自动裁剪机及其切割方法
【专利摘要】本发明涉及自动裁剪【技术领域】，公开了一种自动裁剪机及其切割方法。本发明中，自动裁剪机根据裁刀最低端与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量，该调整量为裁刀最低端与台面之间的垂直距离；若裁刀的调整量不为0，则调整裁刀的上下位置，直到裁刀的调整量为0。自动裁剪机采用该方法进行裁剪时，可实时调整裁刀的位置，进而可保持裁刀与台面之间的距离，使得裁刀的最低端处于台面的表面之上，从而提升裁剪效果，不仅能保证裁剪完全，也能避免裁刀与裁剪台面的接触损伤。
【专利说明】自动裁剪机及其切割方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动裁剪【技术领域】，特别涉及自动裁剪机及其切割方法。
【背景技术】
[0002] 自动裁剪机是一种自动化裁剪面料的设备，最常见的面料是布料或皮革。目前，自 动裁剪机的机头根据预先制成的裁剪数据，裁剪铺设在裁剪台上的面料。为了使面料铺设 平整，裁剪台通常采用质地较硬的材料制成，比如，采用不锈钢制成。在裁剪面料过程中，由 于裁剪台面不可能做到完全处于同一水平面，不可避免地会出现机头上的裁刀接触裁剪台 面的情况，但由于裁剪台的质地较硬，裁刀或多或少会受到损伤。或者为了避免裁刀接触台 面，调整机头与裁剪台之间的距离，但这种调整总是没有办法兼顾裁剪台凹陷位置和突起 位置。比如说，如果调整机头使裁刀能完全切割裁剪台凹陷位置的面料，那么在突起位置， 裁刀会接触裁剪台面；而如果调整机头使裁刀在突起位置不接触裁剪台面，那么在凹陷位 置，无法完全切割面料。
[0003] 基于保护裁刀的考虑，可在裁剪台上先铺设一层质地较软而又比较平整的保护层 (比如，毛毡），然后再铺设面料，在裁剪面料过程中，裁刀一般不会接触裁剪台面，避免了 裁刀的损伤。此外，由于保护层的厚度也不可能做到完全一致，进一步导致面料的铺设平面 随着裁剪台面和保护层突起或凹陷。为了保证对面料进行完全地切割，裁刀在突起位置必 然会割伤保护层，保护层损坏到一定程度时，不能再使用，则需要更换该保护层，从而造成 了成本的增加。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种自动裁剪机及其跟随裁剪台面的切割方法，使得裁刀 跟随裁剪台面进行切割，从而提升裁剪效果，避免裁刀与裁剪台面的接触损伤，或尽可能避 免割伤保护层，从而节省成本。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种自动裁剪机的切割方法，包 含以下步骤：
[0006] 根据裁刀与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量；其中，所述裁刀的调整 量为裁刀最低端与台面之间的垂直距离；
[0007] 若裁刀的调整量不为0,则调整裁刀的上下位置，直到裁刀的调整量为0。
[0008] 本发明的实施方式还提供了一种自动裁剪机，采用上述切割方法对材料进行切 割。
[0009] 相对于现有技术而言，本发明的实施方式根据裁刀最低端与台面之间的位置关 系，计算得到裁刀的调整量；该裁刀的调整量为裁刀最低端与台面之间的垂直距离。若裁刀 的调整量不为0,则调整裁刀的上下位置，直到裁刀的调整量为0。自动裁剪机采用该方法 进行裁剪时，可实时调整裁刀的位置，进而可保持裁刀与台面之间的距离，使得裁刀的最低 端处于台面的表面之上，从而提升裁剪效果，不仅能保证裁剪完全，也能避免裁刀与裁剪台 面的接触损伤。
[0010] 另外，所述台面为裁剪台的台面。
[0011] 另外，在根据裁刀最低端与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量的步骤 之前，还包含以下步骤：
[0012] 预先扫描整个裁剪台的台面，建立台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包 含所述裁剪台的台面上各点的Z坐标。
[0013] 另外，在扫描整个台面，建立台面坐标数据库的步骤中，包含以下子步骤：
[0014] 采用原点定位机构，确定台面坐标原点；
[0015] 采用距离感应器获取其所处位置与所述台面之间的距离；
[0016] 根据所述距离感应器获取的距离，以及原点定位机构与距离感应器之间的垂直距 离，计算得到台面上各点的Z坐标。
[0017] 另外，在根据裁刀与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量的步骤中，包含 以下子步骤：
[0018] 采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待裁剪材料之间的距离；其 中，所述距离感应器位于所述裁刀的行进方向上；
[0019] 根据感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，得到距 离感应器所处位置的坐标；
[0020] 在所述坐标数据库中，查找下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标；
[0021] 计算距离感应器所处位置的坐标与下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标之间的 差值；
[0022] 根据所述差值，以及距离感应器与裁刀最低端之间的垂直距离，确定机头的调整 方向；
[0023] 计算裁刀最低端的Z坐标与下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标之间的差值，得 到裁刀的调整量。
[0024] 另外，在获取裁刀最低端与台面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤：
[0025] 在所述坐标数据库中，查找所述裁刀当前所处位置垂直下方台面的Z坐标和下一 时刻台面的Z坐标，并计算两者之间的差值，作为裁刀的调整量。
[0026] 另外，所述裁剪台上铺设有保护层，所述台面为所述保护层的表面。
[0027] 另外，在裁剪台上铺设保护层之前，还包含以下步骤：
[0028] 预先扫描整个裁剪台的台面，建立裁剪台的台面坐标数据库；其中，所述台面坐标 数据库包含所述裁剪台的台面上各点的Z坐标。
[0029] 另外，在根据裁刀最低端与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量的步骤 中，包含以下子步骤：
[0030] 采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待裁剪材料之间的距离；其 中，所述距离感应器位于所述裁刀的行进方向上；
[0031] 根据感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，得到距 离感应器所处位置的坐标；
[0032] 在所述坐标数据库中，查找下一时刻裁刀垂直下方裁剪台的台面的Z坐标，并加 上保护层的厚度，得到下一时刻裁刀垂直下方保护层表面的Z坐标；
[0033] 计算距离感应器所处位置的坐标与下一时刻裁刀垂直下方保护层表面的Z坐标 之间的差值；
[0034] 根据所述差值，以及距离感应器与裁刀最低端之间的垂直距离，确定机头的调整 方向；
[0035] 计算裁刀最低端的Z坐标与下一时刻裁刀垂直下方保护层表面的Z坐标之间的差 值，得到裁刀的调整量。
[0036] 另外，在获取裁刀最低端与台面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤：
[0037] 在所述坐标数据库中，查找所述裁刀当前所处位置垂直下方裁剪台的台面Z坐标 和下一时刻裁剪台的台面Z坐标，并计算两者之间的差值，作为裁刀的调整量；
[0038] 若所述下一时刻裁刀最低端与保护层表面之间的距离不为0,则调整裁刀的上下 位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0039] 图1是根据本发明第一实施方式的自动裁剪机的切割方法中坐标示意图；
[0040] 图2是根据本发明第一实施方式的自动裁剪机的切割方法的流程图；
[0041] 图3是根据本发明第一实施方式的裁刀、距离感应器和裁剪台面之间的位置关系 示意图；
[0042] 图4是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的切割方法的流程图；
[0043] 图5是根据本发明第三实施方式的裁刀、距离感应器、保护层和裁剪台面之间的 位置关系示意图；
[0044] 图6是根据本发明第四实施方式的自动裁剪机的机头示意图；
[0045] 图7是根据本发明第四实施方式的自动裁剪机的上下运动机构示意图；
[0046] 图8是根据本发明第四实施方式的自动裁剪机的原点定位机构示意图；
[0047] 图9是根据本发明第四实施方式的自动裁剪机的上下运动机构以及辅助运动机 构示意图；
[0048] 图10是根据本发明第四实施方式的自动裁剪机的上下运动机构以及辅助运动机 构上安装滑板的示意图。
【具体实施方式】
[0049] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基 于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0050] 本发明的第一实施方式涉及一种自动裁剪机的切割方法，该方法根据裁刀与台面 之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量；该裁刀的调整量为裁刀最低端与台面之间的垂 直距离。若裁刀的调整量不为0,则调整裁刀的上下位置，直到裁刀的调整量为0。自动裁 剪机采用该方法进行裁剪时，由于可实时调整裁刀的位置，因此，可保持裁刀与台面之间的 距离，使得裁刀的最低端处于台面的表面之上。这里的台面可以为裁剪台的台面，这种情况 下，可以避免裁刀接触台面而损伤。
[0051] 在对待裁剪面料进行切割的过程中，控制机头上下运动的调整量，可通过距离感 应器获取距离感应器与待裁剪面料之间的距离，再加上待裁剪面料的厚度，然后与预设距 离相减，得到调整量，若调整量大于0,则说明机头还需要向下调整；若调整量为0,则机头 不用调整；若调整量小于0,则机头需要向上调整。这里的预设距离为裁刀最低端与距离感 应器之间的垂直距离。此处所说的裁刀最低端指的是在裁刀从未接触面料的高度向下运 动，最先接触面料的部位。
[0052] 为了进一步精确确定裁刀上下运动的调整量，可以建立坐标系。建立坐标系之后， 可确定裁刀、台面上各点的坐标，准确确定裁刀最低端与台面之间的距离，从而控制裁刀的 位置。
[0053] 具体地说，可以预先扫描整个台面，建立台面坐标数据库；其中，台面坐标数据库 包含台面上各点的Z坐标。比如说，可以建立如图1所示的坐标系，图中，X轴正方向为裁 剪台的宽度方向，Y轴正方向为裁剪台的长度方向，Z轴正方向为垂直于裁剪台面向上的方 向，〇为坐标原点。当机头处于X和Y的原点位置时，调整机头的上下位置，使其处于原点 定位机构所确定的原点位置，采用安装在机头下部，裁刀附近的距离感应器获得其所处位 置与其垂直下方台面之间的距离，以此时获得的距离为基准；机头沿X方向和Y方向移动， 在每一个位置处采用距离感应器获得其所处位置与其垂直下方台面之间的距离，然后减去 基准，得到每一个位置处的Z坐标，记录每一个位置的X、Y、Z坐标。由于台面坐标数据库包 含台面上各点的Z坐标，因此，可以在裁剪过程中，控制机头与台面之间的距离，实现机头 跟随裁剪台面运动。又由于裁刀一般位于机头下部，且裁刀的位置相对固定，因此，在确定 机头重心位置坐标的情况下，也可确定裁刀最低端的位置。简单来说，可通过下述方法扫描 整个台面，建立台面坐标数据库：
[0054] 采用原点定位机构，确定台面坐标原点；
[0055] 采用距离感应器获取其所处位置与台面之间的距离；
[0056] 根据距离感应器获取的距离，以及原点定位机构与距离感应器之间的位置关系， 计算得到台面上各点的Z坐标。
[0057] 值得说明的是，台面数据库中数据的精度，也就是X坐标、Y坐标以及Z坐标的精 度，取决于驱动机头沿X方向、Y方向或Z方向运动的驱动装置，比如气缸或伺服电机能达 到的精度，当然驱动装置的精度越高，所建立的台面数据库中数据的精度越高，在此不再赘 述。
[0058] 在裁剪过程中，根据裁刀最低端与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量， 具体流程如图2所示，包含以下步骤：
[0059] 步骤201，采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待裁剪材料之间 的距离。
[0060] 其中，距离感应器位于裁刀的行进方向上；也就是说，在机头当前所处位置，距离 感应器可测量并计算得到的是以当前机头所处Z坐标，不调整的话，下一时刻机头所处位 置裁刀与台面之间的距离值，这一距离值是否满足裁刀不接触裁剪台或不损伤保护层，也 就是说，以此来确定机头是否需要上下调整以及调整量大小。
[0061] 如图3所示，图中阴影部分为待裁剪材料，当前裁刀最低端为A，距离传感器所处 位置为B，距离传感器垂直下方裁剪台面为C;裁刀从A移动到C;采用距离感应器感应得到 当前所处位置与其垂直下方待裁剪材料之间的距离为d。应该说明的是，自动裁剪机应实时 记录距离感应器与原点定位机构之间的垂直距离，从而便于后续确定距离感应器所处位置 的Z坐标。
[0062] 步骤202,根据感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关 系，得到距离感应器所处位置的坐标ZB ;
[0063] 步骤203,在坐标数据库中，查找下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标Zc。
[0064] 步骤204,计算距离感应器所处位置的坐标ZB与下一时刻裁刀垂直下方台面的Z 坐标Z。之间的差值D。
[0065] 步骤205,根据差值D，以及距离感应器与裁刀之间的垂直距离L，可确定机头的调 整方向。具体地说，如果D小于距离感应器与裁刀最低端之间的距离L，则向上调整机头，也 就是，向上调整裁刀。如果D大于L，则向下调整机头，也就是，向下调整裁刀。
[0066] 一般来说，在裁刀的X和Y坐标变化之前（也就是，裁刀移动前），裁刀最低端的Z 坐标应为当前裁刀所处位置垂直下方台面的Z坐标，可作为裁刀Z坐标调整的初始值。在 调整过程中，裁刀最低端的Z坐标可根据该初始值与裁刀已经移动的距离来确定。
[0067] 比如说，当前裁刀最低端的Z坐标为Zd，裁刀欲移动到Z坐标为Zi的台面处，若 Z/Zi，则裁刀需要向上调整。在调整过程中，裁刀最低端的Z坐标从&开始，调整过程中， 加上裁刀向上移动的距离即为裁刀最低端的Z坐标，这个坐标与&的差值，即为当前还需 要调整的量。
[0068] 步骤206,计算裁刀最低端的Z坐标估计值与裁刀垂直下方台面的Z坐标之间的差 值，得到裁刀的调整量。
[0069] 步骤207,判断裁刀的调整量是否为0,若不为0,则返回执行步骤206 ;若为0,则 结束本次调整。
[0070] 举例来说，台面数据库中包含如表1所示的坐标数据。
[0071] 表 1
[0072]
【权利要求】
1. 一种自动裁剪机的切割方法，其特征在于，包含以下步骤： 根据裁刀与台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量；其中，所述裁刀的调整量为 裁刀最低端与台面之间的垂直距离； 若裁刀的调整量不为0,则调整裁刀的上下位置，直到裁刀的调整量为0。
2. 根据权利要求1所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，所述台面为裁剪台的 台面。
3. 根据权利要求2所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在根据裁刀最低端与 台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量的步骤之前，还包含以下步骤： 预先扫描整个裁剪台的台面，建立台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所 述裁剪台的台面上各点的Z坐标。
4. 根据权利要求3所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在扫描整个裁剪台的 台面，建立台面坐标数据库的步骤中，包含以下子步骤： 采用原点定位机构，确定台面坐标原点； 采用距离感应器获取其所处位置与所述台面之间的距离； 根据所述距离感应器获取的距离，以及原点定位机构与距离感应器之间的垂直距离， 计算得到台面上各点的Z坐标。
5. 根据权利要求3所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在根据裁刀与台面之 间的位置关系，计算得到裁刀的调整量的步骤中，包含以下子步骤： 采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待裁剪材料之间的距离；其中， 所述距离感应器位于所述裁刀的行进方向上； 根据感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，得到距离感 应器所处位置的坐标； 在所述坐标数据库中，查找下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标； 计算距离感应器所处位置的坐标与下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标之间的差值； 根据所述差值，以及距离感应器与裁刀最低端之间的垂直距离，确定机头的调整方 向； 计算裁刀最低端的Z坐标与下一时刻裁刀垂直下方台面的Z坐标之间的差值，得到裁 刀的调整量。
6. 根据权利要求3所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在获取裁刀最低端与 台面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤： 在所述坐标数据库中，查找所述裁刀当前所处位置垂直下方台面的Z坐标和下一时刻 台面的Z坐标，并计算两者之间的差值，作为裁刀的调整量。
7. 根据权利要求1所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，所述裁剪台上铺设有 保护层，所述台面为所述保护层的表面。
8. 根据权利要求7所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在裁剪台上铺设保护 层之前，还包含以下步骤： 预先扫描整个裁剪台的台面，建立裁剪台的台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据 库包含所述裁剪台的台面上各点的Z坐标。
9. 根据权利要求8所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在根据裁刀最低端与 台面之间的位置关系，计算得到裁刀的调整量的步骤中，包含以下子步骤： 采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待裁剪材料之间的距离；其中， 所述距离感应器位于所述裁刀的行进方向上； 根据感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，得到距离感 应器所处位置的坐标； 在所述坐标数据库中，查找下一时刻裁刀垂直下方裁剪台的台面的Z坐标，并加上保 护层的厚度，得到下一时刻裁刀垂直下方保护层表面的Z坐标； 计算距离感应器所处位置的坐标与下一时刻裁刀垂直下方保护层表面的Z坐标之间 的差值； 根据所述差值，以及距离感应器与裁刀最低端之间的垂直距离，确定机头的调整方 向； 计算裁刀最低端的Z坐标与下一时刻裁刀垂直下方保护层表面的Z坐标之间的差值， 得到裁刀的调整量。
10. 根据权利要求8所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在获取裁刀最低端与 台面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤： 在所述坐标数据库中，查找所述裁刀当前所处位置垂直下方裁剪台的台面Z坐标和下 一时刻裁剪台的台面Z坐标，并计算两者之间的差值，作为裁刀的调整量； 若所述下一时刻裁刀最低端与保护层表面之间的距离不为〇,则调整裁刀的上下位置。
11. 一种自动裁剪机，其特征在于，采用如权利要求1至10任意一项所述的自动裁剪机 的切割方法对材料进行切割。
【文档编号】D06H7/00GK104358096SQ201410522926
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】尹智勇, 凌军 申请人:上海和鹰机电科技股份有限公司