一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法

一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法
【专利摘要】一种羽毛球羽毛智能化加工系统及方法，该系统包括：一图像采集系统，一能量流裁切系统，以及一主控中心，所述图像采集系统获取一天然羽毛的预定数目的参数数据，所述主控中心提供一个或多个裁切模型，所述参数数据与所述主控中心的预定裁切模型匹配后，所述主控中心发送指令给所述能量流裁切系统，以针对所述天然羽毛进行裁切，从而得到符合用于制作羽毛球的羽毛片。
【专利说明】一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，特别涉及一种羽毛自动识 别和裁切系统及方法。

【背景技术】
[0002] 羽毛球运动是一种深受人们喜爱的运动。然而，羽毛球的生产工艺和流程自诞生 起近两个世纪以来没有发生较大改变，绝大多数现代羽毛球制备方法仍沿用以人工为主 导、机械为辅的生产方式。传统羽毛球的制备过程可概括为制羽毛片毛-制球头-组合三个 工艺过程，由于制作一个好的羽毛球要求切割出来的毛片具有尽量相同的形状、长度和重 量，因此将羽毛原毛裁切加工成羽毛片这一制毛加工过程是三个工艺中最关键的工艺。传 统的羽毛片裁切方法是使用固定凹凸模具的冲床进行冲制。首先，二手分别将自然弯曲的 羽毛拉直，平放到凹模表面，裁切工依自己眼睛目测出羽毛杆的粗细，以估计出裁切羽毛片 位于羽毛上的位置。由于羽毛原毛具有不同的弯度和弓度，用这种方法裁切出羽毛片后，会 恢复羽毛自然状态下的弯度和弓度，因而会出现较大的长度和形状上的较大差异。此外，由 于冲制过程通常是用人的眼睛来确定切割位置，还会导致羽毛杆粗细不均的问题。为了保 证羽毛球制品的一致性以保障其品质，用传统方式裁切出来的羽毛片还需要经过人工目测 来进一步分拣，人工分拣方法劳动强度高，检测结果随机性大，随着羽毛球需求量的逐年上 升，人工成本也越来越高，提高制毛工艺中的自动化水平已成大势。
[0003] 现在市面上出现的三段式羽毛球，它是由短羽毛片+人造植毛架+球头三部分组 成，人造植毛架具有代替传统羽毛球部分毛杆的作用，因而它可以采用比传统羽毛球的毛 杆短得多的短羽毛片，而短羽毛片植入人造植毛架的植毛管中，植毛管的尺寸的一致性非 常好，所以要求短羽毛片所植入其中的毛杆的尺寸（粗细）与植毛管的尺寸相匹配，植入其 中的多根毛杆不但要粗细均匀，而且，其尺寸还得和植毛管相当。也就是说，三段式羽毛球 由于使用了一致性很高的人造植毛架，它对短羽毛片的一致性一要求，比传统羽毛球对羽 毛片一致性的的要求更高。
[0004] 上面已提到，传统羽毛裁切时，用两手将自然弯曲的天然羽毛拉直，同时，用眼睛 估计羽毛杆粗细来确定羽毛裁切位置，再利用凹凸模具将羽毛片裁切下来，而羽毛球上的 羽毛片的毛尖，始终处于悬空状态，因而，羽毛球上的羽毛片会恢复到自然状态下的弯度和 弓度，而导致所裁切的羽毛片长短不一。因此，更易导致理论上一致性非常好的三段式羽毛 球，它的一致性反而因短羽毛片的一致性差异而表现出一致不好的结果。


【发明内容】

[0005] 本发明的主要目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其结合了 视觉测量技术和能量流裁切技术以自动化地实现羽毛识别和裁切，从而方便天然羽毛的加 工和处理。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其在羽毛 识别、立体定位、裁切时，所述羽毛的一端被固定，而另一端始终处于悬空状态，羽毛在整个 过程中，与它处于自然状态的弯曲状况一致，羽翼部分，与其在羽毛球上的弯曲状态一致。 整个过程，羽毛片的整段毛杆没有被拉扯和压迫而处于自然状态。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其在羽毛 识别、立体定位、裁切时，所述的羽毛的一端被固定，而另一端始终处于悬空状态，整个过 程，羽毛片的整段毛杆没有被拉扯和压迫而处于自然状态，所以，相同弯度、相同弓度的羽 毛片的两端点的直线距离一致，不同弯度、不同弓度的羽毛片两端点间的直线距离也一致。
[0008] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，羽毛在被 裁切前，事先对所需羽毛片位于羽毛上的段落进行立体定位，并对被定位的段落进行识别 后，才开始裁切。
[0009] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其系统和 方法适合于用来制作适合制造各种羽毛球的天然羽毛片，特别是制作传统二段式羽毛球的 天然羽毛片，所述传统二段式羽毛球包括球头，16根羽毛片。
[0010] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其系统和 方法适合于用来制作用于制造各种羽毛球的天然羽毛片，特别是制作三段式羽毛球的天然 短羽毛片，所述三段式羽毛球包括球头，人造植毛架，和短羽毛片。
[0011] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其依据所 需羽毛杆的尺寸作为羽毛片开始裁切的点，参照羽毛片的长度，确定所述羽毛片位于天然 羽毛上的段落。
[0012] 本发明的主要目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其在羽毛 立体定位、识别时，当被测羽毛所需段落内，机器检测到的缺陷超过预设的范围时，系统会 自动放弃裁切动作而将该羽毛丢弃，以节省时间和能量。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其依据所 需羽毛杆的尺寸作为羽毛片开始裁切的点，参照羽毛片的长度，确定所述羽毛片位于天然 羽毛上的段落。不同的天然羽毛上的段落所述的羽毛片，有着千差万别的形貌，将它们建立 起一个数学模型。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，所述的羽 毛片的形貌，包括：羽毛片羽翼的形状，羽毛杆的粗细、羽毛杆的粗细变化率、羽毛的颜色、 羽毛杆的弯度、羽毛杆的弓度、羽翼的缺陷、羽毛杆的伤损等。
[0015] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其利用立 体视觉定位技术，对所需羽毛片位于羽毛原毛上的段落的几何形貌进行精确检测，利用电 脑精准、快速计算，实现与数学模型预存的形貌进行比较，得到与数学模型中最为吻合的形 貌，实现了羽毛切割路径随羽毛三维形貌的变化而变化的精密加工工艺，能够极大地提高 羽毛片制作过程的生产效率。
[0016] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其利用立 体视觉定位技术对裁切机构进行引导，对羽毛原毛的几何形貌进行精确检测，实现了羽毛 切割路径随羽毛三维形貌的变化而变化的精密加工工艺，能够极大地提高羽毛片制作过程 的生产效率。
[0017] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其最大化 地减少了人力的参与，从而实现羽毛识别和裁切的智能化，减少了人为和误差。
[0018] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其利用图 像传感器对羽毛原毛进行立体视觉检测来获得原毛的精确三维形貌，系统再根据每片原毛 的不同形貌自动生成不同的能量流的切割路径，最大可能的保持了羽毛裁切结果的一致 性。
[0019] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其在进行 立体成像的同时，系统还根据所选定的羽毛段落的羽毛形貌，完成了该段落羽毛的智能识 别和分拣，能够对羽毛的形貌及缺陷进行自动分类。
[0020] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其工艺制 得的羽毛毛片一致性得到了加强，从而制作出的羽毛球的质量更高，性能更好。
[0021] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，相对传统 的模冲工艺，本发明的能量流裁切工艺如利用激光加工技术，其适应性强，而且可以使用更 小的羽毛来切割获得毛片。
[0022] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，本发明裁 切是将羽毛一端固定，另一端悬空的方式，且采用能量流裁切工艺如利用激光加工技术，可 以在同一支羽毛上可实现连续切割，获得多根羽毛片。
[0023] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其机器视 觉技术替代人工识别，从而适用于大批量生产中的测量、检定和识别工作，大幅提高生产效 率和生产过程的自动化程度。
[0024] 本发明的另一目的在于提供一种羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法，其工艺简 单，操作方便，适合大规模生产应用并且成本低廉。
[0025] 为达到以上目的，本发明提供一种羽毛球羽毛加工系统，其包括：一图像采集系 统，一能量流裁切系统，以及一主控中心，所述图像采集系统获取一天然羽毛的预定数目的 参数数据，所述主控中心提供一个或多个裁切模型，所述参数数据与所述主控中心的预定 裁切模型匹配后，所述主控中心发送指令给所述能量流裁切系统，以针对所述天然羽毛进 行裁切，从而得到符合用于制作羽毛球的羽毛毛片。
[0026] 所述图像采集系统包括一个或多个摄像装置，所述摄像装置采集到的图像信息被 传递到图像处理系统进行分析处理。
[0027] 所述图像采集系统对所述天然羽毛进行三维建模，以得到所述天然羽毛的三维尺 寸和图像信息。
[0028] 所述裁切模型是三维图像模型或是二维投影模型。
[0029] 所述参数数据包括天然羽毛的毛杆的长度、宽度、弯度、弓弓度，以及羽翼的形状 和颜色。
[0030] 所述的羽毛球羽毛加工系统还包括一传送机构，所述主控中心包括一传送控制 器。
[0031] 所述能量流裁切系统包括一激光器，及一扫描振镜，所述激光器及所述扫描振镜 根据所述主控中心提供的裁切路径对所述天然羽毛进行加工。
[0032] 本发明还提供一种羽毛球羽毛加工方法，其包括如下步骤；
[0033] (a)对天然羽毛进行图像采集，以得到一系列参数信息；
[0034] (b)将所述一系列参数信息与预设的裁切模型比对，从而匹配出一选定的裁切模 型；以及
[0035] (C)根据上述选定的裁切模型，生成裁切路径，从而对所述天然羽毛进行裁切得到 需要的羽毛球的羽毛毛片。

【专利附图】

【附图说明】
[0036] 图1是根据本发明的一个优选实施例的羽毛球羽毛片智能化加工系统及方法制 作成的羽毛片加工成三段式羽毛球的分解示意图。
[0037] 图2是根据本发明的上述优选实施例的羽毛球羽毛片智能化加工方法的流程图。
[0038] 图3是根据本发明的上述优选实施例的羽毛球羽毛片智能化加工系统的结构示 意图。
[0039] 图4是根据本发明的上述优选实施例的羽毛球羽毛片智能化加工系统的图像采 集系统的结构示意图。
[0040] 图5是根据本发明的上述优选实施例的羽毛球羽毛片智能化加工系统的羽毛模 型的示意图。
[0041] 图6是根据本发明的上述优选实施例的羽毛球羽毛片智能化加工系统的羽毛模 型示意羽毛弯度和弓度的示意图。

【具体实施方式】
[0042] 如图1至图6所示是根据本发明的一个优选实施例的羽毛球羽毛的加工系统及方 法，在本发明的优选实施例中，所述加工系统加工天然羽毛10,然后由天然羽毛10制成羽 毛球1000。羽毛球1000可以是各种结构的羽毛球，如传统的二段式羽毛球，其包括球头以 及多个羽毛片，羽毛球1000也可以是发明人独创的三段式羽毛球。
[0043] 因为每根天然羽毛10的毛杆11的粗细、弯度及弓度与羽翼12的形状尺寸都不一 样，所以需要先对天然羽毛10进行裁剪，以得到合适的羽毛片1〇〇,然后由羽毛片100制成 羽毛球1000。图1示出的是一支未经加工的天然羽毛10, 一般为鹅羽毛或鸭羽毛，其包括 毛杆11和毛杆11两边的羽翼12。
[0044] 一根天然羽毛10可以被裁剪成至少一根羽毛片100,典型地，一根天然羽毛10可 以被裁剪成两根羽毛片1〇〇,得到的羽毛片100将用于制作一个羽毛球1000。其中，天然羽 毛10被加工成羽毛片100后，将具有大致相同的预定的长度，宽度，弯度以及弓度等的多根 羽毛片100挑选出来制作羽毛球1000。也就是说，为了保证羽毛球1000的一致性，必须保 证羽毛片100的物理参数的一致性。
[0045] 具有毛杆11和羽翼12的一根天然羽毛10被裁剪成具有毛杆部110和羽翼部120 的羽毛片100,羽毛片100的一端的毛杆部Iio形成有一个植入部111，以用于植入一个羽 毛植入装置的容纳定位槽。
[0046] 该羽毛球1000为三段式羽毛球，如图1所示，其包括一球头1100, 一人造植毛架 1200和一组由上述天然羽毛10裁剪得到的羽毛片100,其结构在本 申请人:的在先中国专利 申请 200910044168. 1,201010226568. 7,201110028436. 8,以及 201110418724. 4 中已过揭 露，这些专利的全部内容通过引用的方式全部合并在本申请中。
[0047] 如图2所示，是本发明的羽毛加工系统的方法，其通过立体视觉原理对羽毛原毛 进行三维形貌检测，然后利用大功率激光器对羽毛进行裁切，并完成羽毛缺陷识别和分拣 的。其工作流程如下：系统先通过采用立体视觉检测技术对待加工羽毛原毛的三维形状进 行获取和分析，然后根据原毛的三维形貌，按照由用户预先定义好的模板自动生成特定的 加工路径，最后采用激光按照此特定加工路径进行切割，完成整个加工过程，此流程可以如 图2所示。此外，除了可以自动完成切割过程，本发明还可以在三维模型生成之前对待加工 原毛的照片进行智能分析后筛除出不合格的材料，并通过识别羽毛缺陷来进行羽毛等级分 类。系统的整个过程无需预先设定加工工序和生产节拍，加工的操作得以大大简化，并且能 够极大的提高加工的成品率，获得良好的经济效益。
[0048] 根据此工作原理，系统的结构如图3所示。整个加工系统包括一图像采集系统30， 一裁切系统40, 一主控中心20, 一送料机构50, 一传送分拣机构60。在本发明的这个优选 实施例中，所述图像采集系统30包括一左相机31，右相机32,相机夹定位装置33,定位杆 34,羽毛定位装置35,光源固定器36,左背光源37,右背光源38等部件。所述裁切系统40 包括一能量流裁切机41，如激光器，一振镜系统42。所述主控中心20包括一主机21，一机 械运动控制器22,和一裁切系统控制器23。
[0049] 在具体工作时，待加工羽毛先由传送台传送到加工平面；再采用左右两个相机对 羽毛进行拍照，获取其表面信息；然后，根据左、右相机拍到的照片生成羽毛的三维模型； 最后，根据获取的三维模型与需要加工生成的羽毛三维模型模板进行匹配，自动获取切割 路径，并将切割路径传输到激光切割设备，完成切割。
[0050] 也就是说，在这个加工过程中，天然羽毛10被传送至所述加工系统的一预定位 置，然后经由所述羽毛定位装置35对所述天然羽毛10进行定位，在定位操作中，所述天然 羽毛10所处的位置使得所述图像采集系统30便于采集所述天然羽毛10的信息。更具体 地，所述羽毛定位装置35可以握持所述天然羽毛10的一段毛杆11，或者所述羽毛定位装置 35也可以在所述天然羽毛10的所述毛杆11的长度方向上的多个局部位点进行固定。值得 一提的是，当所述天然羽毛10的一段毛杆11被所述羽毛定位装置35定位时，所述天然羽 毛10可以处于立体悬空的状态。也就是说，所述天然羽毛10只有用于固定的上述一段毛 杆11处于与所述羽毛定位装置35相接触的状态，而所述天然羽毛10的其他部位都处于自 然状态，也就是说，所述天然羽毛的其他部位都不与任何其他物体接触。而且，所述天然羽 毛10在定位时，可以使上述一段毛杆11尽量处于水平位置，从而整个所述天然羽毛10也 尽量维持在水平方向。所述用于定位的一段毛杆11可以根据需要沿着所述天然羽毛10的 所述毛杆11的长度方向上选择，可以是在所述毛杆11的端部，也可以是所述毛杆11的中 间的某个局部位置。所述天然羽毛10被定位时，其除了定位的那段毛杆11部分外，其他部 分只受到重力作用而自然下垂。所述羽毛定位装置35可以选择使所述天然羽毛10尽量不 处于太倾斜的状态，也就是说，所述天然羽毛10可以不与水平方向有较大的夹角，以方便 后续的数据采集及裁切工序。
[0051] 另外，为了保证所述天然羽毛不受外界环境的影响，所述天然羽毛10可以被定位 较为密闭的环境中，从而不受外界的风，粉尘等的影响，例如所述天然羽毛10的定位以及 后续的数据收集及裁切工序可以在一个箱体中进行，所述箱体顶部可以有开口，而四周可 以用于起到保护作用。另外，如果所述天然羽毛10在完全封闭的环境中进行定位以及后续 加工工序，可以借助其他光源给所述天然羽毛10提供光照，从而方便所述图像采集系统30 的操作。例如，在这个实施例中，提供了所述左背光源37,以及所述右背光源38。
[0052] 在所述天然羽毛10完成定位后，所述图像采集系统30开始进行智能识别。具体 地，所述左背光源37,以及所述右背光源38提供照明，所述图像采集系统30的所述左相机 31，所述右相机32对所述天然羽毛10进行拍照，从而获得其立体图像。值得一提的是，本 发明的所述左相机31以及所述右相机32的左右位置关系只做为举例，但并不用于限制本 发明。本发明的所述图像采集系统30的相机可以设置在不同的位置，相机的数目也可以根 据需要而定，其只要能满足能够得到所述天然羽毛10的立体图像信息即可。例如，根据另 外的实施例，也可以设置三个相机，从三个角度对所述天然羽毛10进行图像采集。
[0053] 在这个实施例中，得到的所述天然羽毛10的信息是三维图像信息或二维投影信 息，其信息包含一系列数据信息，例如所述天然羽毛10的所述毛杆11的长度、宽度、弯度、 弓度，所述羽翼12的形状、颜色等。
[0054] 具体地，这个数学模型，以三段式羽毛球为例，可以按如下方式来进行。由于国际 羽联及其他羽毛球标准组织并没有对羽毛球中的毛片的形貌（包括形状/长度等）有具体 的规定，因此，本发明根据羽毛球传统毛片的形貌特征，以及三段式羽毛球的特点，提出了 一种可量化的羽毛球用羽毛毛片的标准。该标准规定，羽毛模型是一个投影二维模型；羽毛 模型由Pl?P6六个点及其连线完全定义，如图5中所示，其中各点定义分别为：
[0055] pi-毛杆底端水平截线中点，无毛段起点
[0056] p2-毛杆无毛段终点（水平截线中点）
[0057] p3_毛杆顶点
[0058] p4-毛杆顶点沿中线向下c长度定义点
[0059] p5_羽毛弱边端点
[0060] p6-羽毛强边端点
[0061] 在本系统中，羽毛模型可供用户自己预设的参数包括：
[0062] a-预设的羽毛底端宽度（如2. 2mm);
[0063] b-pl / p2的垂直距离，毛杆底端无毛段长度（如9mm);
[0064] c_p3 / p4的垂直距离，用于定位羽毛最宽位置（如6mm);
[0065] d-pl / p3的垂直距离，羽毛底端到顶点的垂直距离（如48. 5mm);
[0066] e_p5 / p6的水平距离，羽毛最宽处的距离（如10mm);
[0067] 用户在主控计算机上按如下步骤即可方便的构造所需的羽毛模型：
[0068] 1)用户给定参量：a，b，c，d，e.
[0069] 2)由a，沿毛杆搜索到pi ;
[0070] 3)由 pi 和 b，确定 P2
[0071] 4)由 pi 和 d，确定 p3
[0072] 4)由 p3 和 c，确定 p4 ;
[0073] 5)由p4,根据羽毛外轮廓搜索弱边可切割的最大宽度；
[0074] 6)由上述羽毛弱边最大宽度得到Xl (即p5 / p4的水平距离，羽毛弱边到毛杆中 线的垂直距离）；
[0075] 7)计算p3到中线的长度，得到x2(即p3 / p4的水平距离，即毛杆顶点到毛杆中 线的垂直距离）；
[0076] 8)由xl，x2和p4,可以分别找到p5和p6 ;
[0077] 9)对p2, p3, p5, p6以一定方式连线即完成定义；
[0078] 当羽毛模型由用户确定以后，主控计算机通过分析图像，确定羽毛毛杆对应模型 中的顶点的位置和毛边极限位置后，软件便可找到模型与原毛的最优匹配区域，各个控制 点及其连线也可随后确定，如此便能够完成整个羽毛切割路径的自动生成过程。
[0079] 在所述天然羽毛10立体定位并进行智能识别时，所述天然羽毛可以使其一端固 定，而另一端始终处于自然悬空状态，从而所述天然羽毛10在整个识别过程中，与其处于 自然状态的弯曲状况一致，羽翼部分也与其在羽毛球上的弯曲状态一致，整个毛杆处于自 然状态，从而在智能识别过程中能够得到准确的数据和信息，便于后续步骤中根据这些数 据和信息进行裁切。
[0080] 具体地，所述主控中心20中预设有一系列的裁切模型，所述天然羽毛10的信息被 传送到所述主控中心20并进行分析比对，当所述天然羽毛10的上述一系列数据与所述主 控中心20中预设的一系列的裁切模型中某一预定裁切模型匹配时，所述主控中心20会自 动生成一裁切路径，并根据这个裁切路径发送裁切指令给所述裁切系统进行裁切。所述裁 切路径包括毛杆裁切路径以及羽翼裁切路径，以分别对所述天然羽毛10的所述毛杆11和 所述羽翼12进行裁切。
[0081] 值得一提的是，在裁切过程中，所述天然羽毛10的某一段毛杆11处于固定状态， 其他部分处于自然状态以用于裁切。在一个具体的例子中，所述天然羽毛10的所述毛杆11 的一端部处于固定状态，而另一端部处于自然下垂状态，然后由所述裁切系统40对所述羽 毛进行裁切。另外，所述裁切路径可以是包括一个羽毛片100的裁切路径，也可能包括两个 或多个羽毛片100的裁切路径。也就是说，所述天然羽毛10的所述毛杆11的一端部处于 固定状态，而沿着朝向所述天然羽毛10的所述毛杆11的另外一端部的方向，可以针对所述 天然羽毛10生成一个或多个羽毛片100的裁切路径，这样可以同时裁切得到一个或多个所 需要的羽毛片100。
[0082] 值得一提的是，当裁切得到多个所述羽毛片100时，多个所述羽毛片100可以是具 有相同的裁切模型，也可以具有不同的裁切模型。也就是说，可以同时裁切得到具有大致相 同结构的所述羽毛片1〇〇,也可是不同结构的所述羽毛片1〇〇。
[0083] 另外，所述定位裁切过程也可以是重复连续地进行，例如先定位，由所述天然羽毛 10裁切得到一个所需的所述羽毛片100后，然后将前述被裁切的天然羽毛10再重新定位， 然后裁切得到另外一个所需的所述羽毛片1〇〇,这样也可以由一个所述天然羽毛10得到两 个或更多个所述羽毛片100。
[0084] 值得一提的是，因为所述天然羽毛10的图像数据得以精确采集，从而可以最大限 度地利用所述天然羽毛10来制作所述羽毛片100。也就是说，所述天然羽毛10浪费被降低 到最小程度。而且，根据本发明的加工方法，可以得到尺寸更小的所述羽毛毛片100。并且 因为是自动化智能识别和精确裁切，得到的所述羽毛片100的一致性好。而且在整个识别 裁切过程中，所述羽毛片100的整段毛杆没有被拉扯和压迫而处于自然状态，所以具有大 致相同弯度、相同弓度的所述羽毛片100两端点的直线距离保持一致，制得的所述羽毛片 100可以制作传统二段式羽毛球或三段式羽毛球。
[0085] 在裁切阶段，系统利用预先标定好内外参数的双目相机采集的两个视角不同的原 毛图像分别进行毛杆和毛边的边缘特征检测，然后根据极线信息对双视图中的上述特征点 进行极线双目匹配，利用匹配的结构和三角测量原理即可获得毛杆和毛边的三维尺寸信 息，最后系统根据该原毛材料的三维信息，匹配预设的羽毛切割模型，即可生成切割路径， 此时系统将由振镜/激光器控制器对振镜和激光器发出切割指令并对原毛材料进行裁切。 在分拣阶段，系统的主要工作则集中在分析处理采集到的原毛图像，根据羽毛球质量的传 统要求，毛片的分类主要根据毛片颜色、折痕（又分为断折、凹陷、划痕、暗折等）、波纹、缺 失、斑点等特征进行分类的，因此系统的图像分析过程主要包括三个方面的工作：原毛颜色 判定、毛片纹理分析和毛片缺陷识别。主控计算机在获得原毛图像分析和分类结果后，即开 始调用运动控制器对切割好的羽毛进行分拣工作。
[0086] 在裁切阶段，羽毛原毛的关键特征包括毛杆和毛边，毛杆用于定位裁切基准点，毛 边则限制了裁切的最大尺寸，因此对毛杆和毛边这两个羽毛特征的提取对于羽毛裁切来说 异常关键。在本系统中，羽毛特征提取的方法分别从软硬件两个方面提高精确度。硬件上， 采用高分辨图像传感器和长焦距镜头以保证成像质量，并用背光源提高羽毛特征的可识别 性；软件上，则采用自适应的阈值分割方法和三次曲线拟合相结合的提取方法，实现边缘特 征的亚像素级提取。
[0087] 具体实现方式为：如图4所示，系统的图像采集系统由双目相机、光源和机械夹具 等结构组成，该结构的优点是双目相机的基线足够长，以便获得更高精度的三维模型，并且 由背光源提供照明，使得羽毛边缘特征更加明显。
[0088] 激光切割的机器都能够完成依据现有的切割路径实现自动切割的功能。在实际使 用时，只需要给切割机器提供切割路径，激光切割机就能够自动完成切割。因此，在激光切 割部分，只需要将以上生成的切割路径转为合适的格式，传输到激光切割机器中，就可以轻 松完成整个激光切割过程。利用这种视觉引导或视觉"反馈式"裁切机制，可以极大的提高 羽毛裁切的灵活性，并且能够保证每一片裁切后的毛片在形状、长短等关键特征上的一致 性，从而使得制成后的羽毛球质量更高性能更稳定。
[0089] 根据用于制作羽毛球的鸭毛/鹅毛的特性，羽毛缺陷主要可以分为如下几种：
[0090] 1)颜色缺陷：毛片颜色泛黄变暗；
[0091] 2)毛杆折痕：由外力造成的毛杆折痕，又分为断折、凹陷、划痕、暗折等；
[0092] 3)毛片表面缺陷：主要是虫蛀、波纹、缺失、斑点等纹理缺陷。
[0093] 下表列出了常见的几种毛杆/羽毛表面缺陷类型，在本发明中，羽毛缺陷识别方 法分为两个步骤，首先对颜色和纹理分析，涉及特征表示和提取，以及对数据的分析和建 模；然后是模式表示，聚类分析和判定分析。
[0094] 羽毛缺陷分类
[0095]

【权利要求】
1. 一种羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，包括：一图像采集系统，一能量流 裁切系统，以及一主控中心，所述图像采集系统获取一天然羽毛的预定数目的参数数据，所 述主控中心提供一个或多个裁切模型，所述参数数据与所述主控中心的预定裁切模型匹配 后，所述主控中心发送指令给所述能量流裁切系统，以针对所述天然羽毛进行裁切，从而得 到符合用于制作羽毛球的羽毛片。
2. 如权利要求1所述的羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，所述图像采集系 统包括一个或多个摄像装置，所述摄像装置采集到的图像信息被传递到图像处理系统进行 分析处理。
3. 如权利要求1所述的羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，所述图像采集系 统对所述天然羽毛进行三维建模，以得到所述天然羽毛的三维尺寸和图像信息。
4. 如权利要求1所述的羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，所述裁切模型是 三维图像模型或是二维投影模型。
5. 如权利要求1所述的羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，所述参数数据包 括天然羽毛的毛杆的长度、宽度、弯度、弓度，以及羽翼的形状和颜色。
6. 如权利要求1所述的羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，还包括一传送机 构，所述主控中心包括一传送控制器。
7. 如权利要求1所述的羽毛球羽毛片智能化加工系统，其特征在于，所述能量流裁切 系统包括一激光器，及一扫描振镜，所述激光器及所述扫描振镜根据所述主控中心提供的 裁切路径对所述天然羽毛进行加工。
8. -种羽毛球羽毛加工方法，其特征在于，包括如下步骤； (a) 对天然羽毛进行图像采集，以得到一系列参数信息； (b) 将所述一系列参数信息与预设的裁切模型比对，从而匹配出一选定的裁切模型； 以及 (c) 根据上述选定的裁切模型，生成裁切路径，从而对所述天然羽毛进行裁切得到需要 的羽毛球的羽毛片。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，收集所述天然羽毛的毛 杆和羽翼的图像信息。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括颜色识别步骤以挑 选出合适的具有预定颜色的天然羽毛。
11. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括羽翼纹理识别步骤 以挑选出合适的具有预定纹理的羽翼的天然羽毛。
12. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括缺陷识别的步骤， 以去除具有缺陷的天然羽毛。
13. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括对所述天然羽毛长 度的检测步骤。
14. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括对所述天然羽毛毛 杆宽度的检测步骤。
15. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括对所述天然羽毛毛 杆弯度的检测步骤。
16. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)中，包括对所述天然羽毛毛 杆弓度的检测步骤。
17. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，由一图像采集系统收集所述天然羽毛的毛 杆和羽翼的图像信息，所述图像采集系统包括一个或多个摄像装置，所述摄像装置采集到 的图像信息被传递到图像处理系统进行分析处理。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述图像采集系统对所述天然羽毛进行 三维建模，以得到所述天然羽毛的三维尺寸和图像信息。
19. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述裁切模型是三维图像模型或二维投影 模型。
20. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括通过一传送机构以及一传送控制器 传送所述天然羽毛的步骤。
21. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤（c)中，包括步骤通过一激光器及 一扫描振镜根据所述主控中心提供的裁切路径对所述天然羽毛进行加工。
22. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤（a)前，还包括一立体定位的步 骤。
23. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤（c)中，所述天然羽毛一端固 定，另一端处于自然状态以用于裁切。
24. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，重复上述步骤，以连续地将所述天然羽毛 裁切成一个或多个所述羽毛片。
25. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法将一所述天然羽毛裁切成一个或 两个所述羽毛片。
26. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法将一所述天然羽毛裁切成三个所 述羽毛片。
27. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法将一所述天然羽毛裁切成四个所 述羽毛片。
28. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，得到的所述羽毛片用于制作传统二段式羽 毛球。
29. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，得到的所述羽毛片用于制作三段式羽毛 球。
30. 如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述三段式羽毛球包括一球头，一植毛 架，以及多个所述羽毛片。
【文档编号】A63B67/18GK104436593SQ201310432383
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】戴见霖 申请人:戴见霖