本发明属于机器人缝纫技术领域，特别涉及一种3d缝纫的优化方法。
背景技术：
一般的缝纫工艺一般采用物料运动、缝纫机不动的工作模式，安放物料时采用工件定位安放，然后工件按既定的运动轨迹进行缝纫，这时物料的安放偏差也就决定缝纫线迹的偏差。然而当有些物料对缝制轨迹有严格要求的时候，物料安放位置的准确性要求就明显提高，特别在3d缝纫情况下，空间曲面的放置难度进一步提高。
一般的3d缝纫方法，在缝纫机头上安装机针和激光扫描器，机械臂带动缝纫机头整体移动至设定的位置，激光扫描器开始对缝纫工件特征进行定点或连续扫描，将扫描结果与缝纫机头原始缝纫轨迹的偏差反馈给机器人控制程序，使缝纫机头上的机针能准确根据缝纫工件的偏差修正轨迹后进行缝纫。利用激光扫描器对缝纫工件上的缝纫引导特征进行扫描，扫描完成后，缝纫机头根据偏差而修正实际缝纫线路，进行缝纫。
但是，上述缝纫过程如图4所示，机器人带动缝纫机头的激光扫描器，从缝纫的起点位置开始顺缝纫方向进行扫描，扫描到缝纫的终点位置，然后空程回到缝纫的起点位置，机器人将激光扫描器和缝纫机位置交换，从缝纫起点处开始缝纫至终点位置，然后空程回到缝纫的起点位置，等待下一工件的扫描，如此往复会浪费较多的空程时间，降低了机器人的整体工作效率。
技术实现要素：
本发明的目的是为了提供一种提高缝纫过程中工作效率的3d缝纫的优化方法。
为此，本发明的技术方案是：一种3d缝纫的优化方法，包括缝纫机头和机械臂，机械臂由机器人控制程序控制工作，缝纫机头安装在机械臂上，缝纫机头上安装机针和扫描头；其特征在于：所述机械臂控制扫描头从缝纫的终点位置开始扫描，直至缝纫的起点位置；而后机械臂根据扫描得到的缝纫程序控制机针从缝纫的起点位置开始缝纫，直至缝纫的终点位置，即缝纫机头处于扫描状态时的运动方向与处于缝纫状态时的运动方向相反。
优选地，处于等待状态的缝纫机头位于缝纫的终点位置，且缝纫机头的扫描头处于工作状态，扫描到缝纫的起点位置时，转动缝纫机头使机针进入工作状态。
优选地，初始阶段，缝纫机头位于缝纫的终点位置，并将缝纫机头转动到扫描状态，即扫描头位于工作状态；工件进入缝纫位置定位后，机械臂带动缝纫机头，使得扫描头沿着引导特征从缝纫的终点位置扫描至缝纫的起点位置；扫描结束后，机器人控制程序根据扫描结果生成缝纫程序；机械臂转动缝纫机头，使缝纫机头上的机针进入工作状态，然后按生成的缝纫程序从缝纫的起点位置开始缝纫；缝纫结束后，缝纫机头处于缝纫的终点位置并转为扫描状态，等待下一工件。
本发明中的缝纫机头上扫描头用于扫描曲面轮廓，获得轮廓曲面轮廓线特征；机械臂（机器人）带动缝纫机进行轮廓信息扫描，根据这个轮廓特征定位所需的缝纫轨迹，使得机针侧进入缝纫位置后可以根据扫描得到的缝纫轨迹引导完成缝纫。机器人设置两个相关的工具坐标系，即缝纫工具坐标和扫描头工具坐标。缝纫工具坐标系设定在缝纫机机针与针板的交点上，扫描工具坐标系设定在激光扫描器扫描范围内的特定点上。
本发明所述3d缝纫过程中的扫描运动方向和缝纫运动方向相反，即扫描从缝纫结束处向缝纫开始扫描，而反向扫描可以减少扫描与缝纫之间空程时间，提高整体工作效率。
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明的扫描状态示意图；
图2为本发明的缝纫状态示意图；
图3为本发明的缝纫流程框图；
图4为现有技术中的缝纫流程框图。
图中标记为：机械臂1、缝纫机头2、扫描头3、机针4、待缝纫工件5。
具体实施方式
参见附图。本实施例包括缝纫机头2、机械臂1和待缝纫工件5，缝纫机头2通过安装法兰连接安装到机械臂1上，缝纫机头2上带有机针4和扫描头3，机械臂1带动缝纫机头2移动并转动，转动缝纫机头时可以更换机针4和扫描头3的位置，使机针和扫描头可以分别进入工作状态，进行扫描或缝纫。如图1所示，扫描头3处于工作位置，图1中的→为扫描运动方向，即从缝纫的终点位置向缝纫的起点位置的方向进行扫描。如图2所示，机针4处于工作位置，图2中的→为缝纫运动方向，即机针从缝纫的起点位置开始缝纫，直至终点位置。缝纫机头处于扫描状态时的运动方向与处于缝纫状态时的运动方向相反。
缝纫机头标定缝纫机机针和针板的交点为缝纫工具坐标系（后称缝纫tcp）；所述缝纫机头上安装有一个扫描头，可以获取扫描断面的数据信息，根据断面数据信息获取目标跟踪位置信息；所述扫描头一般采用2d扫描即深度和横向偏置信息以及可用于轮廓面计算的数据，同样也可采用3d扫描来获取更丰富的信息；扫描头对扫描线内某个特定点位置进行机器人动作点的位置标定；所述激光线扫描线特定点标定，即成为机器人标定的扫描头的扫描工具坐标系(后称扫描tcp)，扫描tcp一般设定在扫描范围的中间值的点上，使扫描头上生成一个虚拟指针，如此将缝纫tcp和扫描tcp之间在机器人系统下建立关联。
本实施例的缝纫流程如图3所示，初始阶段，缝纫机头位于缝纫的终点位置等待工件，并将缝纫机头转动到扫描状态，即扫描头位于工作位置；工件进入缝纫位置定位后，机械臂带动缝纫机头逆缝纫方向扫描，即使得扫描头沿着引导特征从缝纫的终点位置向缝纫起点位置扫描，扫描结束后，机器人控制程序根据扫描结果生成缝纫程序；机械臂转动缝纫机头，使缝纫机头上的机针进入工作位置，然后按生成的缝纫程序开始缝纫，直至缝纫的终点位置，然后机械臂转动缝纫机头，扫描头进入工作位置，等待下一工件，如此反复。相当于图4所示的现有技术中的缝纫流程，少了两个的空程回到扫描起点的步骤，提高整体工作效率。
扫描解决了缝纫轨迹的偏差，缝纫工件在理想状态下（即不存在偏差）的待缝纫轨迹由缝纫tcp建立运动轨迹后，然后利用工件上的某些引导特征信息，利用这个特征引导线迹建立扫描tcp的运动轨迹；当待缝纫工件安装到针板上，位置一定存在偏差，利用扫描头扫描引导特征信息并计算出路径位置与该处原始建立的扫描tcp运动轨迹在此处的偏差，如此连续扫描形成一条新的路线轨迹，待扫描完成后，缝纫机头退出扫描位置，将扫描tcp装换成缝纫tcp，缝纫机头及按照新生产的偏差路径进行缝纫，如此实现了缝纫路径修正。