一种实现数控裁床设备物料定位的方法技术

本发明专利技术涉及数控裁床设备技术领域，具体涉及一种实现数控裁床设备物料定位的方法，主要应用于利用计算机辅助进行服装加工裁剪。包括如下步骤：获得被加工的物料和校正标尺的位图图像；提取位图图像中的物料轮廓和校正标尺轮廓，分别转化为物料轮廓和校正标尺轮廓的矢量数据；用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换，用变换后的物料轮廓的矢量数据所形成的轮廓多边形表达物料的实际轮廓；利用轮廓多边形和表达切割轨迹的轨迹多边形的点数据，计算出变换矩阵；利用变换矩阵对轨迹多边形进行几何变换，得到变换后的轨迹多边形；判定轨迹多边形是否完全落在轮廓多边形的内部，是则定位完成。

A method of material positioning for numerical control bed equipment

The invention relates to the technical field of numerical control bed cutting equipment, in particular to a method for realizing material location of CNC bed cutting equipment, which is mainly used for computer-aided garment processing and tailoring. Includes the following steps: obtaining the material being processed and corrected scale bitmap image; extracting material contour bitmap image and correction of scale contour were transformed into material contour and contour correction scale vector data; actual size correction correction ruler ruler in a bitmap image size and stored in advance, the vector data of material the contour scaling, contour polygon formed by vector data transformation after the material contour expression of actual profile material; using the contour polygon and polygon cutting path and the path expression of data transformation matrix calculation; geometric transformation of the polygon trajectory using the transformation matrix, get the trajectory polygon transformation after determining trajectory; whether the polygon falls completely within the outline polygon, is positioned.

【技术实现步骤摘要】
一种实现数控裁床设备物料定位的方法
本专利技术涉及数控裁床设备
，具体是涉及一种实现数控裁床设备物料定位的方法，主要应用于利用计算机辅助进行服装加工裁剪。
技术介绍
裁剪是制造成衣的一道主要工序，是指将布料分割成为缝制衣服所需的不同的几何形状，比如领子，袖子……的过程。服装业将这些裁剪出来的布片称之为裁片。随着劳动力成本的提高，越来越多的企业使用数控裁床取代人完成裁剪工作。所谓数控裁床，是一种拥有二维可移动刀具的数控加工设备。它根据存储在计算机内的，用坐标表达的裁片的几何形状对布料进行切割，我们把这些几何形状数据称之为切割轨迹。但是，普通的数控裁床有一定的局限性，只能对矩形的布料进行加工。这是因为切割轨迹实际上是作用在布料所在的坐标系内的，而数控系统的坐标系是以工作台为基础的，这两个坐标系并不统一。而如果被加工的材料是矩形的，实现两个坐标系之间的映射，是比较容易的。但实际生产当中，会出现被加工材料不是矩形的情况，例如：1、某些服装(如西装)为了达到成衣挺扩的效果，需要将裁片和一种衬料一起放到粘衬机里进行热粘贴。由于温度较高，这道工序之后裁片会变形。为了解决这个问题，实际上放入熨烫设备进行加工的裁片，比最终目标裁片要略大一些，并在粘衬之后使用裁床对其进行二次修剪，得到精准的裁片。而粘衬之后的裁片就成为了裁床的加工对象。2、被加工的原料本身就不是矩形，比如动物皮革。其价格较高，如果强行在裁剪之前将皮革加工为矩形，则造成极大浪费。现有技术解决的方法是使用CAD加工真皮，通过拍照将皮革的边缘数字化，然后再在CAD软件中，采用人工将裁片摆放在皮革内部，生成切割轨迹。目前有一种解决方案是在裁床上加装投影设备，将切割轨迹直接投射到裁床工作台上，然后工人把物料摆放在工作台上，在摆放时要保证投影的切割轨迹(光线)要全落在物料内部。这实际上是建立两个坐标系之间的映射关系的过程。但是这种方式有以下缺点：占用工时，为了节省原料，切割轨迹和加工对象边界之间的距离是很近的，这导致工人摆放的时候要小心翼翼，在此期间裁剪工作停滞；误差严重，投影仪是一个放大设备，同样的输出内容，投影面到镜头的距离(物距)越大图像越大。因此肯定需要标定投影机镜头到工作台的距离，以保证投影尺寸和切割轨迹尺寸一致。但是实际使用中，切割轨迹是投影在物料上，而不是工作台上的。企业为了提高生产效率，物料可能是多层布料，这导致随着布料的材质和层数的不同，物料的厚度是不确定的。按照较为常见投影仪的参数：假设分辨率为1800*1200的投影仪，镜头到工作台的距离为2m距离，1800个点长度的直线，投影到工作台上长度是1.6米。如果物料厚度为1cm，则投影距离缩短到1.99米，那条直线的投影长度就会变为1.592米，误差达到厘米级别。在这样的精度下，只有在规划切割轨迹的时候，保证切割轨迹到加工对象边缘的距离>0.5cm，才能保证在实际裁剪过程中，刀具始终在加工对象内部切割，这就要求被加工的物料要有足够的余量，这样做会造成相当的物料浪费。
技术实现思路
基于现有技术存在的不足，本专利技术的专利技术目的是提供一种实现数控裁床设备物料定位的方法，能快速的获得从数控系统的坐标系到被加工的物料的坐标系的映射关系。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案。提供一种实现数控裁床设备物料定位的方法，包括如下步骤：将被加工物料放在加工设备上，在物料上放置校正标尺，使用加工设备上安装的工业相机获得被加工的物料的位图图像；提取位图图像中的物料轮廓和校正标尺轮廓，并分别转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据；利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换，至此可以获得在设备坐标系下，用变换后的物料轮廓的矢量数据所形成的轮廓多边形表达物料的实际轮廓；利用轮廓多边形和存储在数控系统中的轨迹多边形的点数据，可以计算出一个变换矩阵；用该变换矩阵对轨迹多边形貌进行几何变换，得到的是设备坐标系下的新的切割轨迹的轨迹多边形；判定轨迹多边形是否完全落在轮廓多边形的内部，如果不在则调整变换矩阵，直至轨迹多边形完全落在轮廓多边形内部。这个变换矩代表的几何变换关系，就是数控裁床设备的坐标系到被加工物料的坐标系的映射关系。通过上述的技术方案，可以将不规则的物料放在工作台上，自动对物料进行识别，对切割轨迹进行移动和旋转，达到切割轨迹完全处于物料当中，节省物料。此外，本专利技术还提供的另一个技术方案是一种实现数控裁床设备物料定位的装置，包括有：图像摄像模块，用于获得被加工的物料的位图图像；图像转换模块，用于提取位图图像中的物料轮廓和校正标尺轮廓，并分别转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据比例变换模块，用于利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换，用变换后的物料轮廓的矢量数据所形成的轮廓多边形表达物料的实际轮廓；矩阵计算模块，利用轮廓多边形和内置表达切割轨迹的轨迹多边形的点数据，计算出变换矩阵；轨迹变换模块，利用变换矩阵对轨迹多边形进行几何变换，得到变换后的轨迹多边形；判定模块，用于判定轨迹多边形是否完全落在轮廓多边形的内部。其中的图像摄像模块为工业相机。附图说明图1是实施例中的位图图像的结构视图。图2是实施例中的提取轮廓后的图像的结构视图。图3是实施例中的转动惯量的原理视图。图4是实施例中的相似形状物体的转动惯量的原理视图。图5是实施例中的转动惯量的函数曲线图一。图6是实施例中的转动惯量的函数曲线图二。图7是实施例中的轨迹多边形进行调整平移的原理视图一。图8是实施例中的轨迹多边形进行调整平移的原理视图二。图9是实施例中的轨迹多边形进行调整平移生成的调整矩形区域的原理视图。图10是实施例中的方法的整体流程图。图11是实施例中生成纯净位图的流程图图12是实施例中获得布料轮廓的矢量轮廓多边形的流程图图13是实施例中获得校正标尺的轮廓多边形的流程图图14是实施例中获得白色区域的边界点多边形的流程图图15是实施例中计算所有可行解的流程图具体实施方式以下结合附图及具体的实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明，以使本领域的技术人员能够清楚完整的理解本专利技术的内容。本实施例是一种实现数控裁床设备物料定位的方法，以数控裁床设备对布料的加工裁剪为例，该数控裁床设备包括有一工作台、工业相机及内置计算机控制程序的数控系统，该方法包括的步骤如下：一、将被加工的布料放在数控裁床设备的工作台上，并且在布料上放置适当大小的校正标尺；数控裁床设备的工作台本身为深色，如被加工布料为浅色，则直接放在工作台上；如被加工物料为深色，则先在工作台上铺一张白纸，再将物料放在白纸上。这样在后面获得的图像中，布料和工作台之间有较大的反差，以便于提取布料边缘的像素点。二、通过数控裁床设备上安装的工业相机对布料进行拍照，获得布料的位图图像；获得的布料的位图图像具有以下特征：整个位图可以被看作是由三个区域的像素点的集合组成的，每个集合内的点一定是联通的，三个区域分别是指工作台10、布料20和校正标尺30，如图1所示。三、提取位图图像中物体的轮廓以及校正标尺的轮廓，并转化为矢量数据；由于前面的处理，这三个区域的点集的亮度差异明显。其中第一个点集对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现数控裁床设备物料定位的方法，包括如下步骤：获得被加工的物料和校正标尺的位图图像；提取位图图像中的物料轮廓和校正标尺轮廓，并分别转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据；利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换，用变换后的物料轮廓的矢量数据所形成的轮廓多边形表达物料的实际轮廓；利用轮廓多边形和表达切割轨迹的轨迹多边形的点数据，计算出变换矩阵；利用变换矩阵对轨迹多边形进行几何变换，得到变换后的轨迹多边形；判定轨迹多边形是否完全落在轮廓多边形的内部，是则定位完成。

【技术特征摘要】
1.一种实现数控裁床设备物料定位的方法，包括如下步骤：获得被加工的物料和校正标尺的位图图像；提取位图图像中的物料轮廓和校正标尺轮廓，并分别转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据；利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换，用变换后的物料轮廓的矢量数据所形成的轮廓多边形表达物料的实际轮廓；利用轮廓多边形和表达切割轨迹的轨迹多边形的点数据，计算出变换矩阵；利用变换矩阵对轨迹多边形进行几何变换，得到变换后的轨迹多边形；判定轨迹多边形是否完全落在轮廓多边形的内部，是则定位完成。2.根据权利要求1所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，在获得被加工的物料的位图图像的步骤前，还包括使物料的工作台背景色与物料之间有较大的反差，并在被加工的物料上放置校正标尺。3.根据权利要求1所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，其中提取位图图像中物料的物料轮廓和校正标尺轮廓，并转化为物料轮廓的矢量数据和校正标尺轮廓的矢量数据，包括如下步骤：将获得的位图图像做纯化处理，生成纯化位图图像，在纯化位图图像中物料区域的像素点被设为黑色，校正标尺区域的像素点被设为白色，其它区域的像素点被设为灰色；在纯化位图图像中，查找相邻像素点为灰色的黑色像素点，则这个黑色像素点就是物料轮廓上的点，生成该点的坐标数据；将物料轮廓上的所有点按照相邻关系将点连接起来得到的折线，为物料轮廓的轮廓多边形。4.根据权利要求3所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，所述的将获得的位图图像做纯化处理，生成纯化位图图像包括如下步骤：在位图图像的物料内选定一个区域，根据选定区域内的像素点计算出平均亮度，并结合预先存储的环境参数，计算出物料区域的亮度范围；位图图像中的像素点，其亮度在亮度范围内的，并且与选定区域联通的像素点所组成的集合就是物料点集；建立一个与位图图像大小相同的且所有点都是灰色的纯化位图图像；将纯化位图图像中与位图图像的物料点集内位置相同的点设定为黑色，将所有不与左上角的点联通且为灰色的像素点都设定为白色，其中最大的白色区域就是校正标尺区域。5.根据权利要求1所述的实现数控裁床设备物料定位的方法，其特征在于，利用校正标尺在位图图像中的大小和预先存储的校正标尺的实际尺寸，对物料轮廓的矢量数据进行比例变换包括如下步骤：在位图图像中查找校正标尺轮廓点，在轮廓点的点列中寻找距离最远的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晗菲，
申请(专利权)人：深圳市布易科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44