[发明专利]一种基于3D视觉中段成型制鞋无人流水线控制系统

权利要求书

1.一种基于3D视觉中段成型制鞋无人流水线系统，其特征在于包含如下模块以及数据处理过程：

制鞋生产工艺库建立模块，工艺库至少包含如下数据：鞋底、鞋面数据、面料数据、加工工艺数据、热处理工艺数据、冷处理工艺数据、胶粘工艺数据；

上料模块与鞋面套楦模块，基于运输车进行鞋底鞋面的上料放置到对应工装，控制机械手将鞋面套楦在鞋楦上；上料过程中物料箱上方布置有3D视觉传感器，实时对物料箱中的鞋底、鞋面物料进行3D识别；

鞋面精细化打磨模块，由目标工件区域确定打磨区域轨迹，并将打磨路径坐标信息转换为机器人坐标信息，引导机器人对鞋面进行打磨加工；

处理剂喷涂模块，对需要喷涂的部位进行3D扫描并生成高精度三维数据，视觉系统自动计算出需要喷涂的加工轨迹，并将喷涂路径坐标信息转换为机器人坐标信息，引导机器人对鞋底鞋面进行喷涂加工；

烘干加热及胶水喷涂模块，对上述喷涂加工处理后的鞋底鞋面依次进行烘干加热和喷胶处理；

压底模块，由流水线上方的3D视觉传感器对鞋底鞋面进行3D扫描，通过轮廓信息对其进行定位，将定位坐标信息传输给上下料机器人，引导机器人对鞋底鞋面进行抓取并放置于压底机中，放置完成后，发送压底机启动信号进行压底；

冷冻定型模块，当鞋底鞋面压底完成后，流向下一道工位进行冷冻定型；

脱楦模块，判断冷冻定型后的鞋子通过流水线移动到脱楦工位后，依据鞋子的轮廓信息定位，并将定型后的鞋子定位坐标信息传输给上下料机器人，控制机器人对完成脱楦的鞋子和鞋楦从脱楦机中取出；

其中，上料模块与鞋面套楦模块中针对鞋面和鞋底物料识别，通过改进型3D数据目标识别方法具体包含如下过程：

对3D视觉得到三维图像数据重建得到3D点云数据；提取3D点云数据正视图、左视图、右视图、后视图的深度卷积特征；本申请中卷积特征网络由三层卷积三层池化层组成；

从点云正视图特征中计算候选区域ROI,将得到的正视图候选区域投影到正视图、左视图、右视图、后视图，分别得到投影后的深度特征，投影后的深度特征经过池化层进行池化操作；之后分别经过张量操作、中间层处理；最后将正视图、左视图、右视图、后视图4个分支的特征经过concatenation层进行融合处理，得到最终分类用融合特征；利用最终分类用融合特征输入至分类结果层进行目标标签分类。

2.根据权利要求1所述的3D视觉中段成型制鞋无人流水线系统，其特征在于：所述从点云正视图特征中计算候选区域ROI中，候选区域网络采用RPN网络。

3.根据权利要求1所述的3D视觉中段成型制鞋无人流水线系统，其特征在于：所述鞋面精细化打磨模块，控制机械手将套有鞋楦的鞋面抓取并放置在鞋楦快速定位工装上，鞋楦快速定位工装气动装置将鞋楦快速固定，再由置于鞋面两侧上方的3D相机采集得到三维图像数据；目标工件区域确定打磨区域轨迹，并将打磨路径坐标信息转换为机器人坐标信息，引导机器人对鞋面进行打磨加工。

4.根据权利要求1所述的3D视觉中段成型制鞋无人流水线系统，其特征在于：所述处理剂喷涂模块具体处理过程如下，首先由置于鞋底鞋面两侧上方的3D视觉传感器对需要喷涂的部位进行3D扫描并生成高精度三维数据，视觉系统自动计算出需要喷涂的加工轨迹，之后将喷涂路径坐标信息转换为机器人坐标信息，引导机器人对鞋底鞋面进行喷涂加工。

5.根据权利要求1所述的3D视觉中段成型制鞋无人流水线系统，其特征在于：所述烘干加热及胶水喷涂模块处理过程如下，首先控制上述喷涂加工处理后的鞋底鞋面进行第一次烘干加热，烘干上一道工序所喷涂的处理剂，并加热软化鞋底和鞋面，当判断满足预设烘干时间后，进行下一道胶水喷涂加工；进行第二次烘干加热和进行第二次喷胶，此处进行二次喷胶是对第一次喷胶的补充，第一次喷胶后胶水通过烤箱后会快速渗透，因此需要二次补交以增加鞋底鞋面的粘连牢固性；最后进行第三次烘干加热。