本发明涉及服装缝制的技术领域，特别是一种柔性材料曲面模板全自动缝制系统及方法。
背景技术：
柔性材料的全自动缝制机器、装备的开发，是无人化智能制造的关键技术，相关业界持续关注、研究已达50余年，但尚未有可以产业化应用的解决方案。
困难的核心在于两点：柔性材料的易变形性、柔性材料的曲面缝合。由于柔性材料的易变形性，在生产和生活中多被用来制造3d产品，比如服装、沙发套、座椅等；同时，也由于柔性材料的易变形性，其生产加工过程中的3d塑形必须借助人工操作才能达到目的。
随着智能生产概念的提出和相关技术的进步，柔性材料的全自动化缝制加工，一直以来是国际工业领域试图攻克的技术领域之一。欧盟于2001年左右启动了leapfrog项目，其目标之一即是致力于通过技术创新实现服装缝制全机器人化。该项目由euratex(欧泰科)提出并主导，参与项目的有11个国家，35个合作组织和若干个财团。相关报道提及其试制成功全自动3d缝制机器人，可以完成夹克的全自动缝制。经深入调研和分析，其自动缝制机器人仅为概念机，没有产业应用价值。2016年9月，美国softwareautomation公司宣称制造出了全自动缝制机器人sewbot，并有视频显示其可以自动完成t恤衫的缝制。其基本原理是：将裁片硬化处理，缝制成型后，再用热水溶解掉硬化剂。该方案的缺陷在于：通过硬化处理柔性材料，便于实现抓取和缝制定位等操作；但是，纺织品的水洗过程不可控制，必将产生缩水、熨烫、环保、无法再识别控制等难题。同时，该案例只能缝制t恤衫等近平面化的服装款式，未涉及柔性面料的曲面缝制(如裤子的裆部曲线、上衣的袖窿曲线等)问题。
由此可见，以机器部分或者完全取代人工的构想，技术瓶颈在于柔性材料的特殊性质和曲面缝制如何实现两大问题。全自动缝制机器人技术属于世界柔性材料缝制界最前沿技术，尚未有成熟、稳定、高可靠度的解决方案。
现行服装模板技术，均采用平板式薄型pvc板制作，该型板材厚度适中，便于与缝机压脚、送布系统配合；模板夹持裁片后，通过控制系统在平面范围内移动模板，从而实现自动缝制工作。但是，目前的平面模板技术，只能在平面范围内工作，这主要是由于：1)pvc板材的硬挺度，不能支撑大面积的裁片；2)目前的缝纫机台板形式基本都是平面的。若要实现柔性材料的全自动加工，必然需要实现曲面的自动缝制，而曲面的自动缝制的基础是实现柔性材料裁片的可控制化和柔性材料预成型状态下的3d缝制。
技术实现要素：
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明其中的一个目的是提供一种以曲面模板约束和限制柔性材料的变形，同时与筒形缝纫机配合实现柔性材料的曲面缝制的系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种柔性材料曲面模板全自动缝制系统，包括，曲面组件，其区分为第一层压板和第二层压板，所述第一层压板和第二层压板之间放置柔性材料裁片；移动组件，与所述曲面组件相连接，带动所述曲面组件移动，并与缝纫设备相配合；其中，所述第一层压板和所述第二层压板之间压制的柔性材料裁片，其缝头位置不在所述第一层压板和所述第二层压板之间，露在外面。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的一种优选实施方案，其中：所述曲面组件两端向下弯曲，中间向上拱起，所述曲面组件呈凹陷状的一面与所述移动组件相连接。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的一种优选实施方案，其中：所述移动组件包括安装盘、与所述安装盘后侧连接且能够调节所述安装盘在空间内位置及姿态的调节模块以及用于支撑及安装整个支架的支撑模块；且所述调节模块还包括上调节组件、调节组件以及轴臂；所述上调节组件与所述下调节组件分别设置于所述轴臂的上下两端，且所述上调节组件设置于所述安装盘与所述轴臂的上端之间，所述下调节组件设置于所述支撑模块和所述轴臂下端之间。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的一种优选实施方案，其中：所述上调节组件还包括横轴块、竖轴块以及轴杆，所述横轴块的一端与所述竖轴块前端之间横向轴动连接，另一端与所述安装盘后侧连接；所述竖轴块末端通过所述轴杆与所述轴臂连接。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的一种优选实施方案，其中：所述下调节组件还包括轴套、侧墩块以及限位块，所述轴套套设于所述支撑模块上，所述侧墩块贴合设置于所述轴套的外侧面上，且所述限位块贴合设置于所述侧墩块的外侧面。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的一种优选实施方案，其中：所述安装盘还包括安装面板、加强凸台、轴座以及轴销，所述安装面板上设置至少一安装孔，所述加强凸台设置于所述安装面板后侧面上，所述轴座设置于所述加强凸台表面上，且所述轴销两端贯穿设置于所述轴座上。
本发明的另一个目的是提供了一种以曲面模板约束和限制柔性材料的变形，同时与筒形缝纫机配合实现柔性材料的曲面缝制的方法。
一种柔性材料曲面模板全自动缝制方法，包括柔性材料曲面模板全自动缝制系统，分为几个步骤：
第一步，控制柔性材料；
第二步，精确移动曲面组件；
第三步，所述曲面组件和缝纫设备配合使用，自动缝制。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制方法的一种优选实施方案，其中：所述控制柔性材料，通过移动组件将柔性材料裁片平展在曲面组件上，所述柔性材料裁片夹持在第一层压板和第二层压板之间，完成所述柔性裁片的塑形和硬挺化处理，同时将缝头位置暴露出来。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制方法的一种优选实施方案，其中：所述精确移动曲面组件，通过设定移动组件的运动轨迹，精确所述曲面组件移动的距离。
作为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制方法的一种优选实施方案，其中：多层裁片组合时，沿着所述第一层压板外表面进行裁片拖拉定位操作，夹持住面料的缝头后，第一层压板抽出后重新压住两层面料。
本发明的有益效果：本发明充分利用现有缝制机械设备，无需另外开发高难度的机械设备，实现了柔性材料的曲面缝制，以曲面组件约束和限制柔性材料的变形，与筒形缝纫机配合实现柔性材料的曲面缝制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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它的附图。其中：
图1为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第一个实施例所述曲面组件夹持柔性材料裁片的整体示意图；
图2为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第一个实施例所述曲面组件和所述移动组件相连接的整体结构示意图；
图3为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第二种实施例所述移动组件的整体结构示意图；
图4为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第二种实施例所述调节模块的整体结构示意图；
图5为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第二种实施例所述安装盘的整体结构示意图；
图6为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第二种实施例所述连动杆的整体结构示意图；
图7为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第二种实施例所述连动下轴座的整体结构示意图；
图8为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第二种实施例所述支撑模块的整体结构示意图；
图9为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述磁力锁组件所在位置的结构示意图；
图10为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述磁力锁组件的整体结构示意图；
图11为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述磁力锁组件的爆炸结构示意图；
图12为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述磁力转块组件的整体结构示意图；
图13为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述耐磨环的整体结构示意图；
图14为本本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述轴销的整体结构示意图；
图15为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统第三种实施例所述磁力锁组件的整体剖视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
参照图1和图2，为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的第一个实施例，该实施例中，系统的主体包括曲面组件100和移动组件200，移动组件200与曲面组件100相连接，通过移动组件200控制曲面组件100的移动。
曲面组件100其区分为第一层压板101和第二层压板102，第一层压板101和第二层压板102之间放置柔性材料裁片，且该放置的柔性材料裁片的缝头位置不在第一层压板101和第二层压板102之间，而是露在外面。
移动组件200与曲面组件100相连接，带动曲面组件100移动，并与缝纫设备相配合。
需要说明的是，曲面组件100的第一层压板101和第二层压板102的两端均向下弯曲，中间向上拱起，且曲面组件100呈凹陷状的一面与移动组件200相连接。
较佳的，第一层压板101和第二层压板102由轻质、易塑型、高硬挺度的材料制成，采用简单的加热、定型等方式，即可实现预期的曲面模板形状，根据裁片特性及需要，模板内可以设置防滑砂纸条、起皱泡沫条、起皱量板等。
较佳的，模板板材内含磁性材料或者具有铁镍性材料(或者触点)，可与移动组件200配合，实现两层或者多层曲面组件100的整体可控化移动。
较佳的，移动组件200采用机械手。
在实施柔性材料曲面模板全自动缝制时，将柔性材料裁片夹持于两侧或者多层的曲面组件100内，实现“暂时性”的裁片塑型和形态可控制，同时将缝头位置暴露出来。夹持裁片的曲面组件100由移动组件200控制，移动组件200控制裁片的移动并与缝纫设备相互配合，在移动组件200和缝纫机系统的控制和配合下，曲面组件100单独或者联合其他缝合件，通过简型车或者高台车，从而实现自动缝制。
参照图3～图8，为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：在本实施例中，移动组件200包括安装盘201、调节模块202以及支撑模块203。具体的，安装盘201设置于支架顶端且用于安装、与安装盘201后侧连接且能够调节安装盘201在空间内位置及姿态的调节模块202以及用于支撑及安装整个支架的支撑模块203；且调节模块202还包括上调节组件202a、调节组件202b以及轴臂202c；其中上调节组件202a与下调节组件202b分别设置于轴臂202c的上下两端，且上调节组件202a设置于安装盘201与轴臂202c的上端之间，下调节组件202b设置于支撑模块203和轴臂202c下端之间。进一步的，在本实施例中上调节组件202a还包括横轴块202a-1、竖轴块202a-2以及轴杆202a-3，横轴块202a-1的一端与竖轴块202a-2前端之间横向轴动连接，另一端与安装盘201后侧连接；竖轴块202a-2末端通过轴杆202a-3与轴臂202c连接，且下调节组件202b还包括轴套202b-1、侧墩块202b-2以及限位块202b-3，轴套202b-1套设于支撑模块203上，侧墩块202b-2贴合设置于轴套202b-1的外侧面上，且限位块202b-3贴合设置于侧墩块202b-2的外侧面。
而安装盘201还包括安装面板201a、加强凸台201b、轴座201c以及轴销201d，安装面板201a上设置至少一安装孔，加强凸台201b设置于安装面板201a后侧面上，轴座201c设置于加强凸台201b表面上，且轴销201d两端贯穿设置于轴座201c上。
进一步的，调节模块202还包括连动杆202d，其两端分别与竖轴块202a-2和加强凸台201b相连接，且连动杆202d还包括连动上轴座202d-1、连动下轴座202d-2以及滑动轴杆202d-3；连动上轴座202d-1设置于竖轴块202a-2内，且与滑动轴杆202d-3的上端铰接，连动下轴座202d-2设置于侧墩块202b-2内，且与滑动轴杆202d-3的下端铰接。
其中轴臂202c还包括上轴罩202c-1和下轴罩202c-2，上轴罩202c-1盖合于下轴罩202c-2上构成轴臂202c，且上轴罩202c-1的上、下端均通过轴杆202a-3分别与竖轴块202a-2的末端和侧墩块202b-2轴连接；下轴罩202c-2上、下端通过轴栓202a-4分别与竖轴块202a-2和侧墩块202b-2之间轴连接。
本实施例中支撑模块203还包括至少一延伸臂203a、底座203b以及安装组件203c，轴套202b-1套设于延伸臂203a的一端且能够发生相对转动，延伸臂203a的另一端套设于底座203b上，安装组件203c设置于底座203b的底面，用于底座203b在待安装位置上的固定安装。其中安装组件203c还包括安装杆203c-1、垫片203c-2以及旋转件203c-3，安装杆203c-1一端与底座203b底端连接，另一端与旋转件203c-3连接，垫片203c-2位于旋转件203c-3上。
参照图9～图15，为本发明柔性材料曲面模板全自动缝制系统的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：轴座201c与轴销201d之间能够发生相对的转动，且横轴块202a-1插入轴销201d中限位固定，且二者之间不会发生相对转动，因此安装盘201能够绕着横轴块202a-1进行转动，但如果安装盘201上的显示屏重量过大，且轴销201d与轴座201c之间随着转动次数的增加，抵触面在不断磨损后逐渐变得光滑，摩擦力逐渐减小，因此安装盘201在使用过程中，无法固定在指定位置，微小的振动都会导致安装盘201的下滑，因此在本实施例中与第二个实施例不同之处在于：轴销201d与轴座201c之间还设置磁力锁模块204，正常状态下能够对二者之间相对转动进行锁定，当需要对安装盘201进行空间角度调整时，能够解锁二者之间的相对转动，当调整完成后继续保持对转动的锁定。
参照图9～10，磁力锁模块204包括挡块204a、磁力转块组件204b、导向套筒204c、耐磨环204d以及磁力锁定块204e。具体的，参照图11中为磁力锁模块204的爆炸结构示意图，其安装过程为：首先耐磨环204d套设于轴销201d环外侧面后(耐磨环204d环内侧与轴销201d环外侧固定，不能发生相对转动)，之后轴座201c套设于耐磨环204d外侧面，且轴座201c环内侧与耐磨环204d外侧之间发生阻尼转动，导向套筒204c内嵌入轴销201d中且二者不发生相对转动，进一步，磁力转块组件204b内嵌入导向套筒204c内形成配合，最终最外侧端内挡块204a限位固定。
为了更具体的说明，参照图12，在本实施例中磁力转块组件204b还包括按压块204b-1、磁力转动环204b-2、导向块204b-3以及弹簧204b-4，且导向套筒204c还包括导向滑轨204c-1以及导向限位凸起204c-2。具体的，按压块204b-1、磁力转动环204b-2与弹簧204b-4三者之间依次连接，导向块204b-3设置于磁力转动环204b-2右侧顶端。导向滑轨204c-1为导向套筒204c上通透的槽，且该槽沿导向套筒204c延伸方向包括相对导向套筒204c平行和竖直的方向的结合，因此当磁力转动环204b-2逐渐内嵌入导向套筒204c中时，导向块204b-3进入导向滑轨204c-1中，从而磁力转动环204b-2被导向发生转动，此过程还包括当导向套筒204c逐渐嵌入轴销201d中时，弹簧204b-4抵触轴销201d，从而保证磁力转块组件204b具有恢复复位的趋势。而导向限位凸起204c-2沿导向套筒204c延伸方向平行设置，能够实现导向套筒204c在嵌入轴销201d中无法发生相对转动的限位。
参照图13，本实施例中耐磨环204d还包括阻尼凸起204d-1以及限位凸起204d-2，且轴座201c还包括磁力块槽201c-1以及磁力块轴孔201c-2，同时磁力锁定块204e还包括磁力块轴杆204e-1和阻尼锁定凸起204e-2。具体的，当耐磨环204d内嵌入轴座201c中时，设置于耐磨环204d外表面的阻尼凸起204d-1与设置于轴座201c内表面密集的阻尼密集区之间相对转动产生阻尼配合，磁力锁定块204e设置于磁力块槽201c-1内，且磁力块轴孔201c-2与磁力块轴杆204e-1之间转轴设置，因此磁力锁定块204e位于磁力块槽201c-1内能够发生绕轴转动，即磁力锁定块204e的一端能够向上或向下翘起；正常状态下，设置于磁力锁定块204e内表面的阻尼锁定凸起204e-2与阻尼凸起204d-1相抵触配合，因此耐磨环204d与轴座201c之间不能发生相对转动(即锁定状态)，而当磁力锁定块204e一端向上翘起时，阻尼锁定凸起204e-2与阻尼凸起204d-1之间脱离，不存在相互抵触作用力，因此耐磨环204d与轴座201c之间能够发生相对转动(即解锁状态)。
参照图14，本实施例中轴销201d还包括套筒轴201d-1、轴销外限位槽201d-2、轴销内限位槽201d-3以及轴销螺纹201d-4。具体的，套筒轴201d-1为具有空心的套管结构，轴销外限位槽201d-2与轴销内限位槽201d-3分别设置于套筒轴201d-1的外侧和内侧表面，轴销螺纹201d-4设置于套筒轴201d-1最外侧端。基于上述，此处还具有以下配合关系：耐磨环204d套设于套筒轴201d-1上，二者通过限位凸起204d-2与轴销外限位槽201d-2之间配合锁定，不能发生相对转动，其次导向套筒204c内嵌入套筒轴201d-1中，二者之间通过导向限位凸起204c-2和轴销内限位槽201d-3之间实现锁定，也不能发生相对转动；当完成所有装配后，按压块204b-1被挡块204a限位，通过挡块204a内侧设置的螺纹与轴销螺纹201d-4配合实现。
参照图15所示为本实施中磁力锁模块204的剖视结构示意图，其实现锁定和解锁的过程大致为：当完成磁力锁模块204部件按上述配合关系，且左右对称安装后，磁力锁定块204e位于磁力转块组件204b的上方，此处需要说明的是磁力锁定块204e与磁力转块组件204b均带有磁力，且磁力转块组件204b上依次分布有与磁力锁定块204e磁力相反和相同极性的磁力，通过设置磁力转块组件204b上极性磁力分布的范围，控制锁定和解锁的范围。锁定状态下时，弹簧204b-4处于正常状态(不被压缩)，此时磁力锁定块204e与磁力转块组件204b上下分布是异相磁极，二者存有吸引力，因此阻尼锁定凸起204e-2与阻尼凸起204d-1在磁力作用下相互抵触实现锁定。解锁状态下，通过手动按压上述按压块204b-1，即压缩弹簧204b-4，此时磁力转动环204b-2逐渐内嵌入导向套筒204c中，导向块204b-3进入导向滑轨204c-1中，从而磁力转动环204b-2被导向发生转动，由于磁力转块组件204b上依次分布有与磁力锁定块204e磁力相反和相同极性的磁力，从而转动至二者具有相同磁极时，在斥力作用下，磁力锁定块204e发生轴转动一端向上翘起，阻尼锁定凸起204e-2与阻尼凸起204d-1脱离，完成解锁。此处需要说明的是，本实施例两端对称设置的目的是为了实现单侧无法解锁，需通过两端同时按压上述按压块204b-1时，才能实现对弹簧204b-4的压缩，方能解锁。因此在按压块204b-1与磁力转动环204b-2之间还设置了卡位弹簧204b-5，且满足弹簧204b-4的弹力大于卡位弹簧204b-5的弹力，当单侧按压时，卡位弹簧204b-5会被压缩，弹簧204b-4不被压缩，但当两侧同时按压时，卡位弹簧204b-5不在受力，此时两端对称的弹簧204b-4受力压缩后，实现解锁。
本发明还提供了一种柔性材料曲面模板全自动缝制方法，利用上述的系统完成下面的三个步骤：
第一步，控制柔性材料；
第二步，精确移动曲面组件100；
第三步，曲面组件100和缝纫设备配合使用，自动缝制。
需要说明的是，控制柔性材料是以移动组件200将都行材料裁片平展在曲面组件100的第一层压板101和第二层压板102上，且将柔性材料的裁片夹持在第一层压板101和第二层压板102之间，完成柔性裁片的塑形和硬挺化处理，同时将缝头位置暴露出来。
较佳的，多层裁片组合时，沿着所述第一层压板101外表面进行裁片拖拉定位操作，夹持住面料的缝头后，第一层压板101抽出后重新压住两层面料。
在外置的移动组件200的控制下，曲面组件100做移动或转动动作时，曲面组件100的第一层压板101和第二层压板102之间通过摩擦力限制裁片的滑行，通过第一层压板101和第二层压板102之间的电磁吸附力或者软磁条吸附力控制裁片可能的皱缩和变形倾向。
曲面组件100与缝机配合实现自动化缝制，需要由移动组件200精准控制曲面组件100的运动轨迹，确保缝制和缝合动作的准确性。曲面组件100和缝机配合工作，可能的机械控制方式有：曲面组件100相对固定，移动组件200带动缝纫机沿着做缝移动；缝纫机相对固定，移动组件200带动曲面组件100(内含裁片)进行移动；移动组件200和曲面组件100均进行适当的移动。
柔性材料裁片被夹持于两层或者多层曲面组件100内，实现“暂时性”的裁片塑型和形态可控制，同时将缝头位置暴露出来；夹持裁片的曲面组件100由外置移动组件200控制，移动组件200控制裁片的移动并与缝纫设备相互配合；在移动组件200和缝纫机系统的控制和配合下，曲面组件100单独或者联合其它缝件，通过筒型车或者高台车，从而实现自动缝制。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。