智能3D视觉识别缝纫机及其应用方法

技术领域

本发明实施例涉及自动化缝纫技术领域，具体涉及一种智能3D视觉识别缝纫机及其应用方法。

背景技术

目前，市面上传统的缝纫机仍需要人工操作，生产车间的各工位需配置大量的工人，人力成本耗费较高，且工作效率低，加上无法达到24小时自动生产，导致整体的产能不高；同时，由于产品对工人的缝纫操作技术要求较高，导致实际的生产质量难以实现严格按照既定标准统一化，产品良品率也较低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种智能3D视觉识别缝纫机及其应用方法，用以解决现有市面上传统的缝纫机仍需要人工操作，而导致的人力成本耗费较高，工作效率低，整体产能不高以及产品良品率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种智能3D视觉识别缝纫机，包括：

工作台，具有安装面和缝纫位置；

多自由度驱动结构，包括位移驱动台和自由度机械臂；所述位移驱动台的底端固接于所述安装面，所述位移驱动台的顶端具有可沿X轴、Y轴和Z轴进行位移的驱动输出端；所述自由度机械臂与所述驱动输出端之间传动相连；

驱动头，与所述自由度机械臂之间传动装配相连，且所述驱动头可移动式与所述缝纫位置相对应，所述驱动头分别具有上下料端和吸压传动端；

缝纫组件，固接于所述安装面，且所述缝纫组件的缝纫机头与所述缝纫位置相对应；

3D视觉传感器，固接于所述安装面，且所述3D视觉传感器的视觉检测头的视觉检测范围为所述上下料端的运动范围至所述缝纫位置；

主控台，固接于所述安装面，且所述主控台的控制输入端与所述3D视觉传感器之间通过电路相连，所述主控台的控制输出端分别与所述多自由度驱动结构、所述驱动头以及所述缝纫组件之间通过电路相连。

在上述技术方案的基础上，对本发明做如下进一步说明：

作为本发明的进一步方案，所述位移驱动台分别具有安装底端和驱动输出端；所述安装底端固接于所述工作台的安装面一侧，所述自由度机械臂的基础端旋转装配于所述位移驱动台的驱动输出端。

作为本发明的进一步方案，所述位移驱动台包括电动X轴滑台、电动Y轴滑台和电动Z轴滑台。

所述电动X轴滑台的固定端固接于所述工作台的顶端面一侧，所述电动Y轴滑台的固定端固接于所述电动X轴滑台的滑动端，所述电动Z轴滑台的固定端固接于所述电动Y轴滑台的滑动端，所述电动Z轴滑台的滑动端形成可沿X轴、Y轴和Z轴进行位移的驱动输出端。

作为本发明的进一步方案，所述自由度机械臂随所述位移驱动台同步沿X轴、Y轴和Z轴进行位移；且所述自由度机械臂在远离所述基础端的一端装配有所述驱动头，所述驱动头与所述自由度机械臂的基础端之间设有若干组不同轴向的电动旋转装配结构，所述自由度机械臂与所述位移驱动台相配合形成多自由度驱动结构。

作为本发明的进一步方案，所述驱动头包括分别与所述自由度机械臂之间可分离式相固接的上下料端和吸压传动端。

所述上下料端为上下料夹爪，所述吸压传动端为吸附托盘。

通过所述上下料夹爪夹持缝纫裁片，将缝纫裁片置于或取离所述缝纫位置，通过所述吸附托盘对位于所述缝纫位置的缝纫裁片吸附并柔性压附固定。

作为本发明的进一步方案，所述上下料夹爪与所述吸附托盘之间的切换结构为通过所述电动旋转装配结构同步驱动所述上下料夹爪和所述吸附托盘沿一个纵向面旋转，同步改变所述上下料夹爪和所述吸附托盘分别与缝纫裁片之间的相对倾斜角度、底端高度及对应位置完成切换。

作为本发明的进一步方案，所述缝纫组件的底端固接于所述工作台的安装面另一侧，且所述缝纫组件的缝纫机头对应位于所述缝纫位置的上方。

所述3D视觉传感器对应位于所述自由度机械臂与所述缝纫组件之间位置的一侧，且所述3D视觉传感器的视觉检测头的视觉检测范围为所述上下料夹爪取料时的物料框至缝纫位置。

作为本发明的进一步方案，所述主控台对应位于所述自由度机械臂与所述缝纫组件之间位置的另一侧，且所述主控台包括控制模块以及与控制模块之间通过电路相连的控制面板；所述控制模块的控制输入端与所述3D视觉传感器之间通过电路相连，所述控制模块的控制输出端分别与所述位移驱动台、所述自由度机械臂、所述驱动头中的上下料夹爪和吸附托盘、以及所述缝纫组件之间通过电路相连。

一种应用所述的智能3D视觉识别缝纫机的方法，包括以下步骤：

利用3D视觉传感器对将取缝纫裁片的物料框进行识别并发送至主控台，由主控台分别发出控制信号控制自由度机械臂和驱动头，自由度机械臂接收到控制信号后将驱动头切换至上下料夹爪，且自由度机械臂与上下料夹爪继续接收控制信号抓取物料框的缝纫裁片至缝纫桌面。

缝纫裁片在缝纫桌面放好后，利用3D视觉传感器再次识别位于缝纫桌面的缝纫裁片位置并发送至主控台，主控台先控制驱动头切换至吸附托盘，后根据缝纫裁片的位置信息控制吸附托盘对识别的缝纫裁片进行吸附并柔性压附。

通过3D视觉传感器继续识别位于缝纫桌面并受吸附托盘吸附和柔性压附的缝纫裁片的外轮廓，并将识别的外轮廓数据信息自动发送至主控台，主控台接收到外轮廓数据信息后，基于其内置的数据库，将此次缝纫过程设定的标准数据与外轮廓数据之间做偏距计算。

主控台基于偏距计算的结果以及此时缝纫组件的所处位置，自动规划位移驱动台和自由度机械臂的驱动轨迹以及缝纫裁片的方向。

主控台同步控制位移驱动台、自由度机械臂、驱动头以及缝纫组件启动，完成缝线、裁片以及剪线工序，即可。

本发明实施例具有如下优点：

1、该装置在3D视觉传感器的位置轮廓识别作用下，通过主控台接收识别信号自动规划并控制位移驱动台和自由度机械臂带动驱动头运动，同时借助驱动头分别完成缝纫裁片的自动上下料以及吸附和柔性压附，进而可通过主控台控制缝纫组件功能启闭完成对于缝纫裁片的裁片剪线等操作，每个缝纫裁片都是视觉实时识别，边缘缝线均匀，并且还可通过控制运动速度有效解决裁片转角的针脚的均匀问题，对于不同的缝纫裁片还可灵活更换驱动头，系统兼容性强，提升了功能实用性。

2、通过自研发的3D视觉传感器驱动硬件替换了工位的工人，整条线模块精益生产，任意更换生产的款式，系统自动驱动缝纫机达到24小时自动无人生产，生产的良品率高，生产产能翻倍。以3D视觉为基础驱动工业机器人，系统把所有中段成型工位建立工艺数据库，系统实时控制每个工位的硬件，使用整条线完成数字化，自动化，从而完成智能无人线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的智能3D视觉识别缝纫机的整体结构示意图。

其中附图标记为：

工作台1；位移驱动台2；自由度机械臂3；驱动头4；缝纫组件5；3D视觉传感器6；主控台7；缝纫裁片9。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明实施例提供了一种智能3D视觉识别缝纫机，包括工作台1、位移驱动台2、自由度机械臂3、驱动头4、缝纫组件5、3D视觉传感器6和主控台7，用以在3D视觉传感器6的位置轮廓识别作用下，通过主控台7接收识别信号自动规划并控制位移驱动台2和自由度机械臂3带动驱动头4运动，同时借助驱动头4分别完成缝纫裁片9的自动上下料以及吸附和柔性压附，进而可通过主控台7控制缝纫组件5功能启闭完成对于缝纫裁片9的裁片剪线等操作，每个缝纫裁片9都是视觉实时识别，边缘缝线均匀，并且还可通过控制运动速度有效解决裁片转角的针脚的均匀问题，对于不同的缝纫裁片9还可灵活更换驱动头4，系统兼容性强，提升了功能实用性。具体设置如下：

请参考图1，所述工作台1具有一个顶端面，所述位移驱动台2的底端固接于所述工作台1的顶端面一侧，且所述位移驱动台2的顶端具有可沿X轴、Y轴和Z轴进行位移的驱动输出端；可选的是，所述位移驱动台2包括电动X轴滑台、电动Y轴滑台和电动Z轴滑台；其中，所述电动X轴滑台的固定端固接于所述工作台1的顶端面一侧，所述电动Y轴滑台的固定端固接于所述电动X轴滑台的滑动端，所述电动Z轴滑台的固定端固接于所述电动Y轴滑台的滑动端，以此使所述电动Z轴滑台的滑动端形成可沿X轴、Y轴和Z轴进行位移的驱动输出端。电动滑台可采用但不限于电机丝杠式滑台结构。

所述自由度机械臂3的基础端旋转装配于所述位移驱动台2的驱动输出端，用以使自由度机械臂3能够随位移驱动台2同步沿X轴、Y轴和Z轴进行位移；所述自由度机械臂3在远离所述基础端的一端装配有驱动头4，所述驱动头4与所述自由度机械臂3的基础端之间设有若干组不同轴向的电动旋转装配结构，用以使自由度机械臂3能够与位移驱动台2相配合形成多自由度驱动结构以有效控制驱动头4运行，并通过驱动头4进一步完成对缝纫裁片9的自动上下料以及吸附和柔性压附，保证功能的连续稳定自动化运行。

具体的是，所述驱动头4包括分别与所述自由度机械臂3之间可分离式相固接的上下料夹爪和吸附托盘，用以可通过上下料夹爪有效夹持缝纫裁片9，将缝纫裁片9置于或取离缝纫位置，同时可通过吸附托盘对位于缝纫位置的缝纫裁片9进行吸附并柔性压附固定，以此完成对于缝纫裁片9的准确缝纫。

需要说明的是，所述电动旋转装配结构均为电机驱动，所述上下料夹爪与所述吸附托盘之间的切换方式可采用但不限于通过电动旋转装配结构同步驱动上下料夹爪和吸附托盘沿一个纵向面旋转，以同步改变上下料夹爪和吸附托盘分别与缝纫裁片9之间的相对倾斜角度、底端高度及对应位置完成切换。

所述缝纫组件5的底端固接于所述工作台1的顶端面另一侧，且所述缝纫组件5的机头对应位于所述缝纫位置的上方，用以通过启动缝纫组件5有效对通过吸附托盘固定置于缝纫位置的缝纫裁片9进行稳定准确缝纫。

所述3D视觉传感器6对应位于所述自由度机械臂3与所述缝纫组件5之间位置的一侧，且所述3D视觉传感器6的视觉检测头的视觉检测范围为所述上下料夹爪取料时的物料框至缝纫位置，用以以此使得上下料夹爪的取料动作过程、缝纫裁片9在缝纫位置的吸附和柔性压附过程、对缝纫裁片9的轮廓识别以及对缝纫裁片9的缝纫过程均能够被3D视觉传感器6有效识别监测。

所述主控台7对应位于所述自由度机械臂3与所述缝纫组件5之间位置的另一侧，且所述主控台7包括控制模块以及与控制模块之间通过电路相连的控制面板，用以可选择通过控制面板向控制模块发送控制指令；所述控制模块的控制输入端与所述3D视觉传感器6之间通过电路相连，所述控制模块的控制输出端分别与所述位移驱动台2、所述自由度机械臂3、所述驱动头4中的上下料夹爪和吸附托盘、以及所述缝纫组件5之间通过电路相连，用以使得3D视觉传感器6识别的视觉信息可实时传递至控制模块，并由控制模块自动即时控制上下料夹爪完成上下料动作以及在做偏距计算后完成缝纫动作。

本发明实施例还提供了一种智能3D视觉识别缝纫机的应用方法，具体包括以下步骤：

首先，利用3D视觉传感器6对将取缝纫裁片9的物料框进行识别并发送至主控台7，由主控台7分别发出控制信号控制自由度机械臂3和驱动头4，自由度机械臂3接收到控制信号后将驱动头4切换至上下料夹爪，且自由度机械臂3与上下料夹爪继续接收控制信号抓取物料框的缝纫裁片9至缝纫桌面；

其次，缝纫裁片9在缝纫桌面放好后，利用3D视觉传感器6再次识别位于缝纫桌面的缝纫裁片9位置并发送至主控台7，主控台7先控制驱动头4切换至吸附托盘，后根据缝纫裁片9的位置信息控制吸附托盘对识别的缝纫裁片9进行吸附并柔性压附；

之后，通过3D视觉传感器6继续识别位于缝纫桌面并受吸附托盘吸附和柔性压附的缝纫裁片9的轮廓，并将识别的外轮廓数据信息自动发送至主控台7，主控台7接收到轮廓信息，基于其内置的数据库，将此次缝纫过程设定的图形标准数据与外轮廓数据之间做偏距计算；

之后，主控台7基于偏距计算的结果以及此时缝纫组件5的所处位置，自动规划位移驱动台2和自由度机械臂3的驱动轨迹以及缝纫裁片9的方向；

最后，主控台7同步控制位移驱动台2、自由度机械臂3、驱动头4以及缝纫组件5启动，完成缝线、裁片以及剪线工序，即可。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。