一种鞋底补胶方法、系统和机器人

技术领域

本申请涉及鞋底补胶技术领域，特别涉及一种鞋底补胶方法、系统和机器人。

背景技术

随着机器人喷涂技术的运用越来越广泛，机器人技术也越来越成熟，慢慢的应用于各个行业当中。尤其是制鞋行业中的喷胶工艺更迫切需要引进机器人喷胶，因为喷胶工艺不仅需要的工人多而且还是最为耗时的一个工序，最重要的是喷涂工业还是所有工序中工作环境最恶劣的一个，制鞋用的胶水中含有很多有毒成分，工人长期接触并处在这样的环境中会对工人的身心产生极大的危害。

目前，在我国的制鞋行业内的许多企业都采用了机器人鞋底自动喷胶进行制鞋，一方面不进降低了企业的成本，还提高了企业的生产效率；最重要的是大大减少工人与有毒胶水的接触，给工人更加舒适的工作环境。虽然采用机器人鞋底喷胶解决上述的一些问题，但是机器人在喷胶中，由于轨迹的规划、机械臂的速度、涂胶区域的曲率变化、胶的特性及外界环境的一些干扰，往往造成涂胶不均匀，涂胶区域缺陷等现象。针对涂胶区域漏涂，往往需要在后期人工进行检测，并进行补胶，降低了生产效率，而且鞋底粘合胶水对身体存在一定的危害，不易员工从事涂胶工位。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种鞋底补胶方法，用以解决现有鞋底涂胶不均匀、漏涂等，及需要人工进行补胶，人力成本高且对人体健康造成损害的技术问题。具体技术方案如下：

一种鞋底补胶方法，包括步骤：

获取鞋底涂胶轨迹；

根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同；

获取涂胶后的鞋底图像，根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则进行补涂胶。

进一步的，所述获取鞋底涂胶轨迹，具体还包括步骤：

获取鞋底轮廓线；

建立切割平面，依据内缩的边界的轮廓的旋转方向，进项切割平面的旋转切割，切割平面的间距由曲率半径阈值决定，曲率半径的阈值决定边界轨迹点的数量；

获取外轮廓边缘法向量；

确定鞋底涂胶内部轨迹。

进一步的，所述获取外轮廓边缘法向量具体还包括步骤：

依据曲率旋转切割的边界轮廓点为基准点，往内缩第一预设长度，得到新的轮廓点，根据新的轮廓点建立预设大小值的近邻区域，拟合平面获取该平面的法向量作为鞋底涂胶的外轮廓的法向量。

进一步的，所述获取涂胶后的鞋底图像，根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则进行补涂胶，具体还包括步骤：

获取涂胶后的鞋底图像，并ROI预涂胶目标区域；

基于灰度直方图获取涂胶区域与未涂胶区域的分割阈值；

计算未涂胶的连通区域的面积Sw；

判断Sw的值是否小于预设阈值，若小于预设阈值，则涂胶结束，若不小于预设阈值，则确定补胶区域，获取补胶区域轨迹并进行补涂胶。

进一步的，所述特定胶水为添加了荧光材质的胶水。

为解决上述技术问题，还提供了一种鞋底补胶系统，具体技术方案如下：

一种鞋底补胶系统，包括：鞋底涂胶轨迹获取装置、涂胶装置和操控平台；

所述鞋底涂胶轨迹获取装置用于：获取鞋底图像，并发送所述鞋底图像至所述操控平台；

所述操控平台用于：根据所述鞋底图像获取鞋底涂胶轨迹，并发送所述鞋底涂胶轨迹至所述涂胶装置；

所述涂胶装置用于：根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同；

所述鞋底涂胶轨迹获取装置还用于：获取涂胶后的鞋底图像，并发送所述涂胶后的鞋底图像至所述操控平台；

所述操控平台用于：根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则发送待补胶轨迹至所述涂胶装置；

所述涂胶装置还用于：根据所述待补胶轨迹进行补涂胶。

进一步的，所述操控平台还用于：获取鞋底轮廓线；

建立切割平面，依据内缩的边界的轮廓的旋转方向，进项切割平面的旋转切割，切割平面的间距由曲率半径阈值决定，曲率半径的阈值决定边界轨迹点的数量；

获取外轮廓边缘法向量；

确定鞋底涂胶内部轨迹。

进一步的，所述操控平台还用于：

依据曲率旋转切割的边界轮廓点为基准点，往内缩第一预设长度，得到新的轮廓点，根据新的轮廓点建立预设大小值的近邻区域，拟合平面获取该平面的法向量作为鞋底涂胶的外轮廓的法向量。

进一步的，所述操控平台还用于：

获取涂胶后的鞋底图像，并ROI预涂胶目标区域；

基于灰度直方图获取涂胶区域与未涂胶区域的分割阈值；

计算未涂胶的连通区域的面积Sw；

判断Sw的值是否小于预设阈值，若小于预设阈值，则涂胶结束，若不小于预设阈值，则确定补胶区域。

进一步的，所述特定胶水为添加了荧光材质的胶水。

为解决上述技术问题，还提供了一种鞋底补胶机器人。具体技术方案如下：

一种鞋底补胶机器人，包括：3D相机、机械臂、紫外线光源发射器、胶枪和操控平台；

所述3D相机，用于获取鞋底涂胶轨迹；

所述胶枪设置于所述机械臂上；

所述操控平台，用于获取3D相机的鞋底涂胶轨迹，并根据所述鞋底涂胶轨迹控制所述机械臂对鞋底进行涂胶；

所述紫外线光源发射器，用于照射用特定胶水涂胶后的鞋底；

所述操控平台，还用于根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同，根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则进行补涂胶。

本发明的有益效果是：一种鞋底补胶方法，包括步骤：获取鞋底涂胶轨迹；根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同；获取涂胶后的鞋底图像，根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则进行补涂胶。通过以上方法，可以自动检测出漏涂胶的区域，并对漏涂胶的区域进行自动化补涂胶，整个过程无需人工参与补涂胶，减少人力成本的同时还避免了人体健康的损害。

上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

附图说明

附图仅用于示出本申请具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。

在说明书附图中：

图1为具体实施方式所述一种鞋底补胶方法的流程图一；

图2为具体实施方式所述一种鞋底补胶方法的流程图二；

图3为具体实施方式所述鞋底轮廓线获取示意图；

图4为具体实施方式所述边界轮廓点获取示意图；

图5为具体实施方式所述外轮廓的法向量获取示意图；

图6为具体实施方式所述鞋底涂胶边界轮廓和内部轨迹示意图；

图7为具体实施方式所述一种鞋底补胶方法的流程图三；

图8为具体实施方式所述一种鞋底补胶系统的模块示意图；

图9为具体实施方式所述一种鞋底补胶系统的示意图；

图10为具体实施方式所述一种鞋底补胶机器人的模块框图。

上述各附图中涉及的附图标记说明如下：

800、一种鞋底补胶系统，

801、鞋底涂胶轨迹获取装置，

802，操控平台，

803、涂胶装置，

1、排风口，

2、机械臂，

3、3D相机，

4、紫外线光源发射器，

5、胶枪，

6、操控平台，

7、显示窗口，

1000、一种鞋底补胶机器人，

1001、3D相机，

1002、机械臂，

1003、紫外线光源发射器，

1004、胶枪，

1005、操控平台。

具体实施方式

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

以下结合图1至图7对本申请中的一种鞋底补胶方法的具体实施方式展开说明，在本实施方式中，一种鞋底补胶方法可应用在一种鞋底补胶系统上，所述一种鞋底补胶系统，包括：鞋底涂胶轨迹获取装置、涂胶装置和操控平台，其中操控平台分别连接鞋底涂胶轨迹获取装置和涂胶装置，所述鞋底涂胶轨迹获取装置优选为线结构光3D相机，所述涂胶装置优选为机械臂。

本申请的核心技术思想在于：首先在胶水中添加荧光粉，增加涂胶区域的对比度，3D视觉获取鞋底的点云数据并提取涂胶轨迹，由机械臂进行涂胶，将涂胶后的鞋底在紫外线的照射下，由相机获取涂胶鞋底的效果图像，基于荧光剂的特性将已涂胶区域与未涂胶区域明显分开，视觉定位漏涂区域，由机械臂进行补胶。

以下展开具体说明：

在步骤S101中，获取鞋底涂胶轨迹。需要说明的是，现有技术的轨迹提取都是将边缘的最高点作为路径的空间点，姿态采用示教的方式获取(这样做无法应对鞋底变形时候对应的姿态变化)，或者直接笼统的说3D视觉获得鞋底涂胶的轨迹点。本申请的3D视觉动态获取路径的空间点及空间点对应的姿态数据，无需对不同款型由于姿态数据偏差进行修正。在提取外圈的路径空间点时依据曲率变化的大小进行选择(针对直线段两点间距放大，弯曲处两点间距变小，现有技术为等间距获取路径点)这样可以保证鞋底涂胶的精度及效率。

以下结合图2至图7，对步骤S101展开说明。

如图2所述，在步骤S201中，获取鞋底轮廓线。如图3所示，通过鞋底的深度图像的像素映射，采用Blob像素分割获得鞋底的边界，采用8次侵蚀正方形操作，将边界轮廓内缩。

在步骤S202中，建立切割平面，依据内缩的边界的轮廓的旋转方向，进项切割平面的旋转切割，切割平面的间距由曲率半径阈值决定，曲率半径的阈值决定边界轨迹点的数量。

在步骤S203中，获取外轮廓边缘法向量。如图4所示，依据曲率旋转切割的边界轮廓点为基准点，往内缩5mm，得到新的边缘法向量基准点，依此基准点建立10mmX5mm近邻区域，如图5所示，拟合平面获取该平面的法向量作为鞋底涂胶的外轮廓的法向量。

在步骤S204中，如图6所示，确定鞋底涂胶边界轮廓和内部轨迹。鞋底涂胶内部轨迹及法向量，轨迹的内部轨迹依据外部轨迹为基准，进行内部收缩，由于鞋子内圈轨迹的姿态一直垂直于鞋底，采用固定姿态(胶枪头垂直与鞋底)。

在步骤S101中获取到鞋底涂胶轨迹后，在步骤S102中，根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同。在本实施方式中，所述特定胶水为添加了荧光材质的胶水。由于荧光粉在紫外线光源的作用下体现出明显的颜色区分，则可以采用ROI确定目标区域，针对目标区域的颜色特征，识别漏涂的区域。

在步骤S103中，获取涂胶后的鞋底图像，根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则进行补涂胶。其具体操作如图7所示。

在步骤S701中，获取涂胶后的鞋底图像，并ROI预涂胶目标区域。

在步骤S702中，基于灰度直方图获取涂胶区域与未涂胶区域的分割阈值。

在步骤S703中，计算未涂胶的连通区域的面积Sw。所谓连通区域，指的是相同像素值的相邻像素组成的集合。未涂胶区域可能有多个，在这计算每一个的面积，对比确定该区域是否补胶(当面积较小，通过和鞋面的粘合挤压也可使该区域充满胶水，因此不需补胶)。

在步骤S704中，判断Sw的值是否小于预设阈值，若小于预设阈值，则涂胶结束，若不小于预设阈值，则确定补胶区域，获取补胶区域轨迹并进行补涂胶。

通过以上方法，可以自动检测出漏涂胶的区域，并对漏涂胶的区域进行自动化补涂胶，整个过程无需人工参与补涂胶，减少人力成本的同时还避免了人体健康的损害。

以下参阅图8至图9，对一种鞋底补胶系统800的具体实施方式展开说明：

如图8所示，一种鞋底补胶系统800，包括：鞋底涂胶轨迹获取装置801、涂胶装置803和操控平台802。在本实施方式中，鞋底涂胶轨迹获取装置801优选为3D相机，涂胶装置803优选为机械臂与设置在机械臂上的胶枪。

所述鞋底涂胶轨迹获取装置801用于：获取鞋底图像，并发送所述鞋底图像至所述操控平台802。

所述操控平台802用于：根据所述鞋底图像获取鞋底涂胶轨迹，并发送所述鞋底涂胶轨迹至所述涂胶装置803。

需要说明的是，现有技术的轨迹提取都是将边缘的最高点作为路径的空间点，姿态采用示教的方式获取(这样做无法应对鞋底变形时候对应的姿态变化)，或者直接笼统的说3D视觉获得鞋底涂胶的轨迹点。本申请的3D视觉动态获取路径的空间点及空间点对应的姿态数据，无需对不同款型由于姿态数据偏差进行修正。在提取外圈的路径空间点时依据曲率变化的大小进行选择(针对直线段两点间距放大，弯曲处两点间距变小，现有技术为等间距获取路径点)这样可以保证鞋底涂胶的精度及效率。

故所述操控平台802还用于：

获取鞋底轮廓线。通过鞋底的深度图像的像素映射，采用Blob像素分割获得鞋底的边界，采用8次侵蚀正方形操作，将边界轮廓内缩。

建立切割平面，依据内缩的边界的轮廓的旋转方向，进项切割平面的旋转切割，切割平面的间距由曲率半径阈值决定，曲率半径的阈值决定边界轨迹点的数量。

获取外轮廓边缘法向量。依据曲率旋转切割的边界轮廓点为基准点，往内缩5mm，得到新的边缘法向量基准点，依此基准点建立10mmX5mm近邻区域，拟合平面获取该平面的法向量作为鞋底涂胶的外轮廓的法向量。

确定鞋底涂胶内部轨迹。鞋底涂胶内部轨迹及法向量，轨迹的内部轨迹依据外部轨迹为基准，进行内部收缩，由于鞋子内圈轨迹的姿态一直垂直于鞋底，采用固定姿态(胶枪头垂直与鞋底)。

所述涂胶装置803用于：根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同。在本实施方式中，所述特定胶水为添加了荧光材质的胶水。由于荧光粉在紫外线光源的作用下体现出明显的颜色区分，则可以采用ROI确定目标区域，针对目标区域的颜色特征，识别漏涂的区域。

所述鞋底涂胶轨迹获取装置801还用于：获取涂胶后的鞋底图像，并发送所述涂胶后的鞋底图像至所述操控平台802。

所述操控平台802用于：根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则发送待补胶轨迹至所述涂胶装置803。具体可为：获取涂胶后的鞋底图像，并ROI预涂胶目标区域；

基于灰度直方图获取涂胶区域与未涂胶区域的分割阈值；

计算未涂胶的连通区域的面积Sw；所谓连通区域，指的是相同像素值的相邻像素组成的集合。未涂胶区域可能有多个，在这计算每一个的面积，对比确定该区域是否补胶(当面积较小，通过和鞋面的粘合挤压也可使该区域充满胶水，因此不需补胶)。

判断Sw的值是否小于预设阈值，若小于预设阈值，则涂胶结束，若不小于预设阈值，则确定补胶区域。

所述涂胶装置803还用于：根据所述待补胶轨迹进行补涂胶。

通过以上系统800可以自动检测出漏涂胶的区域，并对漏涂胶的区域进行自动化补涂胶，整个过程无需人工参与补涂胶，减少人力成本的同时还避免了人体健康的损害。

在实际的操作中，如图9所示，一种鞋底补胶系统800具体还包括：紫外线光源发射器4、排风口1和显示窗口7。

其中紫外线光源发射器4主要用来发射紫外线光源照在鞋底上，用于检查是否有漏涂的区域，其中显示窗口7可以用来显示每次获取的鞋底图像情况等。排风口1用于排风，确保工作环境的友好性。

图9中亦示出了机械臂2、3D相机3、胶枪5和操控平台6。

以下参阅图10，对一种鞋底补胶机器人1000的具体实施方式展开说明：

一种鞋底补胶机器人1000，包括：3D相机1001、机械臂1002、紫外线光源发射器1003、胶枪1004和操控平台1005；

所述3D相机1001，用于获取鞋底涂胶轨迹；

所述胶枪1004设置于所述机械臂1002上；

所述操控平台1005，用于获取3D相机1001的鞋底涂胶轨迹，并根据所述鞋底涂胶轨迹控制所述机械臂1002对鞋底进行涂胶；

所述紫外线光源发射器1003，用于照射用特定胶水涂胶后的鞋底；

所述操控平台1005，还用于根据所述涂胶轨迹通过特定胶水对鞋底进行涂胶，所述特定胶水涂胶后的鞋底区域呈现与未涂胶的鞋底区域不同，根据所述鞋底图像判断目标区域是否均已涂胶，若存在漏涂区域，则进行补涂胶。

所述操控平台1005还可用于执行上述所提及的一种鞋底补胶方法的任意步骤，在此不做重复说明。

最后需要说明的是，尽管在本申请的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。