EVA发泡鞋底打磨设备
技术领域
本实用新型属于鞋底打磨技术领域，尤其涉及一种EVA发泡鞋底打磨设备。
背景技术
在鞋底(例如运动鞋等)制作过程中，第一次发泡后的EVA鞋底，需要经过一道打磨工序磨掉表皮后，才能放入模具进行二次成型。传统的方法是通过人工拿着鞋底贴合打磨轮来完成该打磨工序。目前，相关行业提出的一种方案是使用六关节工业机器人代替人工打磨，但必须采用离线示教编程的方式生成轨迹。由于第一次发泡后的EVA鞋底形状很不规则，无法采用相同的轨迹完成不同的鞋底打磨，因此该方法不具有可行性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种EVA发泡鞋底打磨设备，旨在解决现有技术中无法实现自动化地适用于不同的EVA发泡鞋底进行的打磨的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供的一种EVA发泡鞋底打磨设备，包括：
机架；
输送装置，安装于所述机架上并用于输送EVA鞋底；
拍照装置，安装于所述机架上，所述拍照装置包括用于对经所述输送装置输送的所述EVA鞋底进行拍照的3D结构光双目相机；
工业机器人，与所述拍照装置通讯连接，所述工业机器人设置于所述机架的侧方并用于对经所述输送装置输送的所述EVA鞋底的侧边和底面进行打磨。
可选地，所述输送装置为安装于所述机架上且沿直线设置的倍速链输送机。
可选地，所述倍速链输送机包括驱动机构、滚链滑道、链带、主动齿轮和从动齿轮，所述驱动机构安装于所述机架上，所述滚链滑道架设于所述机架上，所述主动齿轮和所述从动齿轮分别安装于所述滚链滑道的两端，且所述主动齿轮与所述驱动机构连接，所述链带绕设连接于所述主动齿轮与所述从动齿轮之间，且所述链带的节点处设置有沿所述滚链滑道滚动的滚动链珠，所述滚动链珠上设有用于固定所述EVA鞋底的工装板。
可选地，所述驱动机构包括驱动电机和转动轴，所述驱动电机安装于所述机架内，所述转动轴与所述主动齿轮连接，且所述转动轴通过链轮链条组件与所述驱动电机的主轴相联动。
可选地，述滚动链珠的水平位置高出于所述滚链滑道的水平位置，且所述滚链滑道的外侧边向上延伸出有挡条。
可选地，所述主动齿轮和所述从动齿轮安装在所述机架内的等高位置处，且所述主动齿轮和所述从动齿轮均通过转轴安装在机架内。
可选地，所述拍照装置还包括龙门架，所述龙门架安装于所述机架上，所述3D结构光双目相机安装于所述龙门架的顶部，且所述3D结构光双目相机的摄像头朝向经所述输送装置输送的所述EVA鞋底设置。
可选地，所述工业机器人的数量为两个，两个所述工业机器人并排间隔设置且分别用于对所述EVA鞋底的侧边和底面进行打磨
本实用新型实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本实用新型的EVA发泡鞋底打磨设备，其通过设置的输送装置的3D结构光双目相机对EVA鞋底进行拍照，然后将拍照后的数据通过通讯传输的方式输出至工业机器人上，最后通过工业机器人根据接收到的数据对EVA鞋底的侧边和底面进行打磨，这样对EVA鞋底实现自动化打磨，减少人工操作，并且通过3D结构光双目相机拍照对EVA鞋底拍照后得到数据形成对EVA鞋底的打磨轨迹，无需进行离线示教编程，能够适应对各种形状不同、不规则的EVA鞋底进行打磨，适用范围非常广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备的结构示意图。
图2为图1中的EVA发泡鞋底打磨设备的另一视角的结构示意图。
图3为图1中的EVA发泡鞋底打磨设备的局部结构示意图。
图4为图3中A处的局部结构放大示意图。
图5为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S201中，3D结构光双目相机拍摄的原始点云A侧面投影后的图像。
图6为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S202中，进行直通滤波操作后的点云B侧面投影后的图像。
图7为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S202～203中，顺着EVA鞋底的长方向等分点云C1、C2、C3、C4、C5俯视图像。
图8为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S204中，进行三维平面拟合操作后的合并点云D侧面投影后的图像；
图9为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S205中，进行边界估计操作后EVA鞋底边缘线点云E俯视图像；
图10为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S205中，EVA鞋底边缘线点云F侧面投影后的图像；
图11为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S206中，EVA鞋底边缘关键点云H俯视图像；
图12为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S207中，工业机器人的鞋底侧边轨迹跟踪路径示意图；
图13为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的步骤S209中，工业机器人的鞋底底面轨迹跟踪路径示意图。
图14为采用本发明实施例提供的EVA发泡鞋底打磨设备操作的方法的流程图。
其中，图中各附图标记：
10—机架 20—输送装置21—驱动机构
22—滚链滑道 23—链带24—主动齿轮
25—滚动链珠 26—工装板30—拍照装置
31—3D结构光双目相机 32—龙门架40—工业机器人
41—侧边打磨机器人 42—底面打磨机器人100—EVA鞋底
211—驱动电机212—转动轴 213—链轮链条组件
221—挡条2131—主动链轮2132—从动链轮
2133—链条。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～14描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
在本实用新型的一个实施例中，如图1～3所示，提供的一种EVA发泡鞋底打磨设备，包括：机架10输送装置20、拍照装置30和工业机器人40。输送装置20安装于所述机架10上并用于输送EVA鞋底100。拍照装置30安装于所述机架10上，所述拍照装置30包括用于对经所述输送装置20输送的所述EVA鞋底100进行拍照的3D结构光双目相机31。工业机器人40与所述拍照装置30通讯连接，所述工业机器人40设置于所述机架10的侧方并用于对经所述输送装置20输送的所述EVA鞋底100的侧边和底面进行打磨。
本实用新型实施例的EVA发泡鞋底打磨设备中，其通过设置的输送装置20的3D结构光双目相机31对EVA鞋底100进行拍照，然后可以得到点云数据并自动生成侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹，并将侧边打磨轨迹坐标和底面打磨轨迹坐标分别输出至工业机器人40，最后通过工业机器人40根据接收到的侧边打磨轨迹坐标和底面打磨轨迹坐标依序对EVA鞋底100的侧边和底面进行打磨，这样对EVA鞋底100实现自动化打磨，减少人工操作，并且通过3D结构光双目相机31拍照对EVA鞋底100拍照后得到点云数据并生成轨迹，无需进行离线示教编程，能够适应对各种形状不同、不规则的EVA鞋底100进行打磨，适用范围非常广。
进一步地，EVA发泡鞋底打磨设备上形成有上料工位，拍照工位和打磨工位，具体在该三个工位上执行三大步骤，结合图14所示，分别为S100：上料，将EVA鞋底100固定在工装板26上，可以采用机械手或者人工将EVA鞋底100固定在工装板26上，之后输送固定有EVA鞋底100的工装板26沿着一定的方向移动。
S200：拍照，使用3D结构光双目相机31对所述EVA鞋底100进行拍照，具体地，固定在工装板26上的EVA鞋底100在输送到拍照工位式，3D结构光双目相机31可以对该EVA鞋底100进行拍照，并且当经过拍照得到点云数据后，3D结构光双目相机31可以自动生成侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹，并进一步将生成的侧边打磨轨迹坐标和底面打磨轨迹坐标分别输出至工业机器人40。
S300：侧边打磨，通过工业机器人40接收侧边打磨轨迹坐标并按照所述侧边打磨轨迹对所述EVA鞋底100的侧边进行打磨；
底面打磨，通过工业机器人40接收底面打磨轨迹坐标并按照所述底面打磨轨迹对所述EVA鞋底100的底面进行打磨。在该S300步骤中，可以根据实际需求先对EVA鞋底100执行侧边打磨工序，然后执行底面打磨工序，也可以先对EVA鞋底100执行底面打磨工序，然后执行侧边打磨工序。
进一步地，在该实施例的步骤S200中，3D结构光双目相机31可以自动生成侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹可以通过以太网通讯的方式将生成的侧边打磨轨迹坐标和底面打磨轨迹坐标分别输出至工业机器人40。
在本实施例中，更具体地，EVA发泡鞋底打磨方法可以设定在一条具有上料工位、拍照工位和打磨工位的生产线上进行，其中，打磨工位分设为侧边打磨工位和底面打磨工位，在该两个打磨工位中，可以通过输送EVA鞋底100在两个打磨工位之间来回运动以配合工业机器人40进行打磨，或者沿着两个打磨工位顺序进行打磨。
在本实施例中，结合图5～13所示，使用3D结构光双目相机31对所述EVA鞋底100进行拍照并自动生成轨迹的步骤包括以下：
S201：将EVA鞋底100整个置于3D结构光双目相机31的摄像头视野范围内，使EVA鞋底100垂直于摄像头光轴；使用标定板进行摄像头畸变校正，手眼标定像素坐标与工件坐标的换算关系；
S202：EVA鞋底100点云数据采集，使用3D结构光双目相机31采集EVA鞋底100的点云数据A，对点云数据A进行垂直于摄像头光轴维度的直通滤波，去掉除EVA鞋底100外的点云数据，得到点云数据B；使用稀疏离群点移除方法对点云数据B进行基于距离分布的离群点移除，得到点云数据C；
S203：点云平面拟合：对点云数据C顺着EVA鞋底100较长边的轴方向平分5等分，得到点云数据C1、C2、C3、C4、C5；分别对点云数据C1、C2、C3、C4、C5进行RANSAC(为RandomSample Consensus的简称，随机采用一致性)估计，并设置局内点条件，执行随机参数估计得到三维平面模型，分别为点云数据C11、C21、C31、C41、C51；将所得点云数据C11、C21、C31、C41、C51合并，得到点云数据D；
S204：点云法向量估计：利用kd-tree(为k-dimensional的简称，是一种分割k维数据空间的数据结构)数据结构对点云数据D中的任意一点P进行给定k参数的近邻搜索；在k邻域中进行三维平面拟合，得到的平面法向量作为P点的法向量，对点云数据D中所有点进行法向量估计，得到法向量集N；
S205：EVA鞋底100边缘线提取：使用法向量集N和给定角度值对点云数据D进行三维平面边界估计，得到三维平面边界点云数据E；使用给定近邻搜索范围内给定近邻阈值的条件进行点云离群点移除，得到点云数据F；
S206：EVA鞋底100边缘跟踪关键点生成：对随机点云数据F进行有序化操作，得到点云数据G；对点云数据G中两两点间进行顺序性欧式距离计算，得到点云数据G的周长，根据给定关键点的数量，求得关键点间的平均距离；从点云数据G起始索引开始得到起始点P1，①计算余下点与P1的欧式距离，给定最大点数条件，求得最接近关键点平均距离的点P2，将该点加入到关键点点集H中，使用P2作为起始点P1，重复过程①的操作，如此便能得到给定数量的关键点云集H；
S207：根据步骤S201中像素坐标与机器人坐标的转换关系，对关键点云集H进行机器人坐标转换，得到EVA鞋底100边缘的机器人关键点坐标集I，工业机器人40沿I所形成的封闭区域运动并使用高速旋转的打磨头打磨EVA鞋底100侧边，完成EVA鞋底100侧边自动跟踪打磨操作；
S208：EVA鞋底100底面跟踪关键点生成：对点云D进行各坐标轴坐标极值计算，得到XY轴坐标极值；设定EVA鞋底100较长边的轴方向为X轴、较短边的轴方向为Y轴，垂直于摄像头光轴的方向为Z轴，对X轴极值所形成的线段L平分给定等分，得到X坐标集Xn，对点云数据D进行X∈Xn内的Y轴极值求解，得到Y坐标极值集Ymin、Ymax，对Ymin、Ymax中X值相等的Y极值所形成的线段平分3等分，得到线段的三等分点集K，对点集K进行Y>＝LY、Y<LY值分区，其中，LY为线段L的Y坐标值，得到点云集K1，K2；
S209：根据步骤S201中像素坐标与机器人坐标的转换关系，对关键点云集K1、K2进行机器人坐标转换，得到EVA鞋底100底面的机器人关键点坐标集M1、M2，工业机器人40沿M1所形成的区域、M2所形成的区域运动并使用高速旋转的打磨头打磨EVA鞋底100底面，完成EVA鞋底100底面自动跟踪打磨操作。
本实施例的所述步骤S201中，确定像素坐标与工件坐标关系的方法如下：在放置工件的目标板上定义一个以圆柱和圆锥形成的直角，直角相交点使用圆锥，两分叉点使用圆柱，先指定直角的一边为X轴，另一面即为Y轴；假设X为右方向，Y为前方向，根据右手系即得Z轴为上方向；在机器人端根据该坐标系建立用户坐标系，使机器人坐标以该坐标系为基点；在摄像头端拍摄一张覆盖直角的相片，根据直角相交点的像素坐标值，推算出像素坐标与该坐标系的关系。
本实施例的所述步骤S202中，稀疏离群点移除方法如下：对点云中每点，计算它到它所有近邻点的平均距离，给定平均距离标准，平均距离在标准范围外的点，被定义为离群点并将在点云数据集中去除。
本实施例的所述步骤S203中，RANSAC估计方法如下：从样本中随机抽取出一个样本子集，使用最小方差估计算法对该子集计算模型参数，然后计算所有样本与该模型的偏差，再与预先给定的偏差作比较，当偏差值小于给定值时，该样本属于局内样本点，否则属于局外样本点，重复这一过程，直到局内样本点数达到最大，此时的总样本个数，迭代次数即为最佳模型估计值，该样本即为最终点云结果。
本实施例的所述步骤S205中，给定近邻阈值离群点移除方法如下：在点云数据中，用户指定每个点给定半径范围至少要有给定数量的近邻点，否则将被视为离群点，将在点云数据集中去除。
本实施例的所述步骤S200中，3D结构光双目相机31对所述EVA鞋底100进行拍照同时生成当前EVA鞋底100的侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹，并将侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹分别发给侧边打磨机器人41和底面打磨机器人42。进一步地，所述步骤S300中，通过侧边打磨机器人41接收侧边打磨轨迹坐标并按照所述侧边打磨轨迹对所述EVA鞋底100的侧边进行打磨；通过底面打磨机器人42接收底面打磨轨迹坐标并按照所述底面打磨轨迹对所述EVA鞋底100的底面进行打磨。在该实施例中，使用两个工业机器人40(即侧边打磨机器人41和底面打磨机器人42)分别对EVA鞋底100执行侧边打磨工序和底面打磨工序，这样可以提高对EVA鞋底100打磨的效率和质量。其中，侧边打磨机器人41和底面打磨机器人42可以通过以太网通讯的方式接收D结构光双目相机生成的侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹，接收效果好，及时性好。
在本实用新型的另一个实施例中，如图1～2所示，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的所述输送装置20为安装于所述机架10上且沿直线设置的倍速链输送机。具体地，倍速链输送机是以链条作为牵引和承载体输送物料，链条可以采用普通的套筒滚子输送链，也可采用其它各种特种链条。其具有输送能力大，可承载较大的载荷；输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送；易于实现积放输送；可在各种恶劣的环境(高温、粉尘)下工作，性能可靠；结构易于安装，实用噪音低；功能多样化，自动化程度高等的优点，使得对EVA的打磨生产的质量和效率都可以得到进一步的提升。
在本实用新型的另一个实施例中，如图1～4所示，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的所述倍速链输送机包括驱动机构21、滚链滑道22、链带23、主动齿轮24和从动齿轮(图未示)，所述驱动机构21安装于所述机架10上，所述滚链滑道22架设于所述机架10上，所述主动齿轮24和所述从动齿轮分别安装于所述滚链滑道22的两端，且所述主动齿轮24与所述驱动机构21连接，所述链带23绕设连接于所述主动齿轮24与所述从动齿轮之间，且所述链带23的节点处设置有沿所述滚链滑道22滚动的滚动链珠25，所述滚动链珠25上设有用于固定所述EVA鞋底100的工装板26。具体地，驱动机构21驱动与其连接的主动齿轮24转动，由于主动齿轮24与从动齿轮之间绕设连接有链带23，那么在主动齿轮24转动时，可以同时使得从轮链轮和链带23也转动，这样链带23的节点处设置的沿滚链滑道22滚动的滚动链珠25则沿着一定的方向移动，滚动链珠25上设置的用于固定EVA鞋底100的工装板26也随着移动，那么固定在工装板26上的EVA鞋底100则实现了被输送，这样可以确保拍照装置30对EVA鞋底100实现拍照，以及工业人机器人可以实现对EVA鞋底100实现打磨。
在本实用新型的另一个实施例中，如图3所示，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的所述驱动机构21包括驱动电机211和转动轴212，所述驱动电机211安装于所述机架10内，驱动电机211可以采用伺服电机或者步进电机，所述转动轴212与所述主动齿轮24连接，且所述转动轴212通过链轮链条组件231与所述驱动电机211的主轴相联动。具体地，该驱动电机211启动后，通过链条2133链轮组件带动转动轴212转动，如此，使得与该转动轴212连接的主动齿轮24转动，从而实现驱动链带23转动。其中，链轮链条组件231一般包括主动链轮2131、从动链轮2132和链条2133，链条2133绕设连接在主动链轮2131与从动链轮2132之间，而主动链轮2131与驱动电机211的主动连接，从动链轮2132与转动轴212连接，其可以使得间隔布置的驱动电机211的主轴与转动轴212实现连接，并实现将驱动电机211输出的动力传递到转动轴212上，使得转动轴212转动。另外，采用链轮链条组件231传动的方式传动稳定性好，传动的负载能力强。
在本实用新型的另一个实施例中，如图3～4所示，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的述滚动链珠25的水平位置高出于所述滚链滑道22的水平位置，且所述滚链滑道22的外侧边向上延伸出有挡条221。本实施例中，采用如此结构设计可以确保承载在滚动链珠25上的工装板26不会与滚链滑道22接触，避免工装板26与滚链滑道22摩擦而阻碍工装板26的移动。而滚链滑道22的外侧边向上延伸出的挡条221可以对滚动链珠25和工装板26进行限位，防止滚动链珠25和工装板26在移动过程中脱离轨道，提高滚动链珠25和工装板26移动的可靠性和稳定性，进而保证设备对EVA打磨的高质量和高效率。
在本实用新型的另一个实施例中，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的所述主动齿轮24和所述从动齿轮安装在所述机架10内的等高位置处，这样可以确保绕设连接在主动齿轮24和从动齿轮之间的链带23形成水平状，并进一步确保链带23上设置的滚动链珠25可以平稳地滚动，如此，滚动链珠25对工装板26的承载和输送都能够稳定进行。进一步地，所述主动齿轮24和所述从动齿轮均通过转轴安装在机架10内。如此，可以确保主动齿轮24和从动齿轮都能够实现。并且可以减小主动齿轮24和从动齿轮的转动摩擦力。
在本实用新型的另一个实施例中，如图1～2所示，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的所述拍照装置30还包括龙门架32，所述龙门架32安装于所述机架10上，所述3D结构光双目相机31安装于所述龙门架32的顶部，且所述3D结构光双目相机31的摄像头朝向经所述输送装置20输送的所述EVA鞋底100设置。具体地，龙门架32的设置可以提供高处的安装位，这样当将3D结构光双目相机31安装在龙门架32的顶部时，可以有效地调整3D结构光双目相机31的位置，并使得3D结构光双目相机31的摄像头能够处于适当的位置以确保其视野范围覆盖经过输送装置20输送的EVA鞋底100。并且，龙门架32由于其结构的特性，其安装连接在机架10上后横跨机架10设置，不会对其他安装在机架10上的装置机构造成干涉，能够很好地与其他装置机构配合使用。
在本实用新型的另一个实施例中，如图1～2所示，提供的该EVA发泡鞋底打磨设备的所述工业机器人40的数量为两个，两个所述工业机器人40并排间隔设置且分别用于对所述EVA鞋底100的侧边和底面进行打磨。具体地，两个工业机器人40分别为侧边打磨机器人41和底面打磨机器人42，侧边打磨机器人41和底面打磨机器人42分别对EVA鞋底100执行侧边打磨工序和底面打磨工序，这样可以提高对EVA鞋底100打磨的效率和质量。其中，侧边打磨机器人41和底面打磨机器人42可以通过以太网通讯的方式接收3D结构光双目相机31生成的侧边打磨轨迹和底面打磨轨迹，接收效果好，及时性好。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
