基于“一字”線(xiàn)結(jié)構(gòu)光掃描的鞋底軌跡自動(dòng)生成技術(shù)科研項(xiàng)目申報(bào)書(shū)-wenkub
2022-10-18 00:36:43 本頁(yè)面
【正文】 現(xiàn)浙江省經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，集約節(jié)約要素資源、優(yōu)化勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品附加值和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力， 2020 年浙江省委、省政府作出“全面推進(jìn)機(jī)器換人”的決策，鼓勵(lì)支持企業(yè)用先進(jìn)裝備替代低端勞動(dòng)力，進(jìn)而提高企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)以設(shè)備更新為載體的技術(shù)創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，以機(jī)器紅利替代人口紅利。 本項(xiàng)目 基于“一字”線(xiàn)結(jié)構(gòu)光掃描的三維軌跡自動(dòng)生成技術(shù) ，并通過(guò)虛擬樣機(jī)仿真和搭建軌跡自動(dòng)生成平臺(tái)開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)研究，通過(guò)我們這項(xiàng)技術(shù)然后往后連接串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人，能較好地解決鞋底涂膠的自動(dòng)化難題。 二、項(xiàng)目的研究目的及意義 申請(qǐng)項(xiàng)目的必要性、目的及意義 制鞋業(yè)是浙江省推進(jìn)“機(jī)器換人”的重點(diǎn)行業(yè)。 二、格式要求：申報(bào)書(shū)中各項(xiàng)內(nèi)容以 Word 文檔格式填寫(xiě)，表格中的字體為小四號(hào)仿宋體， 倍行距；表格空間不足的，可以擴(kuò)展或另附紙張；均用 A4 紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊(cè)。 三、申報(bào)書(shū)由所在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)審查、簽署意見(jiàn)并加蓋公章后，一式 1份（均為原件），報(bào)送浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃實(shí)施辦公室。由于鞋產(chǎn)品款式規(guī)格變化太大，現(xiàn)階段很難實(shí)現(xiàn)全面制鞋自動(dòng)化。項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于推進(jìn)浙江省制鞋行業(yè)“機(jī)器換人”，實(shí)現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 制鞋業(yè)是浙江省重要特色產(chǎn)業(yè)，近 5年浙江省鞋產(chǎn)量約占全國(guó)鞋產(chǎn)量的 50%。以成型作 業(yè)流程為例，包含 23 道工序 (如下圖 )。目前采用膠粘工藝的鞋占總產(chǎn)量 80%以上，涂膠是制鞋過(guò)程中用工量最大、耗時(shí)最多，同時(shí)也是決定鞋質(zhì)量的關(guān)鍵工序。根據(jù)提取的方式和應(yīng)用對(duì)象的差異，生成的涂膠軌跡有二維平面曲線(xiàn)和三維空間曲線(xiàn)。方法中鞋底輪廓線(xiàn)可從相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入，或者由操作員直接輸入。提取鞋底涂膠軌跡的過(guò)程應(yīng)用了 AutoCAD 軟件的 7 AUTOLISP 宏編程技術(shù)，首先從鞋底模型掃描的三視圖中提取邊界點(diǎn)，然后獲得鞋底輪廓的三維信息，最后再生成涂膠軌跡。 Hu 等提出了一種基于機(jī)器視覺(jué)通過(guò)鞋面和鞋底投影匹配生成鞋底 涂膠軌跡的方法[34]。為了使鞋底和鞋面形狀相匹配，還通過(guò)一些額外的變換，如平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 基于 CAD 模型提取鞋底涂膠軌跡的方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。針對(duì)文獻(xiàn) [5]的缺點(diǎn)，本課題組成員在前期的研究中充分利用線(xiàn)結(jié)構(gòu)光掃描得到的鞋底點(diǎn)云數(shù)據(jù)，成功地解決了 該問(wèn)題 [6]。綜合考慮效率和效果，擬采用灰度重心發(fā)提取每個(gè)光條的中心。假設(shè)其中一個(gè)結(jié)構(gòu)光平面在世界坐標(biāo)系下的方程為： 0w w wax by cz d? ? ? ? (3) 其中 a, b, c, d 為平面參 數(shù)方程。 為方便后續(xù)軌跡曲線(xiàn)的計(jì)算，需要參數(shù)化鞋底曲面。一種有效的方法是采用離散曲線(xiàn)來(lái)描述軌跡曲線(xiàn)。這樣軌跡點(diǎn)可以通過(guò)求解如下公式得到： ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?2 2 2 20 0 00 0 0, , , , , 0x u v x y u v y z u v z rl x u v x m y u v y n z u v z? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ??? (6) 其中 (l, m, n)表示輪廓點(diǎn)的切向矢量。軌跡點(diǎn)在鞋底曲面的法向矢量用來(lái)設(shè)置涂膠頭的姿態(tài)，使涂膠頭的軸線(xiàn)垂直于鞋底曲面，保證涂膠軌跡的準(zhǔn)確性和粘膠劑厚度的一致性。 項(xiàng)目的市場(chǎng)前景分析 制鞋業(yè)是浙江省重要特色產(chǎn)業(yè)，至 2020 年 5月，浙江省共有制鞋企業(yè) 1034 家，全國(guó)制鞋企業(yè)為 4271 家，浙江省制鞋企業(yè)占全國(guó)總量的 %，排名第一。因此實(shí)現(xiàn)噴膠工藝的機(jī)器人自動(dòng)操作對(duì)提高整個(gè)制鞋裝備的自動(dòng)化水平有著極其重要的積極意義。 15 項(xiàng)目的盈利能力分析及財(cái)務(wù)預(yù)算 采購(gòu)設(shè)備 7000 加工費(fèi)用 2020 打印及其他費(fèi)用 1000 四、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度方案 2020 年 12 月 數(shù)學(xué)分析建模 2020 年 1月 采購(gòu)材料 2020 年 3 月 搭建生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備 2020 年 6 月 確定數(shù)學(xué)模型，編寫(xiě)程序 2020 年 8 月 前半個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)搭建完成 2020 年 9 月 綜測(cè) 五、項(xiàng)目組承諾 承 諾 書(shū) 以上所填內(nèi)容真實(shí)可靠，本項(xiàng)目組承諾：該項(xiàng)目立項(xiàng)后，將嚴(yán)格遵守
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