立体缝纫控制方法、系统、介质、设备、终端及数据结构技术方案

本发明专利技术属于机械缝纫控制技术领域，公开了一种立体缝纫控制方法、系统、介质、设备、终端及数据结构，利用摄像头采集方向盘信息，生成对应的方向盘状态数据；利用计算机算法生成对应的缝纫线迹，利用机械臂控制缝纫机方向盘运行后获得最终缝纫数据；其中，方向盘信息的获取包括：运用工业机器臂的手段，将人工缝制方向盘皮套的方式替换成机械臂自动缝制的方式；根据方向盘立体缝制系统组成的机械设备，运用机器人运动学原理，建立设备轴之间的转换关系。本发明专利技术立足于机械臂缝纫，设计控制机械缝纫机的相关设备，实现缝纫针的三维运动控制，同时解决了现有机械缝纫针控制技术依赖工人的技术水平，导致人工立体缝纫效率低、容错率低的技术问题。低的技术问题。低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
立体缝纫控制方法、系统、介质、设备、终端及数据结构


[0001]本专利技术属于机械智能加工和测量领域，包含但不限于缝纫控制领域，尤其涉及一种立体缝纫控制方法、系统、介质、设备、终端及数据结构。

技术介绍

[0002]目前，缝纫机是用一根或多根缝纫线，在缝料上形成一种或多种线迹，使一层或多层缝料交织或缝合起来的机器。现有缝制技术中，缝纫机械采用缝纫机针和旋梭联动机构完成缝纫动作，其中缝纫机针和旋梭联动机构在空间位置是固定的，手动缝纫动作是依靠送布牙和人工协同，在固定平面上完成人工送料，机针在固定位置与旋梭机械联动实现缝合动作；自动缝纫设备(如花样机、模板机等)是依靠xy平面送料机构也是在固定平面上完成送料动作，机针和旋梭动作与手动缝纫动作一致。自动缝制任务都是处于固定环境下按照预设程序完成二维平面缝制任务。现有的国外立体缝制过程采用工业机器人抓举缝纫机，沿示教轨迹或预定缝纫轨迹按固定针距进行缝纫，无法对被加工件的位姿变化和缝纫目标进行实时识别或无法对线迹进行动态规划和二次生成立体花型数据及并动态缝纫目标调整缝纫动作和轨迹。因此，亟需设计一种新的立体缝纫控制方法。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有机械缝纫设备都是在预设好的花型数据或轨迹进行缝纫加工，无法对被加工件的位姿变化和缝纫目标进行实时识别并无法对线迹进行动态规划和二次生成立体花型数据及并动态调整针距。因此对于立体环境下的缝制任务，现有技术严重依赖于工人的技术水平，而人工立体缝纫效率低，容错率低。
[0004]到目前为止，国内外尚没有可以根据立体缝料工况动态调整缝纫位置；实现自动缝制的加工方法，本专利技术填补了该方面的技术空白。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种立体缝纫控制方法、系统、介质、设备、终端及数据结构。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种立体缝纫控制方法，立体缝纫控制方法包括：利用机械臂固定方向盘后控制方向盘运动，利用摄像头采集方向盘皮套位置和缝纫目标信息，生成方向盘皮套上对应的缝纫目标状态数据；利用计算机算法生成对应的缝纫线迹，利用机械臂控制缝纫机及方向盘运行后获得最终的缝纫运动数据。
[0007]进一步，方向盘信息的获取包括：运用机器臂将人工缝制方向盘皮套的方式替换成机械臂自动缝制的方式；根据方向盘立体缝制系统组成的机械设备，运用机器人运动学原理，建立设备轴之间的转换关系。
[0008]进一步，设备轴之间的转换关系如下：
[0009](1)方向盘固定设备
[0010]在方向盘把手上的某一缝纫目标N
i
，在基坐标系O下的齐次坐标为：
[0011][0012]式中，
[0013]初始零点位置时，X运动轴坐标系原点在世界坐标系上的位置；
[0014]世界坐标系姿态转换到X运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且世界坐标系姿态转换到X运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且
[0015]X：X运动轴的运动量；
[0016]初始零点位置时，Y运动轴坐标系原点在X运动轴坐标系上的位置；
[0017]X运动轴坐标系姿态转换到Y运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且X运动轴坐标系姿态转换到Y运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且
[0018]Y：Y运动轴的运动量；
[0019]初始零点位置时，Z运动轴坐标系原点在Y运动轴坐标系上的位置；
[0020]Y运动轴坐标系姿态转换到Z运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且Y运动轴坐标系姿态转换到Z运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且
[0021]Z：Z运动轴的运动量；
[0022]初始零点位置时，R旋转轴坐标系原点在Z运动轴坐标系上的位置；
[0023]Z运动轴坐标系姿态转换到R旋转轴坐标系姿态后，R旋转轴绕坐标系Z轴运动，其运动量为θ,故其旋转矩阵为：故其旋转矩阵为：
[0024]初始零点位置时，S旋转轴坐标系原点在R旋转轴坐标系上的位置；
[0025]R旋转轴坐标系姿态转换S旋转轴坐标系姿态后，S旋转轴绕坐标系Z轴运动，其运动量为θ,(θ∈[0,2π])，故其旋转矩阵为：其运动量为θ,(θ∈[0,2π])，故其旋转矩阵为：
[0026]方向盘固定在S旋转轴上，方向盘坐标系原点在S旋转轴坐标系上的位置；
[0027]S旋转轴坐标系姿态转换到方向盘坐标系姿态的旋转矩阵，且
[0028]缝纫目标N
i
在方向盘坐标系上的位置。
[0029](2)进针缝纫设备
[0030]针头在基坐标系O下的齐次坐标为：
[0031][0032]式中，
[0033]初始零点位置时，升降台坐标系原点在世界坐标系上的位置；
[0034]世界坐标系姿态转换到升降台坐标系姿态的旋转矩阵，且世界坐标系姿态转换到升降台坐标系姿态的旋转矩阵，且
[0035]U：升降台的运动量；
[0036]初始零点位置时，方向转台坐标系原点在升降台坐标系上的位置；
[0037]升降台坐标系姿态转换到方向转台坐标系姿态后，方向转台绕坐标系Z轴运动，其运动量为θ,故其旋转矩阵为：故其旋转矩阵为：
[0038]初始零点位置时，俯仰转台坐标系原点在方向转台坐标系的位置；
[0039]方向转台坐标系姿态转换到俯仰转台坐标系姿态后，俯仰转台绕坐标系Z轴运动，其运动量为θ,故其旋转矩阵为：
[0040]初始零点位置时，进针位移台坐标系原点在俯仰转台坐标系的位置；
[0041]俯仰转台坐标系姿态转换到进针位移台坐标系姿态的旋转矩阵，且俯仰转台坐标系姿态转换到进针位移台坐标系姿态的旋转矩阵，且
[0042]i：进针位移台的运动量；
[0043]L：进针位移台的针长。
[0044]进一步，立体缝纫控制方法还包括缝纫目标属性定义，具体包括：
[0045]方向盘皮套上的缝纫目标在方向盘上的位置是相对不变的，而当方向盘放到方向
盘固定设备上时，方向盘皮套上的缝纫目标的位置在其他坐标系下是不断变化的，故对缝纫目标进行属性定义，用于保证缝纫目标的唯一性；
[0046]stich
i
＝{space,gesture}；
[0047]式中，space代表空间位置，gesture代表姿态。
[0048]进一步，space代表缝纫目标在方向盘坐标系下的三维空间位置，其在方向盘坐标系中的位置表示为(
W
P
X
,
W
P
Y
,
W
P
Z
)，使得方向盘上缝纫目标与缝纫目标之间相对位置不变，进而唯一标识方向盘上的目标；gesture代表缝纫目标进入深度相机视觉范围内、进针缝纫设备的针头前方时，方向盘固定设备的各轴姿态，用于标记缝纫目标位置以及配合缝纫任务。
[0049]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的立体缝纫控制方法的立本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立体缝纫控制方法，其特征在于，立体缝纫控制方法包括：利用摄像头采集方向盘信息，生成对应的方向盘状态数据；利用计算机算法生成对应的缝纫线迹，利用机械臂控制缝纫机方向盘运行后获得最终缝纫数据。2.如权利要求1所述的立体缝纫控制方法，其特征在于，方向盘信息的获取包括：运用工业机器人的手段，将人工缝制方向盘皮套的方式替换成机械臂自动缝制的方式；根据方向盘立体缝制系统组成的机械设备，运用机器人运动学原理，建立设备轴之间的转换关系。3.如权利要求2所述的立体缝纫控制方法，其特征在于，设备轴之间的转换关系如下：(1)方向盘固定设备在方向盘把手上的某一缝纫目标N
i
，在基坐标系O下的齐次坐标为：式中，初始零点位置时，X运动轴坐标系原点在世界坐标系上的位置；世界坐标系姿态转换到X运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且世界坐标系姿态转换到X运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且X：X运动轴的运动量；初始零点位置时，Y运动轴坐标系原点在X运动轴坐标系上的位置；X运动轴坐标系姿态转换到Y运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且X运动轴坐标系姿态转换到Y运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且Y：Y运动轴的运动量；初始零点位置时，Z运动轴坐标系原点在Y运动轴坐标系上的位置；Y运动轴坐标系姿态转换到Z运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且Y运动轴坐标系姿态转换到Z运动轴坐标系姿态的旋转矩阵，且Z：Z运动轴的运动量；初始零点位置时，R旋转轴坐标系原点在Z运动轴坐标系上的位置；Z运动轴坐标系姿态转换到R旋转轴坐标系姿态后，R旋转轴绕坐标系Z轴运动，其运动量为故其旋转矩阵为：故其旋转矩阵为：故其旋转矩阵为：初始零点位置时，S旋转轴坐标系原点在R旋转轴坐标系上的位置；R旋转轴坐标系姿态转换S旋转轴坐标系姿态后，S旋转轴绕坐标系Z轴运动，其运动
量为θ,(θ∈[0,2π])，故其旋转矩阵为：量为θ,(θ∈[0,2π])，故其旋转矩阵为：量为θ,(θ∈[0,2π])，故其旋转矩阵为：方向盘固定在S旋转轴上，方向盘坐标系原点在S旋转轴坐标系上的位置；S旋转轴坐标系姿态转换到方向盘坐标系姿态的旋转矩阵，且S旋转轴坐标系姿态转换到方向盘坐标系姿态的旋转矩阵，且S旋转轴坐标系姿态转换到方向盘坐标系姿态的旋转矩阵，且缝纫目标N
i
在方向盘坐标系上的位置。(2)进针缝纫设备针头在基坐标系O下的齐次坐标为：式中，初始零点位置时，升降台坐标系原点在世界坐标系上的位置；世界坐标系姿态转换到升降台坐标系姿态的旋转矩阵，且世界坐标系姿态转换到升降台坐标系姿态的旋转矩阵，且U：升降台的运动量；初始零点位置时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗东，杨明，杨刚，
申请(专利权)人：陕西新瑞阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：