一种集成机器视觉的立体缝纫装备论文和设计-李鹏飞

全文摘要

本实用新型公开了一种集成机器视觉的立体缝纫装备，包括平台，平台上分别设置有缝纫物安放机构和一对平行设置的x轴丝杠副，x轴丝杠副的丝杠下方均设置有固定在平台上的x轴滑动导轨，x轴丝杠副的螺母座均固定连接有立柱，立柱底端位于x轴滑动导轨上且与x轴滑动导轨配合，两个立柱顶端分别连接有横梁两端，横梁上设置有y轴丝杠副和y轴滑动导轨，y轴丝杠副的螺母座固定连接有z轴支座，z轴支座与y轴滑动导轨配合，z轴支座上设置有z轴位移机构，z轴位移机构通过弯折臂连接有缝纫机构，缝纫机构上固定有摄像头。本实用新型提高了复杂缝纫轨迹的缝纫效率，对缝纫线迹质量进行实时在线监测，能够生产出高品质的工业缝制品。

主设计要求

1.一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，包括平台(1)，所述平台(1)上分别设置有缝纫物安放机构和一对平行设置的x轴丝杠副(4)，所述x轴丝杠副(4)的丝杠连接有x轴动力机构，所述x轴丝杠副(4)的丝杠下方均设置有固定在平台(1)上的x轴滑动导轨(3)，所述x轴滑动导轨(3)的长度方向与x轴丝杠副(4)的丝杠长度方向平行，所述x轴丝杠副(4)的螺母座均固定连接有立柱(5)，所述x轴丝杠副(4)的丝杠穿过立柱(5)且与立柱(5)垂直，所述立柱(5)底端位于x轴滑动导轨(3)上且与x轴滑动导轨(3)配合，两个所述立柱(5)顶端分别连接有横梁(8)两端，所述横梁(8)上设置有y轴丝杠副(10)和y轴滑动导轨(11)，y轴丝杠副(10)的丝杠连接有y轴动力装置，所述y轴丝杠副(10)的丝杠长度方向与y轴滑动导轨(11)的长度方向平行，所述y轴丝杠副(10)的丝杠长度方向与立柱(5)的长度方向垂直，所述y轴丝杠副(10)的螺母座固定连接有z轴支座(12)，所述z轴支座(12)与y轴滑动导轨(11)配合，所述z轴支座(12)上设置有z轴位移机构，所述z轴位移机构通过弯折臂连接有缝纫机构，所述缝纫机构上固定有摄像头(23)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述x轴丝杠副(4)均通过x轴丝杠支座(2)固定在平台(1)上，所述x轴动力机构包括与x轴丝杠副(4)的丝杠一端依次连接的x轴联轴器(6)和x轴伺服电机(7)。

3.根据权利要求1或2所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述y轴丝杠副(10)通过y轴丝杠支座(9)固定在横梁(8)上，所述y轴动力机构包括与y轴丝杠副(10)的丝杠一端依次连接的y轴联轴器(14)和y轴伺服电机(15)。

4.根据权利要求1所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述缝纫物安放机构包括多个与平台(1)通过螺纹连接的支柱(25)，所述立柱(5)均与平台垂直，还包括固定在平台(1)上的台板(24)。

5.根据权利要求1所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述z轴位移机构包括设置在z轴支座(12)中的z轴位移杆(13)，所述z轴位移杆(13)长度方向与y轴丝杠副(10)的丝杠长度方向垂直，所述z轴位移杆(13)上沿其长度方向设置有齿条(44)，所述齿条(44)啮合有齿轮(43)，所述齿轮(43)连接有z轴伺服电机(42)，所述齿轮(43)和z轴伺服电机(42)均固定在z轴支座(12)上。

6.根据权利要求5所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述弯折臂包括与z轴位移杆(13)底端依次首尾连接多节机械臂(16)，所述相邻两节机械臂(16)之间通过转动关节(17)连接，所述转动关节(17)连接有关节电机(18)。

7.根据权利要求6所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述缝纫机构包括依次连接的直驱电机(32)、上轴(34)和针杆曲柄(37)，还包括连接轴(19)和下轴(40)，所述连接轴(19)两端分别设置有上轴锥齿轮b(22)和下轴锥齿轮b(31)，所述下轴(40)两端分别设置有下轴锥齿轮a(41)和旋梭(39)，所述下轴锥齿轮a(41)与下轴锥齿轮b(31)啮合形成下轴锥齿轮对，所述上轴(34)套设有上轴锥齿轮a(33)，所述上轴锥齿轮a(33)与上轴锥齿轮b(22)啮合形成上轴锥齿轮对，所述上轴(34)连接有摄像头安装支架(28)，所述摄像头安装支架(28)上设置有摄像头(23)，所述针杆曲柄(37)上通过固定轴同轴固定有挑线连杆(35)、挑线杆(36)和连接杆(20)，所述连接杆(20)连接有针杆连杆(38)一端，所述针杆连杆(38)一端设置于滑槽(45)中，所述滑槽(45)位于针杆曲柄(37)下方，所述针杆连杆(38)固定连接有针杆(29)，所述针杆(29)底端设置有机针(30)，所述机针(30)尖端与旋梭(39)位于同等高度。

8.根据权利要求7所述的一种集成机器视觉的立体缝纫装备，其特征在于，所述缝纫机构外部罩有机壳(26)，所述直驱电机(32)、旋梭(39)、机针(30)、摄像头安装支架(28)和摄像头(23)均暴露于机壳(26)外，所述机壳(26)一侧设置有开关面板(27)，与所述z轴位移杆(13)底端连接的末节机械臂(16)通过法兰(21)与机壳(26)连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于缝纫设备技术领域，涉及一种集成机器视觉的立体缝纫装备。

背景技术

现有的传统缝纫技术中，缝纫设备均为固定安装不可移动的形式，缝纫设备上的电机驱动机针、旋梭等机构，驱动机针进行针刺动作；而缝纫物一般是布料、皮料等均处于运动状态中，由缝纫设备的送布机构送料产生相对位移，在此过程中，机针反复刺入缝纫物中，并经勾线机构将缝线留在缝纫物上，完成缝纫。

当前普通缝纫设备已经相当的成熟，随着社会工业的发展，人们对缝纫技术提出了更多的要求，立体缝纫就是其中一种。通常现阶段的缝纫物具有复杂的立体表面形状，相应地，缝纫轨迹也较复杂，很难将这样的缝纫物放到普通缝制设备中缝合再展开得到良好且一致的三维外观，传统的缝纫方式不能满足缝纫物有较好的三维贴合的要求，需要将缝纫物固定成目标形状而缝纫设备沿缝制轨迹移动。受限于普通缝纫设备工作空间的限制，一些体积较大的缝制物不能完成缝制。另外，现阶段的缝纫检测工艺还依赖于人工用皮尺检测，效率低、精度低，劳动强度大，一定程度上限制了缝纫效率和质量的一致性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集成机器视觉的立体缝纫装备，提高了复杂缝纫轨迹的缝纫效率。

本实用新型所采用的技术方案是，一种集成机器视觉的立体缝纫装备，包括平台，平台上分别设置有缝纫物安放机构和一对平行设置的x轴丝杠副，x轴丝杠副的丝杠连接有x轴动力机构，x轴丝杠副的丝杠下方均设置有固定在平台上的x轴滑动导轨，x轴滑动导轨的长度方向与x轴丝杠副的丝杠长度方向平行，x轴丝杠副的螺母座均固定连接有立柱，x轴丝杠副的丝杠穿过立柱且与立柱垂直，立柱底端位于x轴滑动导轨上且与x轴滑动导轨配合，两个立柱顶端分别连接有横梁两端，横梁上设置有y轴丝杠副和y轴滑动导轨，y轴丝杠副的丝杠连接有y轴动力装置，y轴丝杠副的丝杠长度方向与y轴滑动导轨的长度方向平行，y轴丝杠副的丝杠长度方向与立柱的长度方向垂直，y轴丝杠副的螺母座固定连接有z轴支座，z轴支座与y轴滑动导轨配合，z轴支座上设置有z轴位移机构，z轴位移机构通过弯折臂连接有缝纫机构，缝纫机构上固定有摄像头。

本实用新型的特点还在于，

x轴丝杠副均通过x轴丝杠支座固定在平台上，x轴动力机构包括与x轴丝杠副的丝杠一端依次连接的x轴联轴器和x轴伺服电机。

y轴丝杠副通过y轴丝杠支座固定在横梁上，y轴动力机构包括与y轴丝杠副的丝杠一端依次连接的y轴联轴器和y轴伺服电机。

缝纫物安放机构包括多个与平台通过螺纹连接的支柱，立柱均与平台垂直，还包括固定在平台上的台板。

z轴位移机构包括设置在z轴支座中的z轴位移杆，z轴位移杆长度方向与y轴丝杠副的丝杠长度方向垂直，z轴位移杆上沿其长度方向设置有齿条，齿条啮合有齿轮，齿轮连接有z轴伺服电机，齿轮和z轴伺服电机均固定在z轴支座上。

弯折臂包括与z轴位移杆底端依次首尾连接多节机械臂，相邻两节机械臂之间通过转动关节连接，转动关节连接有关节电机。

缝纫机构包括依次连接的直驱电机、上轴和针杆曲柄，还包括连接轴和下轴，连接轴两端分别设置有上轴锥齿轮b和下轴锥齿轮b，下轴两端分别设置有下轴锥齿轮a和旋梭，下轴锥齿轮a与下轴锥齿轮b啮合形成下轴锥齿轮对，上轴套设有上轴锥齿轮a，上轴锥齿轮a与上轴锥齿轮b啮合形成上轴锥齿轮对，上轴连接有摄像头安装支架，摄像头安装支架上设置有摄像头，针杆曲柄上通过固定轴同轴固定有挑线连杆、挑线杆和连接杆，连接杆连接有针杆连杆一端，针杆连杆一端设置于滑槽中，滑槽位于针杆曲柄下方，针杆连杆固定连接有针杆，针杆底端设置有机针，机针尖端与旋梭位于同等高度。

缝纫机构外部罩有机壳，直驱电机、旋梭、机针、摄像头安装支架和摄像头均暴露于机壳外，机壳一侧设置有开关面板，与z轴位移杆底端连接的末节机械臂通过法兰与机壳连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备改变了传统的缝纫方式，实现了立体缝纫，改善了传统缝纫不能完全贴合的缺点；提高了复杂缝纫轨迹的缝纫效率，对缝纫线迹质量进行实时在线监测，能够生产出高品质的工业缝制品；节约了人力资源成本，降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备的结构示意图；

图2是本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备中z轴位移机构的结构示意图；

图3是本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备中弯折臂的结构示意图；

图4是本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备中缝纫机构的结构示意图；

图5是本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备中机壳的结构示意图。

图中，1.平台，2.x轴丝杠支座，3.x轴滑动导轨，4.x轴丝杠副，5.立柱，6.x轴联轴器，7.x轴伺服电机，8.横梁，9.y轴丝杠支座，10.y轴丝杠副，11.y轴滑动导轨，12.z轴支座，13.z轴位移杆，14.y轴联轴器，15.y轴伺服电机，16.机械臂，17.转动关节，18.关节电机，19.连接轴，20.连接杆，21.法兰，22.上轴锥齿轮b，23.摄像头，24.台板，25.支柱，26.机壳，27.开关面板，28.摄像头安装支架，29.针杆，30.机针，31.下轴锥齿轮b，32.直驱电机，33.上轴锥齿轮a，34.上轴，35.挑线连杆，36.挑线杆，37.针杆曲柄，38.针杆连杆，39.旋梭，40.下轴，41.下轴锥齿轮a，42.z轴伺服电机，43.齿轮，44.齿条，45.滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备，如图1所示，包括平台1，平台1上分别设置有缝纫物安放机构和一对平行设置的x轴丝杠副4，缝纫物安放机构包括多个与平台1通过螺纹连接的支柱25，立柱5均与平台垂直，还包括固定在平台1上的台板24，x轴丝杠副4均通过x轴丝杠支座2固定在平台1上，x轴丝杠副4的丝杠一端依次连接有x轴联轴器6和x轴伺服电机7，x轴丝杠副4的丝杠下方均设置有固定在平台1上的x轴滑动导轨3，x轴滑动导轨3的长度方向与x轴丝杠副4的丝杠长度方向平行，x轴丝杠副4的螺母座均固定连接有立柱5，x轴丝杠副4的丝杠穿过立柱5且与立柱5垂直，立柱5底端位于x轴滑动导轨3上且与x轴滑动导轨3配合，两个立柱5顶端分别连接有横梁8两端，横梁8上设置有y轴丝杠副10和y轴滑动导轨11，y轴丝杠副10通过y轴丝杠支座9固定在横梁8上，y轴丝杠副10的丝杠一端依次连接有y轴联轴器14和y轴伺服电机15y轴丝杠副10的丝杠长度方向与y轴滑动导轨11的长度方向平行，y轴丝杠副10的丝杠长度方向与立柱5的长度方向垂直，y轴丝杠副10的螺母座固定连接有z轴支座12，z轴支座12与y轴滑动导轨11配合，z轴支座12上设置有z轴位移机构，z轴位移机构通过弯折臂连接有缝纫机构，缝纫机构上固定有摄像头23。

如图2所示，z轴位移机构包括设置在z轴支座12中的z轴位移杆13，z轴位移杆13长度方向与y轴丝杠副10的丝杠长度方向垂直，z轴位移杆13上沿其长度方向设置有齿条44，齿条44啮合有齿轮43，齿轮43连接有z轴伺服电机42，齿轮43和z轴伺服电机42均固定在z轴支座12上。

如图3所示，弯折臂包括与z轴位移杆13底端依次首尾连接多节机械臂16，相邻两节机械臂16之间通过转动关节17连接，转动关节17连接有关节电机18。

如图4所示，缝纫机构包括依次连接的直驱电机32、上轴34和针杆曲柄37，还包括连接轴19和下轴40，连接轴19两端分别设置有上轴锥齿轮b22和下轴锥齿轮b31，下轴40两端分别设置有下轴锥齿轮a41和旋梭39，下轴锥齿轮a41与下轴锥齿轮b31啮合形成下轴锥齿轮对，上轴34套设有上轴锥齿轮a33，上轴锥齿轮a33与上轴锥齿轮b22啮合形成上轴锥齿轮对，上轴34连接有摄像头安装支架28，摄像头安装支架28上设置有摄像头23，针杆曲柄37上通过固定轴同轴固定有挑线连杆35、挑线杆36和连接杆20，连接杆20连接有针杆连杆38一端，针杆连杆38一端设置于滑槽45中，滑槽45位于针杆曲柄37下方，针杆连杆38固定连接有针杆29，针杆29底端设置有机针30，机针30尖端与旋梭39位于同等高度。如图5所示，缝纫机构外部罩有机壳26，直驱电机32、旋梭39、机针30、摄像头安装支架28和摄像头23均暴露于机壳26外，机壳26一侧设置有开关面板27，与z轴位移杆13底端连接的末节机械臂16通过法兰21与机壳26连接。

本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备的工作原理具体如下：

本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备在平台1上建立坐标系，该坐标系包括x轴、y轴和z轴，通过x轴丝杠副4、y轴丝杠副10和z轴位移杆13分别驱动缝纫机构在x轴、y轴和z轴各轴向上的移动，缝纫机构带动摄像头23进行同步移动。

缝纫前，根据缝纫物的类型选择缝纫物安放机构，立体曲面类缝纫物放置在支柱25上，根据立体曲面类缝纫物所需支撑的曲面结构调整支柱25旋入平台1的旋入量大小，以适应立体曲面；普通软性布料放置在台板24上。缝纫时，根据缝纫初始坐标位置调节x轴丝杠副4、y轴丝杠副10和z轴位移杆13，使机针30位于缝纫初始坐标位置，同时根据缝纫姿态要求调节各转动关节17，使机针30满足缝纫姿态，同时使摄像头23对准缝纫位置，启动直驱电机32进行缝纫，缝纫过程中摄像头23对缝纫线迹质量进行实时在线监测。缝纫完成后，将各部件回复到初始位置。

通过上述方式，本实用新型一种集成机器视觉的立体缝纫装备改变了传统的缝纫方式，实现了立体缝纫，改善了传统缝纫不能完全贴合的缺点；提高了复杂缝纫轨迹的缝纫效率，对缝纫线迹质量进行实时在线监测，能够生产出高品质的工业缝制品；节约了人力资源成本，降低了工人的劳动强度。

设计图

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主设计要求

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