一种基于计算机视觉技术的地毯纵切方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种威尔顿地毯的纵切方法，具体说来是一种基于计算机视觉技术的地毯纵向自动切割方法。
【背景技术】
[0002]地毯作为一种常见的装饰材料，已经广泛应用于家庭、酒店、工厂、商场、汽车、庆典场地等许多场所。地毯具有装饰环境、吸音减噪、保温导热、减震、防滑等作用，受到人们的普遍喜爱。
[0003]威尔顿地毯是机制地毯的一种，由于生产工艺起源于英国的威尔顿地区而得名。威尔顿地毯一般通过经纱、玮纱、绒头纱三纱交织，后经上胶、切割等工序制成。由于威尔顿地毯织物丰满、弹性好，铺设房间脚感舒适，是各大酒店客房地毯、家居地毯的理想产品。目前，威尔顿地毯的切割是靠人工完成的，这种切割方法需要人工多，劳动强度大，容易切坏地毯，不易保证地毯的切割质量。因此，需要一种地毯自动切割方法来减少人工需求、提高生产效率，提升产品质量。
[0004]中国专利201220339715.6涉及一种地毯切边装置，该装置由底座、切割刀、刀轴、切割传动机构、动力机构和水平钢板组成。该地毯切边装置结构简单，能够提高地毯质量、延长刀具的使用寿命，但是该地毯切边装置不能自动纠偏，不能自动切割地毯边缘。
[0005]中国专利201220406412.1公开了一种地毯自动切割生产线的纵向切割装置，该装置能够将一块宽地毯切割成多条窄地毯，但是该纵向切割装置没有自动纠偏装置，因而不能保证良好的纵向切割质量，也不能自动切割地越的边缘。
[0006]中国专利201310081990.1涉及一种PVC地毯的切割装置。该装置采用机器视觉技术和现代电机及控制技术，能够实现PVC地毯的自动切割。该地毯自动切割装置包括一个切割平台，切割平台与地毯进料装置连接，切割平台与地毯进料装置连接处上方至少有一台成像装置，成像装置将获取的图像送入处理器模块识别出图像中地毯的边沿，进而确定切割边界，并通过运动控制模块控制切割系统按照确定的切割边界完成PVC地毯切割。该地毯自动切割装置是一切一停的工作方式，不能连续切割，也不能同时切割多块地毯，生产效率相对较低。当地毯比较宽时，需要多个线阵相机扫描图像，再拼接图像，识别图像中地毯的边沿，这会影响到图像的处理速度，同时增加装置的成本，同时，该装置也没有自动纠偏功會K。
【发明内容】
[0007]本发明采用了计算机视觉技术和现代控制技术，能够对地毯进行自动纠偏，能够自动将一块宽地毯连续切割成多条窄地毯。同时，摄像机安装在刀座上，随刀座一起移动，实时拍摄需要切割的地毯边缘图像，一个切边装置只需安装I个摄像机。本发明成本相对较低，能够显著提高地毯切割质量和生产效率，降低生产成本，改善工人的工作环境，增强企业的核心克争力。
[0008]本发明采用的技术方案如下:
[0009]一种基于计算机视觉技术的地毯纵切系统，主要包括两套纠偏装置、两套切边装置、三套中间纵切装置、控制柜、路由器和一台上位机。其中，两套纠偏装置实现对地毯的自动纠偏功能，使得地毯到达切边装置和中间纵切装置时，地毯的纵向相对位置基本不变。其中，两套切边装置通过以太网相机采集地毯边缘的图像，通过图像处理技术提取地毯边缘的目标黑线，计算地毯边缘的切割位置相对于标尺上参考黑线的偏移距离，并控制相机输出相应信号到控制柜里面对应的PLC，进而控制刀座精确移动，使圆盘刀片实时对准地毯边缘的切割位置，进行连续、自动切割。其中，三套中间纵切装置通过接近开关输出信号，控制刀座精确移动，使圆盘刀片实时对准地毯中间的切割位置，进行连续、自动切割。根据地毯实际情况，选择需要使用的中间纵切装置数量。控制柜中有很多PLC和相关控制器件。路由器将两个以太网摄像机和上位机连接起来。上位机上装有地毯自动切割系统软件。
[0010]所述每套纠偏装置主要包括一套纠偏机械结构和一对对射型光电传感器。所述一对对射型光电传感器包括一个发光器和一个收光器，发光器和收光器分别安装在地毯的两侧，且正对安装。
[0011 ]所述纠偏机械结构包括一对压紧地越的传动滚筒和一个传动机构。该传动滚筒表面粘贴防止打滑的材料，该传动机构控制传动滚筒和地毯一起朝垂直于地毯移动的方向移动。
[0012]所述每套纠偏装置的工作过程是，当地毯边缘阻挡对射型光电传感器的光路时，光电传感器输出一个5V左右的高电平信号，该高电平信号被控制柜里的PLC接收，PLC发出信号控制传动机构动作，进而控制传动滚筒和地毯朝不阻挡光路的方向移动。当地毯边缘不阻挡对射型光电传感器的光路时，光电传感器输出一个OV左右的低电平信号，该低电平信号被控制柜里的PLC接收，PLC发出信号控制传动机构动作，进而控制传动滚筒和地毯朝阻挡光路的方向移动。
[0013]所述两套纠偏装置实现对地毯的两次自动纠偏，使得地毯到达切边装置和中间纵切装置时，地毯的纵向相对位置基本不变，利于圆盘刀片对准切割位置，提高地毯的切割质量，利于地毯的连续自动切割。
[0014]所述每套切边装置包括一个以太网摄像机、一把标尺、一个普通光源、一个背景板、一个刀座、一块带切刀槽的竖直钢板和一把圆盘刀。
[0015]所述以太网摄相机为面阵相机，用于实时采集地毯边缘图像;所述白色标尺上画有3条Imm宽的黑色线条，相邻2条黑色线条质心之间的距离为11_，标尺用于计算图像中每个像素代表的实际宽度;所述普通光源给视觉系统补光;所述背景板上粘贴浅色的纯色地毯，安装在地毯的另一侧，使获得的图像背景相对简单;可以通过手动控制或者自动控制所述刀座的前后左右移动;所述带切刀槽的竖直钢板在竖直方向上有一个宽度比圆盘刀片稍宽的窄缝，圆盘刀片正对竖直钢板上的窄缝;所述圆盘刀由电机带动，用于切割地毯，圆盘刀片外安装一个刀壳。同时，标尺上的中间黑线和圆盘刀片在一条竖直线上。
[0016]所述以太网摄像机、标尺、光源安装在刀座上方，圆盘刀、驱动电机安转在刀座里面，竖直钢板和刀座固定连接，竖直钢板和圆盘刀位于地毯的两侧，它们和刀座一起移动。
[0017]需要纵切的宽地毯边缘织有一条和地毯周围颜色存在明显区别的黑线，该黑线作为地毯边缘的稳定识别目标，进而计算地毯边缘的切割位置。该黑线在地毯锁边工序中被包在锁边布料中。
[0018]所述每套切边装置的切边过程包括以下步骤:
[0019]步骤I，以太网摄像机获取地毯边缘的图像，通过图像处理技术提取标尺上的3条黑线和地毯边缘的黑线，计算得到每个像素代表的实际尺寸和地毯边缘的切割位置相对于标尺上中间黑线偏移的实际距离。
[0020]步骤2，如果获得的偏移距离超出设定的允许偏移距离，则控制相机输出端输出相应信号，传送到控制柜的对应PLC中。
[0021 ]步骤3，PLC输出信号控制电机正传或者反转，实现刀座向左或者向右精确移动，使得标尺上的中间黑线一直动态对准地毯边缘的切割位置，即圆盘刀片一直动态对准地毯边缘的切割位置，实现地毯边缘的准确、连续切割。
[0022]所述每套中间纵切装置包括一个末端为梯形的薄钢片、两个接近开关、一个刀座、一把圆盘刀。
[0023]需要纵切的宽地毯的每个中间切割位置均有一条没有织绒的窄缝。
[0024]地毯自动切割时，所述末端为梯形的薄钢片插入地毯中间切割位置的