(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210848696.8 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 苏州深浅优视智能科技有限公司 地址 215028 江苏省苏州市苏州工业园区 若水路38 8号G0413室 (72)发明人 王磊　周坤　周剑　 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 7/66(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 基于3D视觉的自动绕线 方法、 系统及存储介 质 (57)摘要 本申请涉及自动化控制视觉技术领域， 提出 了一种基于3D视觉的自动绕线 解决方案， 包括绕 线检测方法、 自动绕线控制方法、 绕线检测设备、 自动绕线系统及其计算机程序存储介质。 本申请 基于3D视觉的自动绕线方法、 系统及存储介质， 可实现利用3D图像传感器精准探知当前绕线的 状态， 例如绕线的进 线夹角 、 线间距 、 高度差 等参数信息； 并可根据当前绕线的状态控制 绕线过程中进给线的横向进 给速度、 绕线卷筒的 转动速度等， 形成一个闭环控制系统， 有效增加 绕线的精度， 提高绕线质量和绕线效率， 降低绕 线出错率和人力成本； 还 可通过3D图像传感器探 知绕线的到边信息， 取代到边传感器精准控制绕 线转向。 权利要求书3页 说明书11页 附图4页 CN 115239658 A 2022.10.25 CN 115239658 A 1.基于3D视觉的绕线检测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 获取绕线过程中图像传感器采集的2D图像及3D图像； 根据所述2D图像及3D图像， 提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的3D坐标； 通过高度聚类方式， 将每圈绕线距离所述图像传感器最高点的3D坐标分成上下两层， 并拟合出 上层绕线直线和/或下层绕线直线； 识别进给线， 确定当前点 坐标； 根据所述进给线与 所述上层绕线直线或所述下层绕线直线， 计算得到所述进给线的进 线夹角 θ； 根据所述当前点与 所述上层绕线直线或下层绕线直线中最高点的水平距离， 计算得到 所述进给线的线间距Δl。 2.根据权利要求1所述绕线检测方法， 其特 征在于： 所述绕线检测方法还包括以下步骤： 根据所述当前点与所述下层绕线直线的垂直距 离， 计算得到所述进给线的高度差 Δh。 3.根据权利要求1所述绕线检测方法， 其特 征在于： 所述绕线检测方法还 包括以下步骤： 计算绕线卷筒两侧内壁 位置信息； 根据所述当前点与进给方向的绕线卷筒内壁的水平距离， 计算得到所述进给线的到边 距离L。 4.根据权利要求1所述绕线检测方法， 其特 征在于： 在拟合上层绕线直线和下层绕线直线时， 通过平行线拟合方式过 滤噪点信息 。 5.根据权利要求1所述绕线检测方法， 其特 征在于： 所述提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的坐标包括以下步骤： 对所述2D图像进行二值化处理， 提取目标绕线区域中绕线卷筒轴向方向上的各个最亮 点的2D重心坐标； 根据2D图像与3D图像的匹配关系， 根据各个最亮点的高度和间距范围关系， 筛选出每 圈绕线的最亮点的3D坐标。 6.绕线检测设备， 其特 征在于： 包括图像传感器、 处 理器以及存 储器； 所述图像传感器用于采集绕线过程中的2D图像及3D图像； 所述存储器用于存 储计算机程序； 所述计算机程序被所述处理器执行时， 所述绕线检测设备实现如权利要求1 ‑5中任一 项所述的绕线检测方法对应的操作。 7.根据权利要求6所述绕线检测设备， 其特 征在于： 所述图像传感器主要由线阵图像传感器组成， 或者主要由线阵图像传感器与2D图像传 感器组成。 8.自动绕线控制方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 获取绕线过程中图像传感器采集的2D图像及3D图像；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115239658 A 2根据所述2D图像及3D图像， 提取每圈绕线上距离所述图像传感器最高点的3D坐标； 通过高度聚类方式， 将每圈绕线距离所述图像传感器最高点的3D坐标分成上下两层， 并拟合出 上层绕线直线和/或下层绕线直线； 识别进给线， 确定当前点 坐标； 根据所述进给线与 所述上层绕线直线或所述下层绕线直线， 计算得到所述进给线的进 线夹角 θ； 根据所述当前点与 所述上层绕线直线或下层绕线直线中最高点的水平距离， 计算得到 所述进给线的线间距Δl； 根据所述进给线的进线夹角 θ和线间距Δl， 判断当前进给线的横向进给速度及卷筒转 速的配比是否合适， 若检测到所述进给线的进线夹角 θ和/或线间距Δl不在正常值范围内， 则根据偏差值相应调整所述横向进给速度或/和卷筒转速 。 9.根据权利要求8所述自动绕线控制方法， 其特 征在于： 还包括以下步骤： 根据所述当前点与所述下层绕线直线的垂直距离， 计算得到所述进给线的高度差 Δh； 根据所述进给线的进线夹角 θ、 线间距Δl和高度差Δh， 判断当前进给线的横向进给速 度及卷筒转速的配比是否合适， 若检测到所述进给线的进线夹角 θ、 线间距Δl和/或 高度差 Δh不在正常值范围内， 则根据偏差值相应调整所述横向进给速度或/和卷筒转速 。 10.根据权利要求8所述自动绕线控制方法， 其特 征在于： 还包括以下步骤： 计算绕线卷筒两侧内壁 位置信息； 根据所述当前点与进给方向的绕线卷筒内壁的水平距离， 计算得到所述进给线的到边 距离L； 根据所述进给线的到边距离L控制所述进给线的转向操作。 11.根据权利要求8或9所述自动绕线控制方法， 其特 征在于： 若检测到当前或历史绕线过程中， 进给线的进线夹角、 线间距和/或高度差不在正常值 范围内， 则控制回收进 给线至错误点位置处， 并根据偏差值相应调整 所述横向进给速度或/ 和卷筒转速 重新进行绕线。 12.根据权利要求8或9所述自动绕线控制方法， 其特 征在于： 根据绕线过程状态信息对绕线质量进行分析， 得到绕线质量评价信息， 所述绕线过程 状态信息包括进给线的进 线夹角 θ、 线间距Δl和/或高度差 Δh。 13.自动绕线系统， 其特 征在于： 包括图像传感器、 控制系统、 卷筒机构和进给机构； 所述图像传感器用于采集绕线过程中的2D图像及3D图像； 所述控制系统包括用于控制卷筒机构和进给机构动作的控制器， 及用于存储计算机程 序的存储器； 所述卷筒机构用于执 行卷线动作； 所述进给机构用于执 行送线动作； 所述计算机程序被所述控制器执行时， 所述自动绕线系统实现如权利要求8 ‑12中任一 项所述的自动绕线控制方法对应的操作。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115239658 A 3