一种新型基于视觉识别的地毯切割机

1.本发明涉及地毯切割技术领域，特别是涉及一种新型基于视觉识别的地毯切割机。


背景技术：

2.在地毯切割系统当中，对切割精度及切割尺寸的实时控制与调节决定着地毯生产时的品质质量，现有的地毯切割系统无法时事监控切割时的尺寸以及切割时的形状等要素，存在切割尺寸精度低、图形切割失真等缺陷。
3.为了提高地毯切割过程中的切割精度及切割图形完整性，需要实现切割过程中的地毯尺寸图形的实时监测。因而，提供一种新型基于视觉识别的地毯切割机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种新型基于视觉识别的地毯切割机，以解决上述现有技术存在的问题，结合机器视觉识别实时的特点，在地毯切割系统中引入机器视觉识别系统，可以利用机器视觉识的实时图形检测对切割材料的形状及尺寸进行实时监测反馈，对切割过程中的切割尺寸与图形进行实时监测控制，提高地毯切割的精准度，为高质量的地毯切割提供保证。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种新型基于视觉识别的地毯切割机，包括遮光外壳、机架、控制器、整平机构、振动切割刀机构、相机模组、相机高度调节模组、纵向线性模组和输送带；其中，所述输送带设置于所述机架的顶部并沿纵向运行，所述遮光外壳罩设于所述机架的顶部，所述整平机构设置于所述机架的顶部前端，所述控制器设置于所述机架的一侧；
7.所述整平机构包括平整轮、平整轮光轴、限位光轴和整平机架；所述限位光轴与平整轮光轴通过整平机架固定在机架上，且所述限位光轴与平整轮光轴沿纵向并列设置于所述平整机架的顶部，所述平整轮光轴设置于所述限位光轴的后侧，所述平整轮固定在平整轮光轴上；
8.所述振动切割刀机构包括振动切割刀、振动切割刀升降模组、振动切割刀平移模组和振动切割刀机架，所述振动切割刀机架横跨于所述输送带的顶部并安装于所述机架顶部两侧设置的所述纵向线性模组上，所述振动切割刀平移模组沿横向安装于振动切割刀机架上，所述振动切割刀安装于所述振动切割刀升降模组的振动切割刀升降丝杠滑块上，所述振动切割刀升降模组安装于所述振动切割刀平移模组的振动切割刀平移丝杠滑块上；
9.所述相机高度调节模组通过相机高度调节模组机架支撑于所述输送带的顶部，所述相机模组安装于所述相机高度调节模组上，由所述相机高度调节模组调整高度。
10.优选地，所述振动切割刀升降模组包括振动切割刀升降丝杠驱动电机、振动切割刀升降丝杠架和振动切割刀升降丝杠滑块，所述振动切割刀平移模组包括振动切割刀平移
丝杠架、振动切割刀平移丝杠滑块、振动切割刀平移丝杠驱动电机；
11.所述振动切割刀设置于所述振动切割刀升降丝杠滑块上，所述振动切割刀升降丝杠驱动电机设置于所述振动切割刀升降丝杠架上，所述振动切割刀升降丝杠驱动电机驱动所述振动切割刀升降丝杠架内的丝杠转动实现所述振动切割刀升降丝杠滑块沿着所述所述振动切割刀升降丝杠架上下移动；
12.所述振动切割刀平移模组通过所述振动切割刀平移丝杠架固定在所述振动切割刀机架上，所述振动切割刀平移丝杠驱动电机安装于所述振动切割刀平移丝杠架的端部用于驱动丝杠转动，所述振动切割刀平移丝杠滑块安装于所述振动切割刀平移丝杠架上，所述振动切割刀平移丝杠驱动电机驱动所述振动切割刀平移丝杠架内的丝杠转动实现所述振动切割刀平移丝杠滑块沿着所述振动切割刀平移丝杠架横向移动，所述切割刀升降丝杠架设置于所述振动切割刀平移丝杠滑块上。
13.优选地，所述相机高度调节模组包括相机模组高度调节丝杠驱动电机、相机模组高度调节丝杠架和相机模组高度调节丝杠滑块；
14.所述相机模组高度调节丝杠滑块连接固定相机模组外壳，所述相机模组高度调节丝杠架固定在所述相机高度调节模组机架上，所述相机模组高度调节丝杠驱动电机设置于所述相机高度调节模组机架上。
15.优选地，所述相机模组包括姿态调整螺杆、姿态调整滑块、相机固定套板、ccd工业相机、姿态调整伺服电机和相机模组外壳；
16.所述ccd工业相机固定于所述相机固定套板的底部，所述相机固定套板设置于所述相机模组外壳的底部，且通过分别位于四角处的所述姿态调整螺杆连接所述相机固定套板，每个所述姿态调整螺杆的顶部均连接有一所述姿态调伺服电机，所述姿态调整滑块设置于所述相机固定套板底部的四角处并分别于四个所述姿态调整螺杆螺纹连接。
17.优选地，所述相机高度调节模组机架设置有4组，每组所述相机高度调节模组机架的顶部连接两组所述相机高度调节模组，每组所述相机高度调节模组的底部设置一组所述相机模组。
18.优选地，所述输送带的顶部沿纵向设置有三组所述振动切割刀机构。
19.优选地，所述纵向线性模组包括纵向线性模组架、纵向线性模组电机和纵向线性模组滑块，所述纵向线性模组电机设置于所述纵向线性模组架的一侧，所述纵向线性模组滑块设置于所述纵向线性模组架上，所述振动切割刀机架的底部连接所述纵向线性模组滑块。
20.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
21.1.自动化、机电化程度较高：所有地毯的切割驱动采用伺服电机驱动的高精度丝杠与线性模组，切割过程为自动执行与相机姿态调整过程。
22.2.控制精度较高：采用视觉识别进行地毯切割尺寸的检测与控制可以实时反馈切割尺寸。
23.3.视觉识别精度高：将原本较大视觉识别范围分割成等分的八个区域，同时每个区域都带有补光灯和相机水平矫正机构与相机高度调节机构，机器外部设有遮光外壳隔绝外部光源对视觉识别造成的干扰，从硬件层面大大的降低了相机姿态与光线对视觉识别效果的影响。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明中新型基于视觉识别的地毯切割机的外部结构示意图；
26.图2为本发明中新型基于视觉识别的地毯切割机的内部结构示意图；
27.图3为本发明中振动切割刀机构的结构示意图；
28.图4为本发明中相机高度调节模组的结构示意图；
29.图5为本发明中相机模组的结构示意图；
30.图6为本发明中整平机构的结构示意图；
31.图中：1-遮光外壳；2-机架；3-控制器；4-整平机构；5-振动切割刀机构；6-相机模组；7-相机高度调节模组；8-纵向线性模组架；9-输送带；401-平整轮；402-平整轮光轴；403-限位光轴；404-整平机架；501-振动切割刀升降丝杠驱动电机；502-振动切割刀；503-振动切割刀机架；504-振动切割刀平移丝杠架；505-振动切割刀平移丝杠滑块；506-振动切割刀平移丝杠驱动电机；507-振动切割刀升降丝杠滑块；508-振动切割刀升降丝杠架；601-相机模组外壳；602-姿态调整螺杆；603-姿态调整滑块；604-相机固定套板；605-ccd工业相机；606-姿态调整伺服电机；701-相机高度调节模组机架；702-相机模组高度调节丝杠驱动电机；703-相机模组高度调节丝杠架；704-相机模组高度调节丝杠滑块。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明的目的是提供一种新型基于视觉识别的地毯切割机，以解决现有技术存在的问题。
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.本实施例中的新型基于视觉识别的地毯切割机，如图1-图6所示，包括遮光外壳1、机架2、控制器3、整平机构4、振动切割刀机构5、相机模组6、相机高度调节模组7、纵向线性模组和输送带9；其中，输送带9设置于机架2的顶部并沿纵向运行，遮光外壳1罩设于机架2的顶部，整平机构4设置于机架2的顶部前端，控制器3设置于机架2的一侧；
36.整平机构4包括平整轮401、平整轮光轴402、限位光轴403和整平机架404；限位光轴403与平整轮光轴402通过整平机架404固定在机架2上，且限位光轴403与平整轮光轴402沿纵向并列设置于平整机架2的顶部，平整轮光轴402设置于限位光轴403的后侧，平整轮401固定在平整轮光轴402上；
37.振动切割刀机构5包括振动切割刀502、振动切割刀升降模组、振动切割刀平移模组和振动切割刀机架503，振动切割刀机架503横跨于输送带9的顶部并安装于机架2顶部两
侧设置的纵向线性模组上，振动切割刀平移模组沿横向安装于振动切割刀机架503上，振动切割刀502安装于振动切割刀升降模组的振动切割刀升降丝杠滑块507上，振动切割刀升降模组安装于振动切割刀平移模组的振动切割刀平移丝杠滑块505上；
38.于本具体实施例中，相机高度调节模组7通过相机高度调节模组机架701支撑于输送带9的顶部，相机模组6安装于相机高度调节模组7上，由相机高度调节模组7调整高度。
39.于本具体实施例中，振动切割刀升降模组包括振动切割刀升降丝杠驱动电机501、振动切割刀升降丝杠架508和振动切割刀升降丝杠滑块507，振动切割刀平移模组包括振动切割刀平移丝杠架504、振动切割刀平移丝杠滑块505、振动切割刀平移丝杠驱动电机506；
40.振动切割刀502设置于振动切割刀升降丝杠滑块507上，振动切割刀升降丝杠驱动电机501设置于振动切割刀升降丝杠架508上，振动切割刀升降丝杠驱动电机501驱动振动切割刀升降丝杠架508内的丝杠转动实现振动切割刀升降丝杠滑块507沿着振动切割刀升降丝杠架508上下移动；
41.振动切割刀平移模组通过振动切割刀平移丝杠架504固定在振动切割刀机架503上，振动切割刀平移丝杠驱动电机506安装于振动切割刀平移丝杠架504的端部用于驱动丝杠转动，振动切割刀平移丝杠滑块505安装于振动切割刀平移丝杠架504上，振动切割刀平移丝杠驱动电机506驱动振动切割刀平移丝杠架504内的丝杠转动实现振动切割刀平移丝杠滑块505沿着振动切割刀平移丝杠架504横向移动，切割刀升降丝杠架设置于振动切割刀平移丝杠滑块505上。
42.于本具体实施例中，相机高度调节模组7包括相机模组高度调节丝杠驱动电机702、相机模组高度调节丝杠架703和相机模组高度调节丝杠滑块704；
43.相机模组高度调节丝杠滑块704连接固定相机模组外壳601，相机模组高度调节丝杠架703固定在相机高度调节模组机架701上，相机模组高度调节丝杠驱动电机702设置于相机高度调节模组机架701上。
44.于本具体实施例中，相机模组6包括姿态调整螺杆602、姿态调整滑块603、相机固定套板604、ccd工业相机605、姿态调整伺服电机606和相机模组外壳601；
45.ccd工业相机605固定于相机固定套板604的底部，相机固定套板604设置于相机模组外壳601的底部，且通过分别位于四角处的姿态调整螺杆602连接相机固定套板604，每个姿态调整螺杆602的顶部均连接有一姿态调伺服电机，姿态调整滑块603设置于相机固定套板604底部的四角处并分别于四个姿态调整螺杆602螺纹连接。
46.于本具体实施例中，相机高度调节模组机架701设置有4组，每组相机高度调节模组机架701的顶部连接两组相机高度调节模组7，每组相机高度调节模组7的底部设置一组相机模组6。
47.于本具体实施例中，输送带9的顶部沿纵向设置有三组振动切割刀机构5。
48.于本具体实施例中，纵向线性模组包括纵向线性模组架8、纵向线性模组电机和纵向线性模组滑块，纵向线性模组电机设置于纵向线性模组架8的一侧，纵向线性模组滑块设置于纵向线性模组架8上，振动切割刀机架503的底部连接纵向线性模组滑块。
49.本发明中的新型基于视觉识别的地毯切割机工作原理如下：
50.地毯的输送与切割：将地毯穿过整平机构4后，输送带9旋转将地毯输送至合适的位置，纵向线性模组，带动振动切割刀机构5纵向运动至合适位置，再通过振动切割刀机构5
中的振动切割刀502升降丝杠运动将振动切割刀502调整至合适高度，振动切割刀502平移丝杠固定动作将振动切割刀502运动至横向合适位置，随后控制振动切割刀502平移丝杠、纵向线性模组、振动切割刀502升降丝杠组合动作实现振动切割的x、y、z轴上的运动形成切割轨迹，完成相应尺寸形状的地毯切割，该过程共有四组振动切割刀502模组同时进行，实现地毯的运输与切割。
51.地毯的视觉识别与相机姿态的调整：高度调节丝杠连接固定相机模组外壳601连，通过控制高度调节丝杠实现相机模组6整体的升降，通过姿态调整伺服电机606旋转四个姿态调整螺杆602改变姿态调整滑块603的位置，从而使相机在水平面的姿态，实现相机姿态的矫正，同时相机模组外壳601设置有一圈led补光灯，同时遮光外壳1将整个视觉识别区域罩在其中防止外部光源对视觉识别造成影响，相机模组6总共设置有八个两个一排布置，实现对整个视觉识别区域的分割。
52.本实施例通过设置遮光外壳1、姿态调整螺杆602、姿态调整滑块603、相机固定套板604、姿态调整伺服电机606、固定机模组外壳601实现相机姿态调节，通过设置相机高度调节模组机架701、相机模组高度调节丝杠702、固定机模组外壳601实现相机高度视场的调节提高了本机在地毯切割过程中的视觉识别精度。
53.通过设置平整轮401、平整轮光轴402、限位光轴403、整平机架404保证地谈起切割时以平整的姿态进入到切割位置，防止产生扭转褶皱等情况。
54.通过设置振动切割刀升降丝杠、振动切割刀502、振动切割刀机架503、振动切割刀平移丝杠504，纵向线性模组8实现振动在x、y、z轴方向上精确移动实现精确切割，同时选用振动切割刀502更符合柔性材料的特性可以获得更好的切削效果。
55.本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：包括遮光外壳、机架、控制器、整平机构、振动切割刀机构、相机模组、相机高度调节模组、纵向线性模组和输送带；其中，所述输送带设置于所述机架的顶部并沿纵向运行，所述遮光外壳罩设于所述机架的顶部，所述整平机构设置于所述机架的顶部前端，所述控制器设置于所述机架的一侧；所述整平机构包括平整轮、平整轮光轴、限位光轴和整平机架；所述限位光轴与平整轮光轴通过整平机架固定在机架上，且所述限位光轴与平整轮光轴沿纵向并列设置于所述平整机架的顶部，所述平整轮光轴设置于所述限位光轴的后侧，所述平整轮固定在平整轮光轴上；所述振动切割刀机构包括振动切割刀、振动切割刀升降模组、振动切割刀平移模组和振动切割刀机架，所述振动切割刀机架横跨于所述输送带的顶部并安装于所述机架顶部两侧设置的所述纵向线性模组上，所述振动切割刀平移模组沿横向安装于振动切割刀机架上，所述振动切割刀安装于所述振动切割刀升降模组的振动切割刀升降丝杠滑块上，所述振动切割刀升降模组安装于所述振动切割刀平移模组的振动切割刀平移丝杠滑块上；所述相机高度调节模组通过相机高度调节模组机架支撑于所述输送带的顶部，所述相机模组安装于所述相机高度调节模组上，由所述相机高度调节模组调整高度。2.根据权利要求1所述的新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：所述振动切割刀升降模组包括振动切割刀升降丝杠驱动电机、振动切割刀升降丝杠架和振动切割刀升降丝杠滑块，所述振动切割刀平移模组包括振动切割刀平移丝杠架、振动切割刀平移丝杠滑块、振动切割刀平移丝杠驱动电机；所述振动切割刀设置于所述振动切割刀升降丝杠滑块上，所述振动切割刀升降丝杠驱动电机设置于所述振动切割刀升降丝杠架上，所述振动切割刀升降丝杠驱动电机驱动所述振动切割刀升降丝杠架内的丝杠转动实现所述振动切割刀升降丝杠滑块沿着所述所述振动切割刀升降丝杠架上下移动；所述振动切割刀平移模组通过所述振动切割刀平移丝杠架固定在所述振动切割刀机架上，所述振动切割刀平移丝杠驱动电机安装于所述振动切割刀平移丝杠架的端部用于驱动丝杠转动，所述振动切割刀平移丝杠滑块安装于所述振动切割刀平移丝杠架上，所述振动切割刀平移丝杠驱动电机驱动所述振动切割刀平移丝杠架内的丝杠转动实现所述振动切割刀平移丝杠滑块沿着所述振动切割刀平移丝杠架横向移动，所述切割刀升降丝杠架设置于所述振动切割刀平移丝杠滑块上。3.根据权利要求1所述的新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：所述相机高度调节模组包括相机模组高度调节丝杠驱动电机、相机模组高度调节丝杠架和相机模组高度调节丝杠滑块；所述相机模组高度调节丝杠滑块连接固定相机模组外壳，所述相机模组高度调节丝杠架固定在所述相机高度调节模组机架上，所述相机模组高度调节丝杠驱动电机设置于所述相机高度调节模组机架上。4.根据权利要求1所述的新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：所述相机模组包括姿态调整螺杆、姿态调整滑块、相机固定套板、ccd工业相机、姿态调整伺服电机和相机模组外壳；所述ccd工业相机固定于所述相机固定套板的底部，所述相机固定套板设置于所述相
机模组外壳的底部，且通过分别位于四角处的所述姿态调整螺杆连接所述相机固定套板，每个所述姿态调整螺杆的顶部均连接有一所述姿态调伺服电机，所述姿态调整滑块设置于所述相机固定套板底部的四角处并分别于四个所述姿态调整螺杆螺纹连接。5.根据权利要求4所述的新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：所述相机高度调节模组机架设置有4组，每组所述相机高度调节模组机架的顶部连接两组所述相机高度调节模组，每组所述相机高度调节模组的底部设置一组所述相机模组。6.根据权利要求1所述的新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：所述输送带的顶部沿纵向设置有三组所述振动切割刀机构。7.根据权利要求1所述的新型基于视觉识别的地毯切割机，其特征在于：所述纵向线性模组包括纵向线性模组架、纵向线性模组电机和纵向线性模组滑块，所述纵向线性模组电机设置于所述纵向线性模组架的一侧，所述纵向线性模组滑块设置于所述纵向线性模组架上，所述振动切割刀机架的底部连接所述纵向线性模组滑块。

技术总结
本发明公开了一种新型基于视觉识别的地毯切割机，其设有平整轮光轴上，限位光轴与平整轮光轴通过整平机架，可以平整地毯防止褶皱扭曲，通过设置遮光外壳姿态调整螺杆、姿态调整滑块、相机固定套板、姿态调整伺服电机固定机模组外壳实现相机姿态调节，通过设置相机高度调节模组机架、相机模组高度调节丝杠、固定机模组外壳实现相机高度视场的调节提高了本机在地毯切割过程中的视觉识别精度。通过设置振动切割刀升降丝杠、振动切割刀、振动切割刀机架、振动切割刀平移丝杠，纵向线性模组实现振动在X、Y、Z轴方向上精确移动实现精确切割，同时选用振动切割刀更符合柔性材料的特性可以获得更好的切削效果；具有可靠、实用精确度高的优点。高的优点。高的优点。


技术研发人员：张来刚 张云龙 丁子林 吕建军
受保护的技术使用者：聊城大学
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/20