CN103071927A - 基于多激光模切装置的图案模切系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多激光模切装置的图案模切系统和方法，包括至少两个激光模切装置、控制单元、编码器、胶辊和模切平台，所述的至少两个激光模切装置并行排列在所述模切平台的上方，并且每个激光模切装置都分别与所述控制单元相连；所述控制单元根据预置的模切图案将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切；编码器将能够使所述模切平台运动的胶辊的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元，然后所述控制单元分别控制每个激光模切装置的模切速度。因此，本发明能够大幅提高模切图案的加工效率和速度。

Description

基于多激光模切装置的图案模切系统和方法

技术领域

本发明涉及加工技术领域，特别是指一种基于多激光模切装置的图案模切系统和方法。

背景技术

随着加工业的不断发展，人们对加工过程中的技术要求也在不断地提高，在印刷、皮革制作、产品包装等等都广泛应用了激光模切。

在现有的技术中，尤其是对于宽幅面料的加工生产，模切的加工效率和速度都非常低、加工能力较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于多激光模切装置的图案模切系统和方法，能够大幅提高模切图案的加工效率和速度。

基于上述目的，本发明还提供了一种基于多激光模切装置的图案模切系统，包括至少两个激光模切装置、控制单元、编码器、胶辊和模切平台，所述的至少两个激光模切装置并行排列在所述模切平台的上方，并且每个激光模切装置都分别与所述控制单元相连；

所述控制单元根据预置的模切图案将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切；编码器将能够使所述模切平台运动的胶辊的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元，然后所述控制单元分别控制每个激光模切装置的模切速度。

可选地，所述的控制单元包括模切控制模块和编码控制模块，所述的模切控制模块将模切的图案进行分块和位置设置；所述的编码控制模块接收所述编码器传送的脉冲信号，并且将脉冲信号转换成编码控制电信号传送给所述的激光模切装置。

进一步地，所述的模切控制模块包括模切形状控制模块和模切位置控制模块，所述的模切形状控制模块接收到预置的模切形状信息，将要在模切面料上模切出来的图案进行分块，将各个分块图案的信息转换成模切形状控制电信号并传送给相对应的各个激光模切装置；所述的模切位置控制模块接收预置在所述模切平台上的模切位置信息，并将其转换成模切位置信息控制电信号并传送给相对应的各个激光模切装置。

进一步地，所述模切形状控制模块将模切图案分配到相应的所述激光模切装置，采用在模切物料横向宽度范围内，安排的模切图案个数除以所述激光模切装置个数，其结果不为整数，则要将多出的模切图案进行分块模切。

进一步地，所述控制单元根据预置的模切图案将模切物料分块，采用对称或者切割行程长度平衡原则。

进一步地，所述的至少两个激光模切装置并行排列在所述模切平台的上方，设置在距离模切物料10cm-20cm的上方。

基于上述目的本发明提供的基于多激光模切装置的图案模切方法，包括以下步骤：

检测模切物料在激光束模切区域内；

设置与模切平台运行速度相适应的模切速度；以及

根据预置的模切形状信息和模切位置信息，将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切。

可选地，在进行检测模切物料是否在激光束模切区域内时，使用颜色传感器通过捕获模切物料与模切平台的颜色差别，来判断模切物料是否处于激光模切的范围之内；

在设置与模切平台运行速度相适应的模切速度时，通过编码器将能够使所述模切平台运动的胶辊的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元，然后控制单元分别控制每个激光模切装置进行模切。

可选地，所述将模切物料进行图案分块，采用在模切物料横向宽度范围内，安排的模切图案个数除以所述激光模切装置个数，其结果不为整数，则取余数，并且将多出的模切图案进行分块模切。

进一步地，将模切物料进行图案分块，采用对称或者切割行程长度平衡原则。

从上面所述可以看出，本发明提供的基于多激光模切装置的图案模切系统和方法，通过控制单元根据预置的模切图案将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切，进而多个激光模切装置协同进行模切一个图案。因此，本发明显著提高了对于宽幅面料模切的速度和效率，同时精准性很高。

附图说明

图1为本发明实施例基于多激光模切装置的图案模切系统的结构示意图；

图2为本发明实施例模切图案为六边形的一分为二激光模切轨迹的示意图；

图3为本发明实施例模切图案为六边形的一分为三激光模切轨迹的示意图；

图4为本发明实施例基于多激光模切装置的图案模切方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参阅图1所示，为本发明实施例基于多激光模切装置的图案模切系统的结构示意图，所述基于多激光模切装置的图案模切系统包括：至少两个激光模切装置102、控制单元101、编码器105和模切平台103，所述的至少两个激光模切装置102并行排列在模切平台103的上方，并且每个激光模切装置102都分别与控制单元101相连；其中，所述控制单元101根据预置的模切图案将模切物料横向划分成不重叠的区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置102。

所述模切平台103设置有胶辊104，所述控制单元通过控制胶辊的转动来牵引模切平台，从而带动模切物料的运动。编码器105将能够使所述模切平台103运动的胶辊104的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元101，然后所述控制单元101分别控制每个激光模切装置进行模切102。

在本发明的实施例中，每个激光模切装置102都是相同的设置，设置在距离模切物料可以为10cm-20cm的上方，较佳地，在10cm-13cm之间，或在13cm-16cm之间，或在16cm-20cm之间。其中，离模切物的距离高了，一束激光模切扫描范围就大，需要激光模切装置102的功率也就大；距离低了，一束激光模切扫描范围小，需要的激光模切装置102功率就小。因此优选地，所述至少两个的激光模切装置102固定在模切物料上方约15cm处。

模切物料有一定的宽度，每个激光模切装置102并行排列，分别进行切割。较佳地，在模切的过程中设置模切物料运动方向与激光模切装置102排列方向互相垂直，这样激光模切装置102模切起来更容易控制。

在本发明的一个实施例中，所述的控制单元101包括模切控制模块和编码控制模块。模切控制模块还包括模切位置控制模块和模切形状控制模块。

其中，所述的模切位置控制模块接收预置在模切平台上的模切位置信息，并将其转换成模切位置信息控制电信号，然后将各个分块图案的位置电信号传送给相应的激光模切装置。

另外，模切形状控制模块接收到预置的模切形状信息，将要在模切物料上模切出来的图案进行分块。将各个分块图案的信息转换成模切形状控制电信号，然后将各个分块图案的电信号传送给相对应的激光模切装置102。根据实际的需要，可以单独为每台激光模切装置102设定相同或不同的模切图案，也可以把一个模切图案分块设计给两个或多个激光模切装置102。

优选地，所述模切形状控制模块将模切图案分配到相应的激光模切装置102的分配方法如下：首先，在模切物料横向宽度范围内，如果安排的模切图案个数A除以激光模切装置102的个数B，其结果不为整数，则要将多出的模切图案进行分块模切。即取余数R：R=A%B，若R=1，表明一个模切图案需要分块；若R=2表示两个模切图案需要分块，以此类推。最后，在模切任务安排时分成块的图案应该分别分配给相邻的激光模切装置102，以利于分块模切作业的实施。

在本发明的一个实施例中，需要分块模切的图案采用对称或者切割行程长度平衡原则设计，可以将其二等分，或三等分及多等分，并把分块切割任务发送给参与相应分块模切的激光模切装置102。优选地，以两个或三个激光模切装置102来协同模切一个图案，这样比起一个激光模切装置102模切相同图案的速度要明显提高。分块的方法采用对称方式进行，例如将模切图案分为左右对称的两块，或左、中、右三块，这样可以很好地以保证了参与分工模切的每台激光模切装置102的模切轨迹长度的基本相近。

为了更加有效地说明本发明基于多激光模切装置的图案模切装置的分块模切，分别以将模切图案分成两块和三块为例进行说明。在本发明的一个实施例中，基于多激光模切装置的图案模切系统包括三个激光模切装置102，依次并行排列在模切平台103上方。在实际模切的图案中多为左右对称图案，分块时采用对称方式进行，将模切图案分为左右对称的两块，以保证每台激光模切装置102的模切轨迹长度的基本均衡。如图2所示，模切图案为六边形，边沿为激光模切轨迹，以对称方式将该模切轨迹二等分为左、右两个区域，其中I区边沿分给左边的激光模切装置102（在图1中所示）模切，II区边沿分给右边的激光模切装置102（在图1中所示）模切。

在本发明的另一个实施例中，三台激光模切装置102分块模切一个图案的情形。如图3所示，模切图案六边形边沿为激光模切轨迹，将轨迹图案分为左、中、右三块，其中I区边沿分给左边的激光模切装置102（在图1中所示）模切，II区边沿分给中间的激光模切装置102（在图1中所示）模切，III区边沿分给右边的激光模切装置102（在图1中所示）模切。

在本发明的实施例中，所述的编码控制模块可以接收编码器105传送的脉冲信号，并且将脉冲信号转换成编码控制电信号传送给激光模切装置102。其中，编码器105可以安装在模切平台103的胶辊104上，编码器105检测到胶辊104运动的角速度，并且将胶辊104的角速度转换为脉冲信号。

激光模切装置102包括激光器和振镜，振镜设置在激光器与模切物料之间，每个激光模切装置102在模切形状控制模块和模切位置控制模块的控制下，根据编码控制电信号以与模切平台103运行速度相适应的模切速度进行模切。激光器本身固定不动，是模切物料在胶辊104的牵引下向前运动（图1中所示的方向），激光器根据预先设置的图案，发射激光在模切物料上切割出图案，发射的激光在振镜的控制下，每个激光器扫描模切的速度可以不一样的，速度有快有慢，但必须在同一个模切周期内完成各自的图形模切，以便整体步调一致。

所述的基于多激光模切装置的图案模切系统还包括传感器，传感器可以检测到模切物料是否在模切平台103的激光束模切区域内。较佳地，采用颜色传感器，通过捕获模切物料与模切平台103的颜色差别，来判断模切物料是否处于激光模切的范围之内。优选地，颜色传感器安装在模切平台103上，并且设置在能够使得模切物料先通过颜色传感器的位置，然后再通过激光模切位置。在模切物料通过颜色传感器和激光模切位置两者之间的时间差，正好用于颜色传感器把检测到的模切物料信息传送到控制单元101，最后控制单元101向激光模切装置102发送模切指令。

还需要说明的是，为了保证两台或者两台以上的激光模切装置102模切图案的准确交汇，针对参与将一个模切图案分块模切的激光模切装置102，可以通过预模切的实验校正方法，找到左右两束激光的最佳交汇位置，解决分块模切的图案在纵向即模切物料运行方向的错动，以及横向即垂直与运动方向的错动，保证分块模切图形的拼接准确，对各个分块图案的激光模切轨迹的交汇位置进行校对，形成完整的模切轨迹。

为了保证模切作业的自动化，还可以在基于多激光模切装置的图案模切系统中设置传送平台，用于运送模切物料到模切平台。较佳地，为了方便控制，传送平台可以依靠电机传动，带动模切物料匀速运动。

另外在一个模切周期内，每台激光模切装置的模切图案可以在控制单元中设计，也可以直接将设计好的模切图案通过终端设备传送给控制单元。本发明模切的物料可以是不干胶、皮革、聚氯乙烯、纸张、柔性材料等非金属面料。各个激光模切装置的功率、工作频率以及模切的深度都可以进行调节。

参阅图4所示，为本发明实施例基于多激光模切装置的图案模切方法的流程示意图，包括：

步骤401，检测模切物料在激光束模切区域内：在进行模切之前，要确保模切物料是已经设置在激光束可以模切的区域内。具体实现过程如下：

在本发明的一个实施例中，可以通过传感器检测到模切物料是否已经在激光束模切区域内，其中所述传感器采用颜色传感器，通过捕获模切物料与模切平台的颜色差别，来判断模切物料是否处于激光模切的范围之内。

优选地，颜色传感器安装在模切平台上，并且设置在能够使得模切物料先通过颜色传感器的位置，然后再通过激光模切位置。在模切物料通过颜色传感器和激光模切位置两者之间的时间差，正好用于颜色传感器把检测到的模切物料信息传送到控制单元，最后控制单元向激光模切装置发送模切指令。

步骤402，设置与模切平台运行速度相适应的模切速度。具体实施过程如下：

在本发明的另一个实施例中，所述模切平台设置有胶辊，所述控制单元通过控制胶辊的转动可以牵引模切平台，从而带动模切物料的运动。编码器将能够使所述模切平台运动的胶辊的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元，然后控制单元分别控制每个激光模切装置进行模切。每个激光模切装置扫描模切的速度可以不一样，速度有快有慢，但必须在同一个模切周期内完成各自的图形模切，以便整体步调一致。

步骤403，根据预置的模切形状信息和模切位置信息，将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切。具体实施过程如下：

在本发明实施例中，根据预置的模切形状信息，将模切物料进行图案分块，是通过所述控制单元的模切形状控制模块接收预置的模切形状信息，将要在模切物料上模切出来的图案进行分块。将各个分块图案的信息转换成模切形状控制电信号，然后将各个分块图案的电信号传送给相对应的激光模切装置。

较佳地，需要分块模切的图案采用对称或者切割行程长度平衡原则设计。可以将其二等分，或三等分及多等分，并把分块切割任务发送给参与相应分块模切的激光模切装置。多个激光模切装置协同模切一个图案，相较之一个激光模切装置模切相同的图案的速度要明显提高。

优选地，所述模切形状控制模块将模切图案分配到相应的激光模切装置的分配方法如下：首先，在模切物料横向宽度范围内，如果安排的模切图案个数A除以激光模切装置的个数B，其结果不为整数，则要将多出的模切图案进行分块模切。即取余数R：R=A%B，若R=1，表明一个模切图案需要分块；若R=2表示两个模切图案需要分块，以此类推。最后，在模切任务安排时分成块的图案应该分别分配给相邻的激光模切装置102，以利于分块模切作业的实施。

另外，在本发明的一个实施例中，通过所述控制单元的模切位置控制模块接收预置在模切平台上的模切位置信息，并将其转换成模切位置信息控制电信号，然后将各个分块图案的位置电信号传送给相应的激光模切装置。

值得说明的是，本发明所述的基于多激光模切装置的图案模切系统和方法模切的可以是单张的，也可以是卷对卷的物料。其中卷对卷的物料是指很长的模切物料，物料两头可以分别缠绕在两根相对位置固定的、由电机带动的放卷胶辊和收卷胶辊上。放卷胶辊和收卷胶辊配合转动，可以放卷胶辊正转、收卷胶辊反转，也可以放卷胶辊反转、收卷胶辊正转。缠绕过程中收卷胶辊拉住模切物料向一个固定方向移动，当经过模切平台的激光模切区域时，可以根据上面所述的工作过程完成模切。

从上面的描述可以看出，本发明所述的基于多激光模切装置的图案模切系统和方法创造性地提出了将模切图案进行分块，并且分配给多个激光模切装置进行模切，从而多个激光模切装置协同模切一个图案，模切效率得到了显著地提高；采用模切图案个数除以激光模切装置的个数并取余数的方法，将分块模切图案分配到相应的激光模切装置，使得多个激光模切装置协同模切一个图案能够实现；同时对需要分块模切的图案采用对称或者切割行程长度平衡原则，保证了参与分工模切的每台激光模切装置的模切轨迹长度的基本相近；本发明通过预模切的实验方法进行校正，找到左右两束激光的最佳交汇位置，保证分块模切图形的拼接准确，极大提高了基于多激光模切装置的图案模切系统和方法的实施精准性；本发明可以给每个激光模切装置分配相同或不同的完整图案进行一起模切；而且，当模切图案的个数多于设置的激光模切装置的个数时，可以将多出的图案进行分块并分别分配给相邻的激光模切装置来协同进行模切，从而大幅度地提高了激光模切装置的利用率，设置少量的激光模切装置就能够完成大量的模切工作；还有设置的传送平台可以方便的控制模切物料的自动化传输；最后，整个所述的基于多激光模切装置的图案模切系统和方法简便、结构紧凑、易于实现。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于多激光模切装置的图案模切系统，其特征在于，包括至少两个激光模切装置、控制单元、编码器、胶辊和模切平台，所述的至少两个激光模切装置并行排列在所述模切平台的上方，并且每个激光模切装置都分别与所述控制单元相连；

所述控制单元根据预置的模切图案将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切；编码器将能够使所述模切平台运动的胶辊的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元，然后所述控制单元分别控制每个激光模切装置的模切速度。

2.根据权利要求1所述的图案模切系统，其特征在于，所述的控制单元包括模切控制模块和编码控制模块，所述的模切控制模块将模切的图案进行分块和位置设置；所述的编码控制模块接收所述编码器传送的脉冲信号，并且将脉冲信号转换成编码控制电信号传送给所述的激光模切装置。

3.根据权利要求2所述的图案模切系统，其特征在于，所述的模切控制模块包括模切形状控制模块和模切位置控制模块，所述的模切形状控制模块接收到预置的模切形状信息，将要在模切面料上模切出来的图案进行分块，将各个分块图案的信息转换成模切形状控制电信号并传送给相对应的各个激光模切装置；所述的模切位置控制模块接收预置在所述模切平台上的模切位置信息，并将其转换成模切位置信息控制电信号并传送给相对应的各个激光模切装置。

4.根据权利要求3所述的图案模切系统，其特征在于，所述模切形状控制模块将模切图案分配到相应的所述激光模切装置，采用在模切物料横向宽度范围内，安排的模切图案个数除以所述激光模切装置个数，其结果不为整数，则要将多出的模切图案进行分块模切。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的图案模切系统，其特征在于，所述控制单元根据预置的模切图案将模切物料分块，采用对称或者切割行程长度平衡原则。

6.根据权利要求5所述的图案模切系统，其特征在于，所述的至少两个激光模切装置并行排列在所述模切平台的上方，设置在距离模切物料10cm-20cm的上方。

7.一种基于多激光模切装置的图案模切方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测模切物料在激光束模切区域内；

设置与模切平台运行速度相适应的模切速度；以及

根据预置的模切形状信息和模切位置信息，将模切物料横向划分成不重叠区域，同时将模切图案分块，并且将各个分块图案分别发送给对应于不同区域的激光模切装置进行模切。

8.根据权利要求6所述的图案模切方法，其特征在于，在进行检测模切物料是否在激光束模切区域内时，使用颜色传感器通过捕获模切物料与模切平台的颜色差别，来判断模切物料是否处于激光模切的范围之内；

在设置与模切平台运行速度相适应的模切速度时，通过编码器将能够使所述模切平台运动的胶辊的角速度转换为脉冲信号并传输给控制单元，然后控制单元分别控制每个激光模切装置进行模切。

9.根据权利要求6所述的图案模切方法，其特征在于，所述将模切物料进行图案分块，采用在模切物料横向宽度范围内，安排的模切图案个数除以所述激光模切装置个数，其结果不为整数，则取余数，并且将多出的模切图案进行分块模切。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的图案模切方法，其特征在于，将模切物料进行图案分块，采用对称或者切割行程长度平衡原则。

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