CN103019156B - 一种自动裁床裁刀转角控制方法 - Google Patents
一种自动裁床裁刀转角控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种自动裁床裁刀转角控制方法,包括步骤:设定裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α(α>0);当裁刀需要转角时,如果转角角度β(β>0)大于额定角度α,则执行不抬刀直接旋转切割;如果转角角度β(β>0)小于额定角度α,则裁刀旋转α/2角度,此时角度γ=β+α/2大于α值,则执行不抬旋转切割转角;如果角度γ小于额定角度α,则裁刀再次旋转α/4角度,然后直接执行不抬刀旋转切割转角。采用本发明的方法,裁刀不抬刀转角,实现了连续切割,解决了裁刀抬刀转角过大,容易引起切割定位不准,布料浪费的问题,提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明属于服装加工设备自动裁床技术领域,具体涉及一种自动裁床裁刀转角控制方法。
背景技术
自动裁床是服装CAM设备当中的高端产品,它利用服装CAD系统中的款式设计、样板设计、放码、排料等数字化信息,控制自动生产制造系统,实现多层衣片自动裁剪。
有关自动裁床的相关技术在中国专利文献(专利申请号201020234741.3、201120115281.7、201010022892.7、201010133261.2)中已有披露。但是在这些现有技术中并没有涉及裁刀转角的控制方法,因此如何控制自动裁床裁刀转角的方法,则是有待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自动裁床裁刀转角控制方法。
本发明的一种自动裁床裁刀转角控制方法,依次包括下列步骤:
(1)设定裁刀的运动坐标系设置为X轴、Y轴、M轴,以及旋转轴C轴,由4个伺服电机分别控制各轴的运动,裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α(α>0);
(2)工作过程中,当裁刀需要转角时,如果转角角度β(β>0)小于步骤(1)中设定额定角度α,则执行(3),否则执行(6);
(3)裁刀刀尖运动到转角点,C轴旋转α/2角度,判断此时角度γ=β+α/2是否大于α值;
(4)如果(3)判断为是,则执行(6);
(5)如果(3)判断为否,C轴再旋转α/4角度,然后直接执行(6);
(6)裁刀刀尖运动到转角点,旋转C轴,同时移动X轴、Y轴,保持裁刀刀尖始终在转角后的路径上,刀尾在转角前的路径上,直至刀尖和刀尾都在转角后的路径上。
本发明的自动裁床裁刀转角控制方法, 其中,C轴在旋转时,设定顺时针旋转为正向,逆时针旋转为负向:
若正向旋转时,则转角后的角度等于在原角度的基础上,加上旋转角度;
若负向旋转时,则转角后的角度等于在原角度的基础上,减去旋转角度。
本发明的自动裁床裁刀转角控制方法,其中,额定角度α的数值随着裁刀刀身的宽度、布料的材料和多层布料叠放后的总厚度不同而变化。
本发明的一种自动裁床裁刀转角控制方法,控制方法的控制系统分别由四个交流伺服电机(X轴电机、Y轴电机、M轴电机,以及旋转轴C轴电机),四个电机分别由4个交流伺服驱动器(X轴交流伺服驱动器、Y轴交流伺服驱动器、M轴交流伺服驱动器,以及旋转轴C轴交流伺服驱动器)控制裁刀各坐标轴的运动。
根据裁刀刀身的宽度、布料的材料和布料的厚度,设定裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α(α>0)。在工作过程中,当裁刀需要旋转角度β(β>0)时,所述转角控制方法,包括下列步骤:
首先要判断β是否大于α,如果β大于α(含等于),则执行不抬刀转角;
如果β小于α,则当裁刀刀尖运动到转角点时,旋转轴C轴旋转α/2角度,同时移动X轴、Y轴,始终保持裁刀刀尖相对裁割布面位置不变,转角后的角度γ=β+α/2;
如果γ小于α,则C轴再旋转α/4角度,然后直接执行不抬刀转角;
如果γ大于α,则直接执行不抬刀转角。
不抬刀转角过程为:当裁刀刀尖切割刀转角点时,通过旋转轴C轴的旋转,同时移动X轴、Y轴,使裁刀刀尖始终保持在转角后的路径上,裁刀刀尾始终保持在转角前的路径上,直至刀尖和刀尾都在转角后的路径上,此次裁刀转角结束;
旋转方向有系统控制核心微控制器控制,设定顺时针旋转为正向,逆时针旋转为负向。设初始角度为θ,若正向旋转β角度时,则转角后的角度等于在原角度的基础上,加上旋转角度,也即是θ+β;若负向旋转时,则转角后的角度等于在原角度的基础上,减去旋转角度,也即是θ-β。
额定角度α的确定一般按如下规则设置:如果裁刀刀身越长,α越小;如皮革、麻布等粗糙、生硬布料,α设置较大,棉布、化纤类α设置较小;布料叠放后的总厚度越大,α设置越小。
针对现有技术中存在裁刀拐角时,裁刀经常需要强制抬起,然后再插入裁割,裁割过程经常停顿不连贯,转角时角料浪费严重的问题,本发明提供了一种自动裁床裁刀转角控制方法。采用本发明的方法,裁刀不抬刀转角,实现了连续切割,解决了裁刀抬刀转角过大,容易引起切割定位不准,布料浪费的问题,提高了工作效率。
附图说明
图1是表示自动裁床裁刀转角控制结构示意图;
图2是表示本发明自动裁刀转角控制方法的流程图;
图3是表示本发明自动裁刀转角方向判断流程图。
具体实施方式
本发明将结合实施例参照附图进行详细说明,以便对本发明的目的,特征及优点进行更深入的理解。如图1所示,裁刀转角控制系统包含微控制器1,逻辑控制器2,速度位置控制电路3,数字信号处理器4,X轴驱动器5,X轴电机6,Y轴驱动器7,Y轴电机8,M轴驱动器9,M轴电机10,C轴驱动器11,C轴电机12,信号转换电路13,信号采集电路14,工作台15,裁刀16。微控制器1通过CAN总线与逻辑控制器2和速度位置控制电路3接口。CAN总线上有控制、地址、数据信号,通过CAN总线,微控制器1分别向逻辑控制器2和速度位置控制电路3发送工作指令,由逻辑控制器2判断后输出具体工作逻辑指令给速度位置控制电路3,由速度位置控制电路3判断来自微控制器1和逻辑控制器2的指令是否一致,如果判断结果为是,则执行指令,如果判断结果为否,则不执行。速度位置控制电路3将来自微控制器1和逻辑控制器2的指令传输给相应的驱动控制器(X轴驱动器5,Y轴驱动器8,M轴驱动器9,C轴驱动器11),驱动控制器包含位置控制、电流控制、速度控制三个部分,驱动控制器依次将位置控制、电流控制、速度控制提供给各电机(X轴电机6,Y轴电机8,M轴电机10,C轴电机12)。在实际工作中,X轴电机6,Y轴电机8,M轴电机10,C轴电机12往往需要同步联动工作。同步联动指令由微控制器1发出,经逻辑控制器2将工作指令分解后,速度位置控制电路3执行具体工作过程。速度位置控制电路3此时需要控制一个四维运动:水平方向运动、竖直方向裁割布料运动和裁刀裁割方向运动。水平方向运动主要由X轴电机6,Y轴电机8带动裁床工作台15完成,使之进行横向和纵向移动,X轴电机6,Y轴电机8合成方向即为水平面的裁割方向;竖直方向裁割布料运动由M轴电机10带动裁刀16完成上下切割布料;裁刀裁割方向运动通过控制C轴电机12来调节裁刀16刀身的方向的控制。工作时,水平面上的裁割方向应与裁刀16刀身方向保持一致,如果不一致,则通过信号采集电路14调整,否则容易损坏裁刀,浪费布料,甚至整个切割材料不符合设计要求。信号采集电路14包含两部分功能:一是采集裁刀旋转角度是否到位,二是判断裁刀16刀身是否与水平运动方向一致。然后将采集的模拟信号数据发送给信号转换电路13,经信号转换电路13把模拟信号量化后,传输给数字信号处理器4,数字信号处理器4与微控制器1互相通信后,微控制器1给数字信号处理器4一明确处理方案,数字信号处理器4将处理方案处理后经微控制器1。如果裁刀旋转角度不到位,则微控制器1分别向逻辑控制器2和速度位置控制电路3发送要求调整裁刀16刀身角度的工作指令,速度位置控制电路3向C轴驱动器11下达微控制器1的指令,最好由C轴电机12来调整裁刀16刀身的角度。裁刀16刀身不与水平运动方向一致,微控制器1根据采集信号,判断是裁刀16旋转角度的问题,还是水平运动的问题,或者两者均有问题,根据判断结果,分别向逻辑控制器2和速度位置控制电路3发送要求调整工作指令,速度位置控制电路3向(X轴驱动器5,Y轴驱动器8,C轴驱动器11下达微控制器1的相应指令,最好由X轴电机6,Y轴电机8,C轴电机12完成对应的调整工作。
如图2所示,步骤21为裁床系统处在正常工作状态。步骤22为系统设置不抬刀转角的额定角度α。步骤23为正常工作状态下,判断是否有有转角动作请求,如果判断结果为没有转角动作请求,则保持原有状态,继续工作,也即是没有转角请求,就是继续沿直线切割,不做任何转角动作;如果判断结果是有转角动作请求,则执行步骤24 。如果请求转角角度为β,则步骤24判断转角角度β是否大于步骤22中设定的不抬刀转角角度α如果判断结果为是,则直接执行步骤26不抬刀转角裁割;如果判断结果为否,如果判断结果为否,则执行步骤25。步骤25中,当裁刀刀尖运动到转角点时,旋转轴C轴旋转α/2角度,同时移动X轴、Y轴,始终保持裁刀刀尖相对裁割布面位置不变,转角后的角度γ=β+α/2。步骤25执行完毕后,步骤27再次判断旋转后的角度γ是否大于额定角度α,如果判断结果为否,则执行步骤29;如果判断结果为是,则执行步骤26不抬刀转角裁割。步骤29中,旋转轴C轴旋转α/4角度,同时移动X轴、Y轴,始终保持裁刀刀尖相对裁割布面位置不变。步骤29完成后,直接执行步骤26不抬刀转角裁割。步骤26不抬刀转角裁割执行过程为:当裁刀刀尖切割刀转角点时,通过旋转轴C轴的旋转,同时移动X轴、Y轴、M轴,始终保持四周联动,使裁刀刀尖始终保持在转角后的路径上,裁刀刀尾始终保持在转角前的路径上。步骤28主要是判断步骤26转角是否完成,如果判断结果为否,则继续步骤26的工作;如果判断结果为是,则此次转角结束。步骤28判断的标准是刀尖和刀尾都在转角后的路径上,如果裁刀刀身的方向与设定转角后方向一致,即可判断转角结束。
图2中只判断了旋转角度的绝对值,没有判断旋转角度的相对值,即是没有判断旋转方向,具体旋转方向依据图3进行。
如图3所示,步骤31转角前设初始角度θ,步骤32系统需要转角,旋转角度为β。步骤33判断旋转方向,旋转方向有系统控制核心微控制器控制,设定顺时针旋转为正向,逆时针旋转为负向,如果判断结果为顺时针,则执行步骤34,如果判断旋转方向为逆时针,则执行步骤35。步骤34为顺时针旋转,旋转后角度γ等于在原角度的基础上,加上旋转角度,也即是γ=θ+β。步骤35为逆时针旋转,旋转后角度γ等于在原角度的基础上,加上旋转角度,也即是γ=θ-β。
在图2中,步骤24的旋转方向根据核心微控制器发出角度的符号判断,如果微控制器发出旋转角度大于零,表示正向旋转,也即是顺时针转角;如果微控制器发出旋转角度小于零,表示负向旋转,也即是逆时针旋转。步骤25,步骤26,步骤29的旋转方向与步骤24方向一致。因此,实际工作过程中,只需要判断步骤24的旋转方向,余下该旋转过程的方向与步骤24保持一样,只到此次旋转结束。
在图2中,步骤22额定角度α根据不同的工作环境和工作状态来设置。一般而言,额定角度α的大小根据裁刀刀身的宽度、布料的材料和布料的厚度不同而变化,如果裁刀刀身越长,α越小;如皮革、麻布等粗糙、生硬布料,α设置较大,棉布、化纤类α设置较小;布料叠放后的总厚度越大,α设置越小。额定角度α的值需要经过多次此测试,把测试结果保存在微控制器内置存储器中。
Claims (3)
1.一种自动裁床裁刀转角控制方法,其特征在于:所述控制方法依次包括下列步骤:
(1)设定裁刀的运动坐标系设置为X轴、Y轴、M轴,以及旋转轴C轴,由4个伺服电机分别控制各轴的运动,裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α,其中,α>0;
(2)工作过程中,当裁刀需要转角时,如果转角角度β小于步骤(1)中设定额定角度α,则执行步骤(3),否则执行步骤(6),其中,β>0;
(3)裁刀刀尖运动到转角点,C轴旋转α/2角度,判断此时角度γ=β+α/2是否大于α值;
(4)如果步骤(3)判断为是,则执行步骤(6);
(5)如果步骤(3)判断为否,C轴再旋转α/4角度,然后直接执行步骤(6);
(6)裁刀刀尖运动到转角点,旋转C轴,同时移动X轴、Y轴,保持裁刀刀尖始终在转角后的路径上,刀尾在转角前的路径上,直至刀尖和刀尾都在转角后的路径上。
2.根据权利要求1所述的自动裁床裁刀转角控制方法,其特征在于:所述C轴,在旋转时,设定顺时针旋转为正向,逆时针旋转为负向:
若正向旋转时,则转角后的角度等于在原角度的基础上,加上旋转角度;
若负向旋转时,则转角后的角度等于在原角度的基础上,减去旋转角度。
3.根据权利要求1所述的自动裁床裁刀转角控制方法,其特征在于:所述的额定角度α,额定角度α的数值随着裁刀刀身的宽度、布料的材料和多层布料叠放后的总厚度不同而变化。
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