本申请涉及自动化控制视觉技术领域，提出了一种基于3D视觉的自动绕线解决方案，包括绕线检测方法、自动绕线控制方法、绕线检测设备、自动绕线系统及其计算机程序存储介质。本申请基于3D视觉的自动绕线方法、系统及存储介质，可实现利用3D图像传感器精准探知当前绕线的状态，例如绕线的进线夹角、线间距、高度差等参数信息；并可根据当前绕线的状态控制绕线过程中进给线的横向进给速度、绕线卷筒的转动速度等，形成一个闭环控制系统，有效增加绕线的精度，提高绕线质量和绕线效率，降低绕线出错率和人力成本；还可通过3D图像传感器探知绕线的到边信息，取代到边传感器精准控制绕线转向。线转向。线转向。
【技术实现步骤摘要】
基于3D视觉的自动绕线方法、系统及存储介质
[0001]本申请涉及自动化控制视觉
，提出了一种基于3D视觉的自动绕线解决方案，包括绕线检测方法、自动绕线控制方法、绕线检测设备、自动绕线系统及其计算机程序存储介质。
技术介绍
[0002]绕线机是把线状的物体缠绕到特定的工件上的设备。目前国内电缆行业在大型电缆自动排线方面仍然存在绕线不均匀的现象，机械的精度、绕线速度、线型大小等诸多因素会对电缆的绕线质量形成影响，传统的绕线方案，大部分是完全基于人力控制，这个大大降低了绕线的速度以及提升了人力成本。一些自动化绕线解决方案也仅仅通过设置绕线卷筒的转动速度以及绕线放线速度，粗放地控制绕线，以及通过到边传感器来控制绕线转向，但是针对绕线过程几乎不参与控制，这就使得此类自动化绕线方案很容易出现错绕的情况，降低了绕线的良率，从而也增加了生产成本。
技术实现思路
[0003]为克服现有技术中的至少一个问题或不足，本申请提出了一种基于3D视觉的自动绕线解决方案。
[0004]一、基于3D视觉的绕线检测方法
[0005]本申请目的之一在于提供基于3D视觉的绕线检测方法，所述绕线检测方法应用于绕线检测设备，主要包括以下步骤：获取绕线过程中图像传感器采集的2D图像及3D图像；根据所述2D图像及3D图像，提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的3D坐标；通过高度聚类方式，将每圈绕线距离所述图像传感器最高点的3D坐标分成上下两层，并拟合出上层绕线直线和/或下层绕线直线；识别进给线，确定当前点坐标；根据所述进给线与所述上层绕线直线或所述下层绕线直线，计算得到所述进给线的进线夹角θ；根据所述当前点与所述上层绕线直线或下层绕线直线中最高点的水平距离，计算得到所述进给线的线间距Δl。本申请可通过3D图像传感器来精准探知当前绕线的状态，获取绕线过程的2D和3D图像，利用3D视觉技术自动识别当前绕线即上层绕线、下层绕线和进给线，提取出例如进线夹角θ、线间距Δl等参数信息，以便绕线系统进行绕线控制和/或绕线质量分析，为其提供数据支持。
[0006]基于上述绕线检测方法，进一步的还可包括以下步骤：根据所述当前点与所述下层绕线直线的垂直距离，计算得到所述进给线的高度差Δh。
[0007]基于上述绕线检测方法，进一步的还可包括以下步骤：计算绕线卷筒两侧内壁位置信息；根据所述当前点与进给方向的绕线卷筒内壁的水平距离，计算得到所述进给线的到边距离L。
[0008]基于上述绕线检测方法，进一步的还可包括以下步骤：在拟合上层绕线直线和下层绕线直线时，通过平行线拟合方式过滤噪点信息。
[0009]基于上述绕线检测方法，进一步的还可包括以下步骤：所述提取每圈绕线上距离
所述图像传感器最高点的坐标包括以下步骤：对所述2D图像进行二值化处理，提取目标绕线区域中绕线卷筒轴向方向上的各个最亮点的2D重心坐标；根据2D图像与3D图像的匹配关系，根据各个最亮点的高度和间距范围关系，筛选出每圈绕线的最亮点的3D坐标。
[0010]二、绕线检测设备
[0011]本申请目的之一在于提供绕线检测设备，所述绕线检测设备主要包括图像传感器、处理器以及存储器；其中，所述图像传感器用于采集绕线过程中的2D图像及3D图像；所述存储器用于存储计算机程序；所述计算机程序被所述处理器执行时，所述绕线检测设备实现如第一部分中所述基于3D视觉的绕线检测方法对应的操作。
[0012]基于上述绕线检测设备，进一步的：所述图像传感器主要由线阵图像传感器组成，或者主要由线阵图像传感器与2D图像传感器组成。
[0013]三、基于3D视觉的自动绕线控制方法
[0014]本申请目的之一在于提供基于3D视觉的自动绕线控制方法。所述自动绕线控制方法应用于自动绕线系统，主要包括以下步骤：获取绕线过程中图像传感器采集的2D图像及3D图像；根据所述2D图像及3D图像，提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的3D坐标；通过高度聚类方式，将每圈绕线距离所述图像传感器最高点的3D坐标分成上下两层，并拟合出上层绕线直线和/或下层绕线直线；识别进给线，确定当前点坐标；根据所述进给线与所述上层绕线直线或所述下层绕线直线，计算得到所述进给线的进线夹角θ；根据所述当前点与所述上层绕线直线或下层绕线直线中最高点的水平距离，计算得到所述进给线的线间距Δl；根据所述进给线的进线夹角θ和线间距Δl，判断当前进给线的横向进给速度及卷筒转速的配比是否合适，若检测到所述进给线的进线夹角θ和/或线间距Δl不在正常值范围内，则根据偏差值相应调整所述横向进给速度或/和卷筒转速。本申请可通过3D图像传感器来精准探知当前绕线的状态，获取绕线过程的2D和3D图像，利用3D视觉技术自动识别当前绕线即上层绕线、下层绕线和进给线，提取出例如进线夹角θ、线间距Δl等参数信息，以便绕线系统精准地控制卷筒转速和进给线横向进给速度，实现对绕线质量的精准控制。
[0015]基于上述自动绕线控制方法，进一步的还可包括以下步骤：根据所述当前点与所述下层绕线直线的垂直距离，计算得到所述进给线的高度差Δh；根据所述进给线的进线夹角θ、线间距Δl和高度差Δh，判断当前进给线的横向进给速度及卷筒转速的配比是否合适，若检测到所述进给线的进线夹角θ、线间距Δh和/或高度差Δh不在正常值范围内，则根据偏差值相应调整所述横向进给速度或/和卷筒转速。
[0016]基于上述自动绕线控制方法，进一步的还可包括以下步骤：计算绕线卷筒两侧内壁位置信息；根据所述当前点与进给方向的绕线卷筒内壁的水平距离，计算得到所述进给线的到边距离L；根据所述进给线的到边距离L控制所述进给线的转向操作。
[0017]基于上述自动绕线控制方法，进一步的还可包括以下步骤：若检测到当前或历史绕线过程中，进给线的进线夹角θ、线间距Δl和/或高度差Δh不在正常值范围内，则控制回收进给线至错误点位置处，并根据偏差值相应调整所述横向进给速度或/和卷筒转速重新进行绕线。
[0018]基于上述自动绕线控制方法，进一步的还可包括以下步骤：根据绕线过程状态信息对绕线质量进行分析，得到绕线质量评价信息，所述绕线过程状态信息包括进给线的进线夹角θ、线间距Δl和/或高度差Δh。
[0019]四、自动绕线系统
[0020]本申请目的之一在于提供一种自动绕线系统，该绕线系统主要包括图像传感器、控制系统、卷筒机构和进给机构；所述图像传感器用于采集绕线过程中的2D图像及3D图像；所述控制系统包括用于控制卷筒机构和进给机构动作的控制器，及用于存储计算机程序的存储器；所述卷筒机构用于执行卷线动作；所述进给机构用于执行送线动作；所述计算机程序被所述控制器执行时，所述自动绕线系统实现如第三部分所述的自动绕线控制方法对应的操作。
[0021]五、计算机程序存储介质
[0022]本申请目的之一在于提供一种计算机可读的存储介质。所述存储介质用于存储计算机程序，当计算机读取所述存储介质中的计算机程序后，计算机运行如第一部分中所述基于3D视觉的绕线检本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于3D视觉的绕线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：获取绕线过程中图像传感器采集的2D图像及3D图像；根据所述2D图像及3D图像，提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的3D坐标；通过高度聚类方式，将每圈绕线距离所述图像传感器最高点的3D坐标分成上下两层，并拟合出上层绕线直线和/或下层绕线直线；识别进给线，确定当前点坐标；根据所述进给线与所述上层绕线直线或所述下层绕线直线，计算得到所述进给线的进线夹角θ；根据所述当前点与所述上层绕线直线或下层绕线直线中最高点的水平距离，计算得到所述进给线的线间距Δl。2.根据权利要求1所述绕线检测方法，其特征在于：所述绕线检测方法还包括以下步骤：根据所述当前点与所述下层绕线直线的垂直距离，计算得到所述进给线的高度差Δh。3.根据权利要求1所述绕线检测方法，其特征在于：所述绕线检测方法还包括以下步骤：计算绕线卷筒两侧内壁位置信息；根据所述当前点与进给方向的绕线卷筒内壁的水平距离，计算得到所述进给线的到边距离L。4.根据权利要求1所述绕线检测方法，其特征在于：在拟合上层绕线直线和下层绕线直线时，通过平行线拟合方式过滤噪点信息。5.根据权利要求1所述绕线检测方法，其特征在于：所述提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的坐标包括以下步骤：对所述2D图像进行二值化处理，提取目标绕线区域中绕线卷筒轴向方向上的各个最亮点的2D重心坐标；根据2D图像与3D图像的匹配关系，根据各个最亮点的高度和间距范围关系，筛选出每圈绕线的最亮点的3D坐标。6.绕线检测设备，其特征在于：包括图像传感器、处理器以及存储器；所述图像传感器用于采集绕线过程中的2D图像及3D图像；所述存储器用于存储计算机程序；所述计算机程序被所述处理器执行时，所述绕线检测设备实现如权利要求1
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5中任一项所述的绕线检测方法对应的操作。7.根据权利要求6所述绕线检测设备，其特征在于：所述图像传感器主要由线阵图像传感器组成，或者主要由线阵图像传感器与2D图像传感器组成。8.自动绕线控制方法，其特征在于：包括以下步骤：获取绕线过程中图像传感器采集的2D图像及3D图像；
根据所述2D图像及3D图像，提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的3D坐标；通过高度聚类方式，将每圈绕线距离所述图像传感器最高点的3D坐标分成上下两层，并拟合出上层绕线直线和/或下层绕线直线；识别进给线，确定当前点坐标；根据所述进给线与所述上层绕线直线或所述下层绕线直线，计算得到所述进给线的进线夹角θ；根据所述当前点与所述上层绕线直线或下层...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，周坤，周剑，
申请(专利权)人：苏州深浅优视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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