽平行布置且都与所述滑轨垂直布置，所述相机滑槽上滑动连接有相机支架，所述激光滑槽上滑动连接有激光支架，所述工业相机通过转动连接在所述相机支架上间接安装在所述支撑架上，所述一字线激光器通过转动连接在所述激光支架上间接安装在所述支撑架上。

本发明的扫描方法采用如下技术方案：

一种工件边缘轨迹扫描方法，包括以下步骤：

S1，放置工件使其待扫描边缘所对应的端面朝上布置或朝下悬空布置，当该端面朝上布置时，扫描组件的一字线激光器位于该端面的侧下方，当该端面朝下悬空布置时，扫描组件的一字线激光器位于该端面的侧上方；

S2，开启扫描组件并让所述扫描组件的工业相机和一字线激光器绕着工件同步水平移动，同时，所述一字线激光器朝向工件待扫描边缘发射线激光，所述工业相机采集工件待扫描边缘位置的图像，并记录所述图像被采集时所述扫描组件的位置信息；

S3，对所述图像进行二值化处理和细化处理，获得一条线条；

S4，当工件待扫描边缘所对应的端面朝上布置时，提取所述线条的最高点作为A点，当工件待扫描边缘所对应的端面朝下布置时，提取所述线条的最低点作为A点，然后根据所述位置信息整合所有的所述A点形成第一轨迹线。

作为本发明的一种改进，在步骤S4中，在所述线条上提取与所述A点具有预定距离的点作为B点，然后根据所述位置信息整合所述B点形成第二轨迹线，最后根据所述第一轨迹线和所述第二轨迹线构建轨迹三维模型。

作为本发明的一种改进，所述B点的位置获取方式为：以所述A点为起点沿着所述线条依次获取多个离散点，计算所获得的离散点与所述A点或前一所述离散点之间的距离并进行累加，当累加所获得的数值达到预定数值后，最新获取的所述离散点即为所述B点。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

通过将一字线激光器相对于水平面倾斜朝上或倾斜朝下布置，也即扫描组件的一字线激光器位于工件待扫描边缘所对应的端面的侧下方或侧上方，扫描时一字线激光器从与工件对应的位置向工件边缘发射线激光，其中照射在工件上的激光会发生反射现象并被工业相机捕捉，而未照射在工件上的激光则不会被工业相机捕捉，使得工业相机可以拍摄到一条位于竖直面上的光影，并以此获得工件边缘轨迹，与传统技术方案相比，处理速度相对较快且对处理器的计算性能要求相对较低。

附图说明

图1为本发明工件边缘轨迹扫描装置的结构示意图；

图2为本发明工件边缘轨迹扫描装置的扫描组件的结构示意图；

图3为实施例中一字线激光器的扫描方式示意图。

图中标示对应如下：

10-机架； 20-扫描组件；

21-滑轨； 22-滑块；

23-电机； 24-支撑架；

25-工业相机； 26-一字线激光器；

27-相机支架； 28-激光支架；

30-工件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1和图2所示，本实施例提供的工件边缘轨迹扫描装置，包括机架10、穿过机架10的输送机(图中未示出)和用于将位于输送机上的工件向上抬起的提升组件(图中未示出)，其中，输送机和提升组件为自动流水生产线中常见的设备或装置，可直接从市场上购买或者，这并非本实施例的重点，此处不再详述。当然，本实施例的工件边缘轨迹扫描装置还应该包括具有处理器的控制***，这类控制***都是常规的***，也可以从市场上直接购买获得，此处也不再详述。

机架10的四个侧面上分别设置有位于输送机上方的扫描组件20，提升组件则位于四个扫描组件20所围成的空间的下方，这样，当工件被输送组件输送到四个扫描组件20所围成的空间的下方时，提升组件可将工件提升到与四个扫描组件20对应的高度位置。

扫描组件20包括水平布置的滑轨21、滑动连接在滑轨21上的滑块22、用于驱动滑块22在滑轨21上滑动的电机23、固定连接在滑块22上的支撑架24以及分别安装在支撑架24上的工业相机25和一字线激光器26，其中，一字线激光器26相对于水平面倾斜朝上或倾斜朝下布置，具体的布置方式需要根据工件待扫描边缘的位置进行确定，如果工件待扫描边缘位于工件的上部，则一字线激光器26相对于水平面倾斜朝上布置，如果工件待扫描边缘位于工件的下部，则一字线激光器26相对于水平面倾斜朝下布置。

四组扫描组件20中，位于机架10相对应两侧的两组扫描组件20的滑轨21相互平行布置，相邻两组扫描组件20的滑轨21相互垂直。同一扫描组件20中，工业相机25有两个，且两个工业相机25分别位于对应的一字线激光器26的两侧。优选的，在本实施例中，工业相机25相对于竖直平面倾斜布置，且工业相机25具有镜头的一端相对于另一端靠近对应的一字线激光器26，同时，一字线激光器26的水平位置低于或高于工业相机25的水平位置，具体的，如果工件待扫描边缘位于工件的上部，则一字线激光器26的水平位置低于工业相机25的水平位置，如果工件待扫描边缘位于工件的下部，则一字线激光器26的水平位置高于工业相机25的水平位置。

此外，在本实施例中，支撑架24上设置有相机滑槽和激光滑槽，当然，相机滑槽的数量需要与工业相机25的数量相同，即每个支撑架24上设置有两个相机滑槽。相机滑槽和激光滑槽平行布置且都与滑轨21垂直布置，其中，两个相机滑槽上分别滑动连接有相机支架27，激光滑槽上滑动连接有激光支架28，工业相机25通过转动连接在相机支架27上间接安装在支撑架24上，一字线激光器26通过转动连接在激光支架28上间接安装在支撑架24上，工业相机25和相机支架27之间的转动轴以及一字线激光器26和激光支架28之间的转动轴都与滑轨21平行布置，这样便于多工业相机25和一字线激光器26的位置和角度进行调整。当然相机支架27和激光支架28上都需要设置有用于将对应支架固定在对应滑槽某一位置上、以及用于将工业相机25和一字线激光器26固定在某一角度上的紧固装置，这些紧固装置都为常规的装置，并非本实施例的重点，此处不再详述。

本实施例还提供了工件边缘轨迹扫描方法，该方式可以借助本实施例提供的扫描装置实现，也可以借助其他装置来实现。在本实施例中，以借助本实施例提供的扫描装置对硫化鞋鞋面底部边缘位置进行扫描为例进行说明。

参考图1-图3所示，本实施例提供的工件边缘轨迹扫描方法包括以下步骤：

S1，放置工件30使其待扫描边缘所对应的端面朝上布置或朝下悬空布置，当该端面朝上布置时，扫描组件的一字线激光器26位于该端面的侧下方，当该端面朝下悬空布置时，扫描组件的一字线激光器26位于该端面的侧上方。在本实施例中，工件30为套有鞋楦的鞋面，待扫描边缘为鞋面底部的周缘，其对应的端面为鞋楦的底面，鞋楦倒置使其底面朝上布置，则当工件30被提升装置提起后，各扫描组件的一字线激光器26都位于鞋楦底面的侧下方。

S2，开启扫描组件并让扫描组件的工业相机25和一字线激光器26绕着工件30同步水平移动，使得扫描组件环绕工件30一周。在本实施例中，四组扫描组件20依次开启，即一组扫描组件20完成扫描后其中一个相邻的扫描组件20才被开启，扫描组件20被开启后，支撑架24会在电机23的带动下从滑轨21的一端向另一端滑动，通过每组扫描组件20分别对工件的一个侧面进行扫描来实现工业相机25和一字线激光器26绕着工件移动，也即是说，并不要求同一扫描组件20独自绕着工件30环绕一周，在环绕期间可以替换扫描组件20。

扫描组件环绕工件30的同时(即支撑架24跟随滑块22在滑轨21上滑动的同时)，一字线激光器26朝向工件30待扫描边缘发射线激光，且其发出的线激光都位于竖直面上，这样，一字线激光器26发出的线激光会在工件30上形成一条竖直布置的亮斑，形成亮斑的这部分光线会在工件上发生反射现象并被对应的工业相机25捕捉，而未照射在工件30上的激光则不会被工业相机25捕捉，同步的，工业相机25采集工件待扫描边缘位置的图像，并记录图像被采集时扫描组件20的位置信息，这样，工业相机25所获取的图像上会具有一条与工件30上的亮斑对应的光亮条纹，后续仅需对该光亮条纹进行处理，无需考虑图像上的其他信息，有效的简化了图像处理的复杂度，对工业相机25的分辨率要求以及处理器的计算能力要求都相对较低。

S3，对图像进行二值化处理和细化处理，在光亮条纹对应的位置处获得一条线条，具体的二值化处理和细化处理方式为常规的图形处理方式。

S4，当工件30待扫描边缘所对应的端面朝上布置时，提取线条的最高点作为A点，当工件30待扫描边缘所对应的端面朝下布置时，提取线条的最低点作为A点，当然，在本实施例中，应提取线条的最高点作为A点，然后根据位置信息整合所有的A点形成第一轨迹线，该轨迹线即为工件边缘轨迹线。

考虑到硫化鞋刷胶的刷子具有一定的宽度，仅通过边缘轨迹线并不能很好的知道自动刷胶设备的刷胶动作，在本实施例中，还在所述线条上提取与A点具有预定距离的点作为B点，B点和A点之间的距离需要根据刷子的宽度进行确定，具体的，B点的位置获取方式为：以A点为起点沿着线条依次获取多个离散点，计算所获得的离散点与A点或前一所述离散点之间的距离并进行累加，当累加所获得的数值达到预定数值后，最新获取的离散点即为B点；然后根据位置信息整合所有的B点形成第二轨迹线；最后根据第一轨迹线和第二轨迹线构建轨迹三维模型，该模型也即是工件边缘轨迹模型。

上面结合具体实施例对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种工件边缘轨迹扫描装置，包括机架，其特征在于，还包括穿过所述机架的输送机和用于将位于所述输送机上的工件向上抬起的提升组件，所述机架的四个侧面上分别设置有位于所述输送机上方的扫描组件，所述提升组件位于四个所述扫描组件所围成的空间的下方，所述扫描组件包括水平布置的滑轨、滑动连接在所述滑轨上的滑块、用于驱动所述滑块在所述滑轨上滑动的电机、固定连接在所述滑块上的支撑架以及分别安装在所述支撑架上的工业相机和一字线激光器，其中，所述一字线激光器相对于水平面倾斜朝上或倾斜朝下布置。

2.如权利要求1所述的工件边缘轨迹扫描装置，其特征在于，同一所述扫描组件中，所述工业相机有两个，两个所述工业相机分别位于所述一字线激光器的两侧。

3.如权利要求1或2所述的工件边缘轨迹扫描装置，其特征在于，所述工业相机相对于竖直平面倾斜布置，且所述工业相机具有镜头的一端相对于另一端靠近对应的所述一字线激光器。

4.如权利要求1或2所述的工件边缘轨迹扫描装置，其特征在于，所述一字线激光器的水平位置低于或高于所述工业相机的水平位置。

5.如权利要求1或2所述的工件边缘轨迹扫描装置，其特征在于，所述支撑架上设置有相机滑槽和激光滑槽，所述相机滑槽和所述激光滑槽平行布置且都与所述滑轨垂直布置，所述相机滑槽上滑动连接有相机支架，所述激光滑槽上滑动连接有激光支架，所述工业相机通过转动连接在所述相机支架上间接安装在所述支撑架上，所述一字线激光器通过转动连接在所述激光支架上间接安装在所述支撑架上。

6.一种工件边缘轨迹扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，放置工件使其待扫描边缘所对应的端面朝上布置或朝下悬空布置，当该端面朝上布置时，扫描组件的一字线激光器位于该端面的侧下方，当该端面朝下悬空布置时，扫描组件的一字线激光器位于该端面的侧上方；

S2，开启扫描组件并让所述扫描组件的工业相机和一字线激光器绕着工件同步水平移动，同时，所述一字线激光器朝向工件待扫描边缘发射线激光，所述工业相机采集工件待扫描边缘位置的图像，并记录所述图像被采集时所述扫描组件的位置信息；

S3，对所述图像进行二值化处理和细化处理，获得一条线条；

S4，当工件待扫描边缘所对应的端面朝上布置时，提取所述线条的最高点作为A点，当工件待扫描边缘所对应的端面朝下布置时，提取所述线条的最低点作为A点，然后根据所述位置信息整合所有的所述A点形成第一轨迹线。

7.如权利要求6所述的工件边缘轨迹扫描方法，其特征在于，在步骤S4中，在所述线条上提取与所述A点具有预定距离的点作为B点，然后根据所述位置信息整合所述B点形成第二轨迹线，最后根据所述第一轨迹线和所述第二轨迹线构建轨迹三维模型。

8.如权利要求7所述的工件边缘轨迹扫描方法，其特征在于，所述B点的位置获取方式为：以所述A点为起点沿着所述线条依次获取多个离散点，计算所获得的离散点与所述A点或前一所述离散点之间的距离并进行累加，当累加所获得的数值达到预定数值后，最新获取的所述离散点即为所述B点。