一种鞋面喷胶轨迹线的计算方法技术

本发明专利技术提供一种鞋面喷胶轨迹线的计算方法，首先通过线性激光扫描器扫描一组鞋底和鞋面，得到两组点云数据，再通过预处理使得原始点云对的矩阵大小相同，而后通过SVD奇异矩阵分解法实现了粗匹配，使得点云对方向一致且相互靠近后，再通过ICP算法实现精确配准，获得点云对之间的坐标变换关系。同时由于实际生产需求，利用Bezier曲线算法实现了鞋底轮廓点云集的局部拟合变形，实现了鞋面喷胶轨迹线的精确计算，从而实现了喷胶自动化。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及自动化领域，特别涉及一种基于鞋底鞋面点云对的精确配准得到的鞋 面喷胶轨迹线的计算方法。 【
技术介绍
】 目前我国制鞋业的自动化水平还比较低，特别是在喷胶流程上只有少数企业的个 别工序使用了自动化装备，大部分喷胶工序还是依靠工人手工完成，存在自动化程度低、生 产效率低、用工荒等问题并且日益突出，急需研发成熟的自动化智能喷胶生产线以促进行 业健康发展。本专利技术解决智能喷胶机器人开发中的关键技术一一喷胶自动化，通过机器视 觉与点云配准技术实现鞋底鞋面喷胶位置的自动计算。 点云配准是指通过扫描采样获得的两组有重复区域或形状相近的点云数据，通过 某种方法确定一个合适的坐标变换使得两组点云数据尽量在空间上重合，从而合并在一个 统一的坐标系下。目前国内外研宄中运用于点云配准的主要方法有最近点迭代法（英文简 称：ICP)、正态分布（英文简称：NDT)、奇异矩阵法（英文简称：SVD)和极大似然法，其中ICP 是最常用的点云配准方法。但是每种方法都有其局限性，比如ICP受限于其初始位置，极大 似然法则受限于噪声点等，于是针对不同应用出现了很多种改进算法。传统的配准对象都 是高度重复的一对点云，配准方法相对简单，而本专利技术匹配的点云对是通过线激光扫描仪 扫描得到的鞋底和鞋面两组点云数据，点云对之间没有完全重叠的部分，只是形状相似，并 且点云对的初始位置是翻转的，难以直接通过ICP算法进行精确配准。目前国内外研宄中 此种配准对象的配准方法研宄还相对罕见。 【
技术实现思路
】 本专利技术要解决的技术问题，在于提供，其能够使 鞋底和鞋面两组没有完全重叠的点云数据尽可能的重叠匹配，并将点云对统一到统一坐标 下，从而实现鞋底鞋面喷胶位置的自动计算，解决了现有鞋面喷胶自动化难题。同时，还可 以根据实际生产存在的特殊情况，利用Bezier曲线拟合方法对鞋底点云的轮廓线进行局 部变形以达到理想的喷胶效果。 本专利技术是这样实现的： ，包括如下步骤： 步骤10、通过线性激光扫描器扫描一组鞋底和鞋面，得到两组点云数据，所述点云 数据为矩阵，鞋底的点云数据记为矩阵B，鞋面的点云数据记为矩阵D，所述两组点云数据 为需要配准的原始点云对； 步骤20、通过最邻近线性插值法对所述原始点云对进行预处理，得到鞋底矩阵Bl 和鞋面矩阵Dl ;所述预处理目的是保证所述原始点云对的矩阵大小相同； 步骤30、利用SVD奇异矩阵分解法对所述鞋底矩阵Bl和鞋面矩阵Dl进行计算，得 到粗匹配的旋转矩阵Rl及平移向量Tl ;通过所述粗匹配的旋转矩阵Rl及平移向量Tl调 整鞋底点云的位置，得到新的鞋底矩阵B2 ;通过所述SVD奇异矩阵分解法消除所述原始点 云对的旋转错位和平移错位，为精确配准提供条件； 步骤40、利用ICP算法对所述调整后的鞋底矩阵B2和鞋面矩阵Dl进行精确配准， 所述ICP算法的输入参数包括：1、调整后的鞋底矩阵B2和鞋面矩阵D1，2、迭代次数C或者 终止阈值e ;输出精确匹配的旋转矩阵R2和平移向量T2 ;所述迭代次数c或者终止阈值e 根据需要进行设置； 步骤50、将所述粗匹配的旋转矩阵Rl及平移向量Tl结合所述精确匹配的旋转矩 阵R2及平移向量T2,得到所述原始点云对之间的坐标变换关系；所述坐标变换关系具体 为：鞋底矩阵B经过旋转矩阵Rl和平移向量Tl变换位置，鞋面矩阵D经过旋转矩阵R2和 平移向量T2变换位置，所述原始点云对通过所述坐标变换关系基本重合匹配； 步骤60、获取鞋底的外轮廓点云集，具体为：从原始的鞋底点云数据的矩阵B中， 提取鞋底轮廓周围的点云数据中Z轴的值最大的点作为鞋底外轮廓线的轮廓点，从而得到 所述外轮廓点云集； 步骤70、结合所述鞋底的外轮廓点云集，通过所述坐标变换关系得到鞋底外轮廓 线在鞋面点云上的映射位置，该映射位置即为鞋面自动喷胶时的轨迹线坐标，从而实现了 鞋面喷胶自动化。 进一步地，所述步骤30中，所述SVD奇异矩阵分解法的输入参数是预处理后的鞋 底矩阵Bl和鞋面矩阵D1，所述鞋底矩阵Bl和鞋面矩阵Dl分别经过与其各自的平均值向量 Bl_a、Dl_a的差运算后进行转置再相乘得到矩阵H，再对矩阵H进行SVD分解得到对角矩阵 S和两个酉矩阵U和V，即 = svd (H)，进而得到所求的旋转矩阵Rl = V*U'和平移 向量 Tl = -Bl_a*Rl+Dl_a。 进一步地，执行步骤10至步骤60之后，仅再执行步骤61，所述步骤61具体：通 过Bezier曲线算法对鞋底外轮廓点云集中的鞋尖部分进行变形，即对该鞋尖部分的点云 集进行拟合变形，具体为：将鞋底外轮廓点云集的拟合变形区域选择为鞋底前半部分的最 低点到鞋尖最高点，拟合曲线的控制点选择为最低点、最高点及中间N个采样点，N-I作为 Bezier曲线的阶数，即Bezier曲线拟合算法的输入为鞋底外轮廓点云集、采样点个数N，输 出为拟合后的新鞋底外轮廓点云集；所述新鞋底外轮廓点云集通过所述坐标变换关系得到 新鞋底外轮廓线在鞋面点云上的新映射位置，该新映射位置即为鞋面自动喷胶时的轨迹线 坐标，从而得到更为精准的鞋面上配准鞋底后的喷胶轨迹线。 进一步地，所述步骤20中，通过双三次插值法对所述原始点云对进行预处理，得 到鞋底矩阵Bl和鞋面矩阵Dl。 进一步地，所述步骤20中，通过最邻近线性插值法对所述原始点云对进行预处 理，得到鞋底矩阵Bl和鞋面矩阵Dl。 所述步骤20中，通过双线性插值法对所述原始点云对进行预处理，得到鞋底矩阵 Bl和鞋面矩阵D1。 本专利技术具有如下优点： 本专利技术先通过预处理使得原始点云对的矩阵大小相同，而后通过SVD奇异矩阵分 解法实现了粗匹配，使得点云对方向一致且相互靠近后，再通过ICP算法实现精确配准，获 得点云对之间的坐标变换关系。同时由于实际生产需求，利用Bezier曲线算法实现了鞋底 轮廓点云集的局部拟合变形，实现了鞋面喷胶轨迹线的精确计算，从而实现了喷胶自动化。 【【附图说明】】 图1为本专利技术的流程示意图。 图2为本专利技术ICP算法的流程示意图。 图3为本专利技术鞋底鞋面初始位置示意图。 图4为本专利技术粗匹配后效果图。 图5为本专利技术ICP精确匹配效果图。 图6为本专利技术鞋底外轮廓线示意图。 图7为本专利技术通过拟合变形后的鞋底外轮廓线示意图。 图8为本专利技术通过拟合变形后得到的鞋面喷胶轨迹线示意图。 【【具体实施方式】】 下面参照说明书附图，结合实施例对本专利技术作进一步的说明。 请参阅图1至图8,一种鞋面喷胶轨当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种鞋面喷胶轨迹线的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤10、通过线性激光扫描器扫描一组鞋底和鞋面，得到两组点云数据，所述点云数据为矩阵，鞋底的点云数据记为矩阵B，鞋面的点云数据记为矩阵D，所述两组点云数据为需要配准的原始点云对；步骤20、对所述原始点云对进行预处理，得到鞋底矩阵B1和鞋面矩阵D1；所述预处理目的是保证所述原始点云对的矩阵大小相同；步骤30、利用SVD奇异矩阵分解法对所述鞋底矩阵B1和鞋面矩阵D1进行计算，得到粗匹配的旋转矩阵R1及平移向量T1；通过所述粗匹配的旋转矩阵R1及平移向量T1调整鞋底点云的位置，得到新的鞋底矩阵B2；通过所述SVD奇异矩阵分解法消除所述原始点云对的旋转错位和平移错位，为精确配准提供条件；步骤40、利用ICP算法对所述调整后的鞋底矩阵B2和鞋面矩阵D1进行精确配准，所述ICP算法的输入参数包括：1、调整后的鞋底矩阵B2和鞋面矩阵D1，2、迭代次数c或者终止阈值e；输出精确匹配的旋转矩阵R2和平移向量T2；所述迭代次数c或者终止阈值e根据需要进行设置；步骤50、将所述粗匹配的旋转矩阵R1及平移向量T1结合所述精确匹配的旋转矩阵R2及平移向量T2，得到所述原始点云对之间的坐标变换关系；所述坐标变换关系具体为：鞋底矩阵B经过旋转矩阵R1和平移向量T1变换位置，鞋面矩阵D经过旋转矩阵R2和平移向量T2变换位置，所述原始点云对通过所述坐标变换关系基本重合匹配；步骤60、获取鞋底的外轮廓点云集，具体为：从原始的鞋底点云数据的矩阵B中，提取鞋底轮廓周围的点云数据中Z轴的值最大的点作为鞋底外轮廓线的轮廓点，从而得到所述外轮廓点云集；步骤70、结合所述鞋底的外轮廓点云集，通过所述坐标变换关系得到鞋底外轮廓线在鞋面点云上的映射位置，该映射位置即为鞋面自动喷胶时的轨迹线坐标，从而实现了鞋面喷胶自动化。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾辉雄，李俊，
申请(专利权)人：泉州装备制造研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35