CN104328643B - 自动裁剪机及其机头控制方法 - Google Patents

Abstract

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机头控制方法。本发明中，在机头上安装有距离感应器，该距离感应器用于获取机头所处位置与其垂直下方感应面之间的距离，而自动裁剪机设有控制器和上下运动机构，控制器与距离感应器连接，控制器用于将距离感应器获取的距离与预设距离进行比较，若两者不相等，则产生控制信号，控制上下运动机构调整机头的上下位置，直到距离感应器获取的距离等于预设距离。通过距离感应器获取机头与裁剪台面之间的距离，而上下运动机构可以调整机头的上下位置，使得机头可以跟随裁剪台面运动，从而提升加工效果，不仅能保证加工完全，也能避免机头上安装的加工装置与裁剪台面的接触损伤。

Description

自动裁剪机及其机头控制方法

技术领域

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机头控制方法。

背景技术

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。

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。为了保证在凹陷位置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。

此外，目前在对面料的加工过程中，可能还需要对面料进行打孔、划线或压痕等多工序加工处理，那么，在机头上除了安装裁刀之外，还可能安装打孔、划线或压痕装置。这些装置在使用过程中，也存在与裁刀类似的问题：如果避免这些装置在突起位置的损伤，则无法对凹陷位置的完全处理；如果能够对凹陷位置进行完全处理，则不可避免在突起位置对加工装置或保护层造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动裁剪机及其机头控制方法，使得自动裁剪机的机头可以跟随裁剪台面运动，不仅能提升加工效果，还能避免机头上安装的加工装置与台面的接触损伤。

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，包含：裁剪台、机头、行走机架；机头安装在行走机架上，行走机架架设在裁剪台上方；

所述机头上安装有距离感应器，所述距离感应器用于获取其所处位置与其垂直下方感应面之间的距离；

所述自动裁剪机还包含控制器、上下运动机构；

所述控制器与所述距离感应器连接，所述机头通过所述上下运动机构安装在所述行走机架上；

所述控制器用于将所述距离感应器获取的距离与预设距离进行比较，若两者不相等，则产生控制信号，控制所述上下运动机构调整机头的上下位置，直到距离感应器获取的距离等于预设距离。

本发明的实施方式还提供了一种上述自动裁剪机的机头控制方法，包含以下步骤：

获取机头与感应面之间的距离；

若所述机头与感应面之间的距离不等于预设距离，则调整机头的上下位置，直到机头与感应面之间的距离为预设距离。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在机头上安装有距离感应器，该距离感应器用于获取机头所处位置与其垂直下方感应面之间的距离，而自动裁剪机设有控制器和上下运动机构，控制器与距离感应器连接，机头通过上下运动机构安装在行走机架上，控制器用于将距离感应器获取的距离与预设距离进行比较，若两者不相等，则产生控制信号，控制上下运动机构调整机头的上下位置，直到距离感应器获取的距离等于预设距离。通过距离感应器获取机头与裁剪台面之间的距离，而上下运动机构可以调整机头的上下位置，使得机头可以跟随裁剪台面运动，从而提升加工效果，不仅能保证加工完全，也能避免机头上安装的加工装置与裁剪台面的接触损伤。

另外，感应面可以为裁剪台面；或者，在裁剪台上铺设有保护层时，感应面可为保护层表面，可进一步保证机头控制准确性。

另外，所述预设距离可以为机头下方安装的加工装置的最低端与所述距离感应器之间的垂直距离。

另外，所述加工装置可以为以下任意一种：裁刀、打孔针、划线笔或压痕装置。

另外，所述上下运动机构包含支撑板、驱动装置、丝杆、滑块和滑板；

所述驱动装置和丝杆固定在所述支撑板上，所述滑块套设在所述丝杆上，所述驱动装置驱动所述丝杆旋转，带动所述滑块在所述丝杆上下运动；

所述滑板固定在所述滑块上，所述机头安装在所述滑板上。

通过上述上下运动机构的具体结构，利用驱动装置驱动丝杆并带动滑块上下运动，进一步带动机头在裁剪过程中上下运动，实现简便，成本低。

另外，所述自动裁剪机还包含用于设定机头上下运动的Z坐标原点的原点定位机构；

根据所述距离感应器获取的距离与所述原点定位机构确定的Z坐标原点，确定距离感应器所处位置垂直下方感应面的Z坐标。

所述原点定位机构包含限位传感器和行程标杆；

所述限位传感器固定在所述支撑板上，所述行程标杆固定在所述滑板上；

其中，当所述行程标杆接触所述限位传感器时，根据所述机头所处位置以及距离感应器的位置，确定Z坐标原点。

通过限位传感器与行程标杆的配合，可简单确定Z坐标的原点，为后续建立台面数据库提供保障。

另外，所述上下运动机构还包含辅助运动机构；

所述辅助运动机构进一步包含辅助杆、辅助滑块和弹簧；

辅助杆的两端固定在支撑板上，并与丝杆平行；

所述辅助滑块和所述弹簧依次套设在所述辅助杆上，所述弹簧位于所述辅助滑块下方；

所述滑板还固定在所述辅助滑块上。

通过辅助运动机构固定机头，可以利用三点定位，机头的固定点受力更为均匀，保证机头工作时的安全性。

另外，所述距离传感器为以下任意一种：激光测距传感器、红外线测距传感器或超声波测距传感器。

采用常见的测距传感器进行机头与裁剪台面之间距离的测量，便于本发明的自动裁剪机的推广应用。

另外，在获取机头与感应面之间的距离的步骤之前，还包含以下步骤：

预先扫描整个感应面，建立感应面的台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所述感应面上各点的Z坐标。

通过建立台面数据库，可记载台面上给每一个点的坐标，从而为后续精确控制机头跟随台面的运动打下基础。

另外，在获取机头与感应面之间的距离的步骤中，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感应面之间的距离；

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与机头之间的位置关系，计算机头当前所处位置的Z坐标；

在所述坐标数据库中，查找所述机头行进方向上下一时刻感应面的台面的Z坐标；

计算所述机头当前所处位置Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值，得到下一时刻机头与感应面之间的距离；

在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用所述下一时刻机头与感应面之间的距离作为获取的距离。

通过计算在每一个位置处机头的位置坐标，可更加精确地得到机头在行进过程中需要上下调整的量，进一步使得机头能准确地跟随裁剪台面运动。

另外，在利用所述距离感应器获取其所处位置与其垂直下方感应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，查找所述机头行进方向上下一时刻感应面的台面Z坐标；

计算所述机头当前所处位置对应的感应面的台面Z坐标与所述机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值；

在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用所述差值作为获取的距离。

采用台面上两点之间Z坐标的差值进行上下调整的计算，可简化计算，加快控制速度。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的自动裁剪机的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的自动裁剪机的机头示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的自动裁剪机的上下运动机构示意图；

图4是根据本发明第一实施方式的自动裁剪机的原点定位机构示意图；

图5是根据本发明第一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；

图6是根据本发明第一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；

图7是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的机头控制方法中坐标示意图；

图8是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的机头控制方法的流程图；

图9是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的机头控制方法的机头位置上下调整示意图。

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，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。

本发明的第一实施方式涉及一种自动裁剪机，其结构如图1所示，该自动裁剪机包含：裁剪台1、机头2、行走机架3。机头2安装在行走机架3上，行走机架3架设在裁剪台1上方。机头2可在行走机架3上滑动，从而实现机头2沿裁剪台1的宽度方向运动(以下简称为X方向)，而裁剪台2两侧安装有滑轨，行走机架3可沿滑轨移动，从而带动机头2沿裁剪台的长度方向运动(以下简称为Y方向)。

为了实现机头跟随裁剪台面运动，本实施方式的自动裁剪机设有距离感应器21、控制器(未图示)和上下运动机构4，如图2至6所示。具体地说，在机头2下方安装有距离感应器21，该距离感应器21用于获取其所处位置与其垂直下方感应面之间的距离。控制器与距离感应器21连接，机头2通过上下运动机构4安装在行走机架3上。控制器接收距离感应器21获取的距离，将距离感应器21获取的距离与预设距离进行比较，若两者不相等，则产生控制信号，控制上下运动机构调整机头2的上下位置，直到距离感应器获取的距离等于预设距离。

为了保证加工装置对待裁剪材料进行完全处理，又避免加工装置与裁剪台面的接触损伤，上述预设距离应为机头2下方安装的加工装置的最低端与距离感应器之间的垂直距离。加工装置包括但不限于以下任意一种：裁刀、打孔针、划线笔或压痕装置。若对面料进行切割，则加工装置为裁刀，预设距离可设为裁刀最低端与距离感应器之间的垂直距离；若对面料进行打孔，则加工装置为打孔针，预设距离可为打孔针末端与距离感应器之间的垂直距离；若对面料进行划线，则加工装置为划线笔，预设距离可为划线笔的笔尖与距离感应器之间的垂直距离；若对面料进行压痕(或称为打标)处理，则加工装置为压痕装置，预设距离可设为压痕装置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、压痕装置最低端指的是在裁刀或压痕装置从未接触面料的高度向下运动，最先接触面料的部位。此外，若自动裁剪机可进行裁剪、打孔、划线和压痕等多个工序的处理，在不同的工序中，其预设距离可各不相同，从而进一步提升加工处理效果。

上下运动机构进一步包含支撑板41、驱动装置42、丝杆43、滑块44和滑板45。驱动装置42和丝杆43固定在支撑板41上，滑块44套设在丝杆43上，驱动装置42驱动丝杆43旋转，带动滑块44在丝杆(43)上下运动。滑板45固定在滑块44上，机头2安装在滑板45上。可见，在机头2进行裁剪的过程中，根据驱动装置42的驱动，丝杆43会顺时针或逆时针旋转，带动滑块44向上或向下运动，同时带动机头2根据需要向上或向下运动。

在对待裁剪面料进行加工处理的过程中，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。

为了精确控制机头2上下运动的调整量，本实施方式还可建立坐标系，以便明确机头2与台面之间的距离关系，在本坐标系中，垂直于自动裁剪机的裁剪台1台面的向上的方向为Z坐标的正方向。其中，为了设定机头2上下运动的Z坐标原点，本实施方式的自动裁剪机设有原点定位机构5，可以根据距离感应器获取的距离与原点坐标，确定距离感应器所处位置垂直下方感应面的Z坐标。这里需要说明的是，在建立裁剪台面的坐标数据时，若不铺设保护层，则感应面为裁剪台面；若裁剪台上铺设有保护层，则感应面为保护层表面，可进一步保证机头控制的准确性。

如图4所示，原点定位机构可进一步包含：限位传感器51和行程标杆52。限位传感器51固定在支撑板41上，行程标杆52固定在滑板45上；其中，当行程标杆接触限位传感器时，根据机头所处位置以及距离感应器之前的距离，可确定Z坐标原点。比如说，在记录裁剪台面上各点的坐标时，可以在X和Y坐标原点，调整机头的上下位置，使行程标杆接触限位传感器，距离感应器测量当前所处位置与裁剪台面之间的距离，假设此时裁剪台面的坐标为Z坐标原点，并以此距离为基准，在后续裁剪台面各点的Z坐标确定过程中，保持行程标杆接触限位传感器，实际测量得到的距离减去基准即可得到当前点的Z坐标。

在实际实现中，作为一种替换方案，机头2还可以直接安装在滑块44上，但通过滑板45固定在滑块44上的方案，由于滑板45的面积比滑块44大，利用滑板45定位机头2，可以使机头2在固定时有更大的接触面积，更利于机头2在运动中保持稳定。

此外，为了更好地保持机头2工作时的稳定性。在本实施方式的上下运动机构中还可设置能够平行于丝杆43进行上下运动的辅助运动机构6。利用辅助运动机构6，增加机头2的固定点。具体的说，辅助运动机构6固定于支撑板41上，机头2还安装在辅助运动机构6上。

本实施方式中辅助运动机构6的结构如图5所示，具体包含：辅助杆61、辅助滑块62和弹簧63；辅助杆61的两端固定在支撑板41上，并与丝杆43平行；辅助滑块62和弹簧63依次套设在辅助杆61上，弹簧63位于辅助滑块62下方，滑板45还固定在辅助滑块62上。本实施方式的辅助运动机构6，利用弹簧63缓冲机头2的上下运动趋势，利用与丝杆43平行的辅助杆61保持运动方向的稳定，进一步保证机头2在上下运动过程中的安全稳固。此外，机头2的固定位还增加了辅助滑块62，机头2的固定位增多，也就能被固定得更牢固。

在具体实现中，可以采用激光测距传感器、红外线测距传感器或超声波测距传感器作为距离感应器，这些传感器都是现有比较成熟的测距传感器，具有精度高的优点，非常适合用于本实施方式中精确控制机头的上下位置。

需要说明的是，本实施方式中的驱动装置42可以包含一气缸；气缸与丝杆43连接。也就是利用气缸驱动丝杆43，这样使得丝杆43的驱动更为精准。工作过程中，丝杆43将气缸的旋转运动方向转换为滑块44的上下运动方向，进一步精确地控制了机头2的上下运动。

在实际应用中，驱动装置42还可以利用伺服电机替代气缸，单纯采用伺服电机的扭矩模式来控制，压力非常稳定。当然，实际应用中还可以根据实际需要设计不同的组合，如：利用在伺服电机两边增设气缸起到辅助提升驱动力的作用，同时也可以减小伺服电机的功率，还可以利用气缸内气体的辅助缓冲能力减缓机头2的向下运动，比较好的防止了裁剪台1摔坏的危险。

与现有技术相比，本实施方式的自动裁剪机在机头下部安装距离感应器，用于获取机头所处位置与其垂直下方感应面之间的距离，而自动裁剪机设有控制器和上下运动机构，控制器与距离感应器连接，控制器用于将距离感应器获取的距离与预设距离进行比较，若两者不相等，则产生控制信号，控制上下运动机构调整机头的上下位置，直到距离感应器获取的距离等于预设距离。通过距离感应器获取机头与裁剪台面之间的距离，而上下运动机构可以调整机头的上下位置，使得机头可以跟随裁剪台面运动，从而提升裁剪效果，不仅能保证裁剪完全，也能避免机头上安装的加工装置与裁剪台面的接触损伤。

此外，距离感应器的安装位置并不以图2中位置为限，还可以安装在机头上方，采用支架伸出机头之外；也可以安装在机头的侧面。距离感应器安装在不同的位置时，只需要能确定距离感应器与原点定位机构以及机头下方的加工装置之间的垂直距离即可实现本发明的目的，在此不再一一举例说明。

本发明的第二实施方式涉及一种自动裁剪机的机头控制方法，该方法获取机头与感应面之间的距离，若获取机头与感应面之间的距离不等于预设距离，则调整机头的上下位置，直到机头与感应面之间的距离为预设距离。正如在第一实施方式中所述的一样，可以建立坐标系。然后记录感应面上各点的坐标，在自动裁剪机进行加工处理的过程中，实时获取机头所在位置，计算机头和感应面之间的距离，保持这一距离为一预设值，从而实现机头跟随裁剪台面运动。

具体地说，可以预先扫描整个感应面，建立感应面的台面坐标数据库；其中，台面坐标数据库包含感应面上各点的Z坐标。比如说，可以建立如图7所示的坐标系，图中，X轴正方向为裁剪台面的宽度方向，Y轴正方向为裁剪台面的长度方向，Z轴正方向为垂直于裁剪台面向上的方向，O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，采用距离感应器获得其所处位置与其垂直下方感应面之间的距离，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感应面之间的距离，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感应面上各点的Z坐标，因此，可以在裁剪过程中，控制机头与感应面之间的距离，从而实现机头跟随裁剪台面运动。

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能达到的精度，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，在此不进行详细说明。

参见图8所示，在获取机头与感应面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤：

步骤801，采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方感应面之间的距离。

步骤802，根据感应得到的距离，以及距离感应器与机头之间的位置关系，计算机头当前所处位置的Z坐标。

步骤803，在坐标数据库中，查找机头行进方向上下一时刻感应面的台面的Z坐标。

步骤804，计算机头当前所处位置Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值，得到下一时刻机头与感应面之间的距离。

步骤805，判断下一时刻机头与感应面之间的距离是否等于预设距离，若否，则执行步骤806；若是，则结束本次调整。

步骤806，调整机头的上下位置；

步骤807，判断机头与感应面之间的距离是否等于预设距离，若否，则返回执行步骤806；若是，则结束本次调整。

在本实施方式中，在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用下一时刻机头与感应面之间的距离作为获取的距离。

举例来说，台面数据库中包含如表1所示的坐标数据。

表1

序号	X坐标	Y坐标	Z坐标
				1	0	0	0
……	……	……	……
				m	X<sub>i</sub>	Y<sub>i</sub>	Z<sub>m</sub>
m+1	X<sub>i</sub>	Y<sub>i+1</sub>	Z<sub>m+1</sub>

m+2	X<sub>i</sub>	Y<sub>i+2</sub>	Z<sub>m+2</sub>
				m+3	X<sub>i</sub>	Y<sub>i+3</sub>	Z<sub>m+3</sub>
……	……	……	……

如图9所示，当前机头重心位置为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；下一时刻机头重心位置应移动到A’，距离传感器应移动到B’，距离传感器垂直下方裁剪台面为C’；一旦距离感应器安装完毕，机头重心与距离传感器之间的距离D保持恒定，而机头重心与裁剪台面之间的距离欲保持预设距离，那么应该调整机头上下移动，使距离感应器与裁剪台面之间的距离L保持为预设距离。

在本实施方式的方法中，假设当前机头所处位置C的XY坐标为(X_i,Y_i+1)，机头重心A与感应面C之间需要保持L+D的距离，L为距离感应器B与感应面C之间需要保持的距离，D为距离感应器B与机头重心A之间的距离。如果机头上下位置是已经调整过的，那么当前距离感应器与其垂直下方感应面之间的距离应该为L，进而计算得到机头重心当前所处位置A的Z坐标为L+D+Z_m+1。

假设下一时刻机头要走到台面C’的位置，其XY坐标为(X_i,Y_i+2)，那么查找得到Z坐标为Z_m+2。计算机头当前所处位置Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值为L+D+Z_m+1-Z_m+2，得到下一时刻机头重心A’与感应面C’之间的距离为L+D+Z_m+1-Z_m+2。

由于下一时刻机头重心A’与感应面C’之间的距离L+D为机头重心与感应面之间需要保持的距离，那么机头的调整方向以及调整量可通过以下方式判断：

若Z_m+1-Z_m+2小于0，则机头向上调整，调整量为Z_m+2-Z_m+1；

若Z_m+1-Z_m+2等于0，则机头不用调整；

若Z_m+1-Z_m+2大于0，则机头向下调整，调整量为Z_m+1-Z_m+2。

不难发现，本实施方式为应用第一实施方式的方法实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第三实施方式涉及一种自动裁剪机的机头控制方法，本实施方式与第二实施方式大致相同，其区别在于：在第二实施方式中，采用下一时刻机头与感应面之间的距离作为判断机头是否调整的依据。而在第三实施方式中，采用当前所处位置对应的台面Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值作为判断机头是否调整的依据。

由于除了起始位置之外，机头欲移动到下一位置时，其与裁剪台面之间的距离应该为预设的距离，那么其是否要调整、调整方向以及调整量都可以通过两个位置之间的Z坐标来确定。也就是说，在坐标数据库中，查找机头行进方向上下一时刻感应面的台面Z坐标；计算机头当前所处位置对应的感应面的台面Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值；在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用该计算出的差值作为获取的距离。也就是说，在机头调整过程中，距离感应器可只在初始位置测量与待裁剪材料之间的距离，计算机头上加工装置最低点的初始坐标，后续机头的调整，都只需要依赖已经存储的裁剪台面坐标以及上下运动机构的驱动装置来完成。比如，驱动装置为伺服电机，则可通过伺服电机来获取机头已经行进的量与机头的初始调整量进行比较，从而精确控制机头的调整。

仍然以第二实施方式中表1中所列坐标数据来说明，假设当前机头所处位置对应的台面C的XY坐标为(X_i,Y_i+1)，机头重心A与感应面C之间需要保持L+D的距离，L为距离感应器B与感应面C之间需要保持的距离，D为距离感应器B与机头重心A之间的距离。如果机头上下位置是已经调整过的，那么当前机头重心A与其垂直下方感应面C之间的距离应该为L。

假设下一时刻机头要走到感应面C’的位置，其XY坐标为(X_i,Y_i+2)，那么查找得到Z坐标为Z_m+2。计算机头当前所处位置对应的感应面C的Z坐标(表中所示为Z_m+1)与机头行进方向上感应面C’的Z坐标之间的差值为Z_m+1-Z_m+2。通过差值Z_m+1-Z_m+2进行机头的调整方向以及调整量判断的方法与第二实施方式相同，在此不再赘述。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种自动裁剪机，包含：裁剪台、机头、行走机架；机头安装在行走机架上，行走机架架设在裁剪台上方；其特征在于，

所述机头上安装有距离感应器，所述距离感应器用于获取其所处位置与其垂直下方感应面之间的距离；

所述自动裁剪机还包含控制器、上下运动机构；

所述控制器与所述距离感应器连接，所述机头通过所述上下运动机构安装在所述行走机架上；

所述控制器用于将所述距离感应器获取的距离与预设距离进行比较，若两者不相等，则产生控制信号，控制所述上下运动机构调整机头的上下位置，直到距离感应器获取的距离等于预设距离；

其中，所述距离感应器，具体用于：

感应得到当前所处位置与其垂直下方感应面之间的距离；

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与机头之间的位置关系，计算机头当前所处位置的Z坐标；

在台面坐标数据库中，查找所述机头行进方向上下一时刻感应面的台面的Z坐标；其中，所述台面坐标数据库包含所述感应面上各点的Z坐标；

计算所述机头当前所处位置Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值，得到下一时刻机头与感应面之间的距离；

所述控制器，具体用于在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用所述下一时刻机头与感应面之间的距离作为获取的距离。

2.根据权利要求1所述的自动裁剪机，其特征在于，所述感应面为裁剪台面；或者，

所述裁剪台上铺设有保护层，所述感应面为所述保护层表面。

3.根据权利要求1所述的自动裁剪机，其特征在于，所述预设距离为机头下方安装的加工装置的最低端与所述距离感应器之间的垂直距离。

4.根据权利要求3所述的自动裁剪机，其特征在于，所述加工装置为以下任意一种：裁刀、打孔针、划线笔或压痕装置。

5.根据权利要求1所述的自动裁剪机，其特征在于，所述上下运动机构包含支撑板、驱动装置、丝杆、滑块和滑板；

所述驱动装置和丝杆固定在所述支撑板上，所述滑块套设在所述丝杆上，所述驱动装置驱动所述丝杆旋转，带动所述滑块在所述丝杆上下运动；

所述滑板固定在所述滑块上，所述机头安装在所述滑板上。

6.根据权利要求5所述的自动裁剪机，其特征在于，所述自动裁剪机还包含用于设定机头上下运动的Z坐标原点的原点定位机构；

根据所述距离感应器获取的距离与所述原点定位机构确定的Z坐标原点，确定距离感应器所处位置垂直下方感应面的Z坐标。

7.根据权利要求6所述的自动裁剪机，其特征在于，所述原点定位机构包含限位传感器和行程标杆；

所述限位传感器固定在所述支撑板上，所述行程标杆固定在所述滑板上；

其中，当所述行程标杆接触所述限位传感器时，根据所述机头所处位置以及距离感应器的位置，确定Z坐标原点。

8.根据权利要求5所述的自动裁剪机，其特征在于，所述上下运动机构还包含辅助运动机构；

所述辅助运动机构进一步包含辅助杆、辅助滑块和弹簧；

辅助杆的两端固定在支撑板上，并与丝杆平行；

所述辅助滑块和所述弹簧依次套设在所述辅助杆上，所述弹簧位于所述辅助滑块下方；

所述滑板还固定在所述辅助滑块上。

9.根据权利要求1所述的自动裁剪机，其特征在于，所述距离感应器为以下任意一种：

激光测距传感器、红外线测距传感器或超声波测距传感器。

10.一种如权利要求1所述的自动裁剪机的机头控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

获取机头与感应面之间的距离；

若机头与感应面之间的距离不等于预设距离，则调整机头的上下位置，直到机头与感应面之间的距离为预设距离；

其中，在获取机头与感应面之间的距离的步骤中，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感应面之间的距离；

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与机头之间的位置关系，计算机头当前所处位置的Z坐标；

在台面坐标数据库中，查找所述机头行进方向上下一时刻感应面的台面的Z坐标；其中，所述台面坐标数据库包含所述感应面上各点的Z坐标；

计算所述机头当前所处位置Z坐标与机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值，得到下一时刻机头与感应面之间的距离；

在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用所述下一时刻机头与感应面之间的距离作为获取的距离。

11.根据权利要求10所述的自动裁剪机的机头控制方法，其特征在于，所述预设距离为机头下方安装的加工装置的最低端与所述距离感应器之间的垂直距离。

12.根据权利要求10所述的自动裁剪机的机头控制方法，其特征在于，在获取机头与感应面之间的距离的步骤之前，还包含以下步骤：

预先扫描整个感应面，建立感应面的台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所述感应面上各点的Z坐标。

13.根据权利要求12所述的自动裁剪机的机头控制方法，其特征在于，在利用所述距离感应器获取其所处位置与其垂直下方感应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，查找所述机头行进方向上下一时刻感应面的台面Z坐标；

计算所述机头当前所处位置对应的感应面的台面Z坐标与所述机头行进方向上感应面的台面Z坐标之间的差值；

在进行获取的距离与预设距离的判断中，采用所述差值作为获取的距离。