CN104358095A - 自动裁剪机及其划线方法 - 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划线方法。本发明中，自动裁剪机获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离，若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不在预设范围内，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离落入预设范围。通过控制划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离，可以避免笔尖与待划线材料过度接触或相隔太远，从而使得划线准确而快速。

Description

自动裁剪机及其划线方法

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划线方法。 

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。此外，目前也存在一种集成多工序的自动裁剪机，其机头上除了安装裁剪刀之外，还安装有打孔、划线或压痕装置，对面料进行一体化处理。这些处理都需要将面料铺设在平整的裁剪台上。但是，由于工艺或其他原因，往往导致裁剪台的台面不够平整，从而影响后续裁剪、打孔、划线或压痕的效果。 

比如说，如果裁剪台存在突起或凹陷，进行划线过程中，在突起位置能够顺利地划线，那么在凹陷位置可能会划不到面料上(采用类似粉笔的划线笔的情形)，或者由于与面料相隔太远，而使划线不准确(采用喷墨方式划线)；如果能在凹陷位置顺利划线，很可能在突起位置损伤笔尖。在实际生产中，划线不准确，需要擦除重画，笔尖损伤时需要更换划线笔，都使得生产效率降低，成本增加。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动裁剪机及其划线方法，使得机头跟随裁剪台面进行划线，降低对机头上安装的划线笔的损伤，或者使划线更准确。 

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划线方法，包含以下步骤： 

获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离； 

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不在预设范围内，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离落入预设范围。 

本发明的实施方式还提供了一种自动裁剪机的划线方法，包含以下步骤： 

获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离； 

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不为0，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离为0。 

本发明的实施方式还提供了一种自动裁剪机，采用上述自动裁剪机的划线方法对材料进行划线。 

本发明实施方式相对于现有技术而言，自动裁剪机通过获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离，若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不在预设范围内，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离落入预设范围，可以避免由于笔尖与待划线材料过度接触或相隔太远，从而使得划线准确而快速。 

另外，划线笔可采用喷墨方式划线，其中的预设范围为划线笔正常喷墨的指定高度。 

另外，在获取划线笔的笔尖与待划线材料表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其所处位置与其垂直下方待划线材料之间的距离；其中，所述距离感应器紧挨划线笔设置； 

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与划线笔之间的位置关系，计算划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离。 

另外，在根据所述划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离，控制划线笔上下运动的步骤中，包含以下子步骤： 

若划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离未落入预设范围内，则控制划线笔向下运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围内； 

若划线笔笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围内，则控制划线笔喷射墨水。 

另外，在控制划线笔喷射墨水之前，还判断划线笔笔尖与待划线材料之间的距离是否等于0；若为0，则控制划线笔向上运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围时，控制划线笔喷射墨水。 

另外，划线笔还可以采用接触待划线材料的方式划线。 

另外，在获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离的步骤之前，还包含以下步骤： 

预先扫描整个台面，建立台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所述台面上各点的Z坐标。 

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： 

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位置关系，计算得到台面上各点的Z坐标。 

另外，在根据所述划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离，控制划线笔 上下运动的步骤中，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划线材料之间的距离；其中，所述距离感应器位于所述划线笔的行进方向上； 

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与划线笔之间的位置关系，计算划线笔的笔尖的Z坐标估计值； 

在所述坐标数据库中，查找待划线位置对应台面的Z坐标； 

计算划线笔的笔尖的Z坐标估计值与待划线位置对应台面的Z坐标之间的差值，减去待划线材料的厚度，得到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离； 

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离大于0，则控制划线笔向下运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离为0； 

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离小于0，则控制划线笔向上运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离为0。 

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划线方法的流程图； 

图2是根据本发明第一实施方式的划线笔笔尖、距离感应器和待划线材料表面之间的位置关系示意图； 

图3是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的划线方法的流程图； 

图4是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的划线方法中坐标示意图； 

图5是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的机头示意图； 

图6是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的上下运动机构示意图； 

图7是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的原点定位机构示意图； 

图8是根据本发明第三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9是根据本发明第三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

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的划线方法，该方法获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离，若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不在预设范围内，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离落入预设范围。通过控制划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离，可以避免笔尖与待划线材料过度接触或相隔太远，从而使得划线准确而快速。具体流程如图1所示，包含以下步骤： 

步骤101，采用距离感应器感应得到其所处位置与其垂直下方待划线材料之间的距离。 

其中，待划线材料铺设在裁剪台的台面上；或者，裁剪台上铺设有保护层，待划线材料铺设在保护层上。距离感应器设置在划线笔的行进方向上，从而可以实时获取笔尖与待划线材料之间的距离。 

步骤102，根据感应得到的距离，以及距离感应器与划线笔之间的位置 关系，计算划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离。 

步骤103，判断划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离是否落入预设范围内，若是，则执行步骤104；若否，则执行步骤105； 

步骤104，控制划线笔喷射墨水； 

步骤105，控制划线笔向下运动，并返回执行步骤103。 

采用图2所示的位置关系，可直观地理解本方法。图中，A表示划线笔的笔尖，B表示距感应器所处位置，C点表示待划线的材料表面，D为预设距离，T为距离感应器感应得到的距离，L为笔尖与距离感应器之间的垂直距离；那么可计算得到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离d＝T-L；若d<0，说明笔尖低于待划线材料的上表面，则需要向上调整笔尖(一般通过调整机头来调整)，直到d≤D时，喷射墨水划线；若d>D，说明笔尖离材料太远，需要向下调整笔尖，直到d≤D时，喷射墨水划线。 

值得说明的是，这里采用喷墨方式进行划线，划线笔正常喷墨通常具有指定高度，在指定高度内进行划线，画出的线条较清晰，且粗细均匀。此外，在控制划线笔喷射墨水之前，还可以判断划线笔笔尖与待划线材料之间的距离是否等于0；若为0，则控制划线笔向上运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围时，控制划线笔喷射墨水。也就是说，在这种方式下，若笔尖与材料之间接触太紧密，很可能喷射墨水有困难，因此，d最好不要等于0，应比0稍大，一般为2至5毫米，以保证墨水被顺利喷射出来。 

本发明的第二实施方式涉及一种自动裁剪机的划线方法。该方法适用于采用接触待划线材料的方式进行划线的自动裁剪机。本实施方式中，先获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离；然后判断划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离是否为0；若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不为0，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表 面之间的距离为0。 

在本实施方式中，如果划线力度太大，容易折断划线笔，而划线笔离布料太远，则划不出线或划出的线条很淡，所以需要控制笔尖与布料的接触。这种控制应该比较精确，因此可以采用获取垂直方向的坐标的方法来确定划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离。具体流程如图3所示，包含以下步骤： 

步骤301，采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待划线材料之间的距离。 

其中，待划线材料铺设在裁剪台的台面上；或者，裁剪台上铺设有保护层，待划线材料铺设在保护层上。距离感应器设置在划线笔的行进方向上，从而可以实时获取笔尖与待划线材料之间的距离。 

步骤302，根据感应得到的距离，以及距离感应器与划线笔之间的位置关系，计算划线笔的笔尖的Z坐标估计值； 

需要说明的是，本实施方式可以建立如图4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，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，采用安装在机头下部，划线笔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；也就是，此时确定Z坐标原点。 

步骤303，在坐标数据库中，查找待划线位置对应台面的Z坐标； 

坐标数据库可以通过预先扫描整个台面建立，也就是，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所述台面上各点的Z坐标。具体方法是： 

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台面之间的距离； 

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。 

在确定Z坐标原点之后，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，可以在划线过程中，控制机头与台面之间的距离，实现机头跟随裁剪台面运动。又由于划线笔一般位于机头下部，且划线笔的位置相对固定，因此，在确定机头重心位置坐标的情况下，也可确定划线笔笔尖的位置。 

步骤304，计算划线笔的笔尖的Z坐标估计值与待划线位置对应台面的Z坐标之间的差值，减去待划线材料的厚度，得到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离。 

步骤305，判断划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离是否等于0，若是，则结束本次划线；若不是，则执行步骤306。 

步骤306，判断划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离是否大于0，若是，则执行步骤307；若否，则执行步骤308。 

步骤307，控制划线笔向下运动，返回执行步骤305； 

步骤308，控制划线笔向上运动，返回执行步骤305。 

举例来说，如图2所示的图中，若d大于0，则向下调整机头(划线笔)，若d小于0，则向上调整机头(也就是，向上调整划线笔)，直到d等于0。在实际应用中，d也可设为略小于0，因为考虑到画出清楚的线条，需要一定的划线力度，这一力度通过调整划线笔的笔尖来体现。可以通过若干次实验获得这个小于0的经验值，从而指导后续划线。特别是针对某些有弹性的布 料，由于弹性大小不同，可以设置不同的值，以便画出清晰的线条。 

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。 

本发明第三实施方式涉及一种自动裁剪机。该自动裁剪机可以采用第一实施方式或第二实施方式的自动裁剪机的划线方法对材料进行划线。 

为了实现自动裁剪机跟随台面划线，自动裁剪机上可设有距离感应器21、控制器(未图示)和上下运动机构4，如图6至9所示，具体地说，在机头下部安装距离感应器21，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，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，从而实现机头沿裁剪台的宽度方向运动(以下简称为X方向)，而裁剪台两侧安装有滑轨，行走机架可沿滑轨移动，从而带动机头沿裁剪台的长度方向运动(以下简称为Y方向)。 

划线笔也位于机头下部，如图6中所示的7一般用于安装划线笔，一旦划线笔安装完成，其最低点与距离感应器之间的垂直距离就确定了。在后续计算中，划线笔最低点与距离感应器之间的垂直距离唯一确定的固定值。在实际应用中，安装划线笔的位置也可灵活选择，只要其安装上划线笔之后，划线笔最低点与距离感应器之间的垂直距离是一个确定的值。 

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。 

为了设定机头上下运动的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。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的位置，确定Z坐标原点。 

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。 

此外，距离感应器的安装位置并不以图5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。 

由于第一或第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第一或第二实施方式互相配合实施。第一或第二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，在第一或第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，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或第二实施方式中。 

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 (10)

1.一种自动裁剪机的划线方法，其特征在于，包含以下步骤：

获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离；

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不在预设范围内，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离落入预设范围。

2.根据权利要求1所述的自动裁剪机的划线方法，其特征在于，所述划线笔采用喷墨方式划线；

所述预设范围为划线笔正常喷墨的指定高度。

3.根据权利要求2所述的自动裁剪机的划线方法，其特征在于，在获取划线笔的笔尖与待划线材料表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其所处位置与其垂直下方待划线材料之间的距离；其中，所述距离感应器设置在划线笔的行进方向上；

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与划线笔之间的位置关系，计算划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离；

若划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离未落入预设范围内，则控制划线笔向下运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围内；

若划线笔笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围内，则控制划线笔喷射墨水。

4.根据权利要求3所述的自动裁剪机的划线方法，其特征在于，在控制划线笔喷射墨水之前，还判断划线笔笔尖与待划线材料之间的距离是否等于0；若为0，则控制划线笔向上运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离落入预设范围时，控制划线笔喷射墨水。

5.一种自动裁剪机的划线方法，其特征在于，包含以下步骤：

获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离；

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离不为0，则调整划线笔的上下位置，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离为0。

6.根据权利要求5所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，所述划线笔采用接触待划线材料的方式划线。

7.根据权利要求5所述的自动裁剪机的切割方法，其特征在于，在获取划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离的步骤之前，还包含以下步骤：

预先扫描整个台面，建立台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所述台面上各点的Z坐标。

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：

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位置关系，计算得到台面上各点的Z坐标。

9.根据权利要求8所述的自动裁剪机的划线方法，其特征在于，在根据所述划线笔的笔尖与待划线材料之间的距离，控制划线笔上下运动的步骤中，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划线材料之间的距离；其中，所述距离感应器设置在所述划线笔的行进方向上；

根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与划线笔之间的位置关系，计算划线笔的笔尖的Z坐标估计值；

在所述坐标数据库中，查找待划线位置对应台面的Z坐标；

计算划线笔的笔尖的Z坐标估计值与待划线位置对应台面的Z坐标之间的差值，减去待划线材料的厚度，得到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离；

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离大于0，则控制划线笔向下运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离为0；

若划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离小于0，则控制划线笔向上运动，直到划线笔的笔尖与待划线材料表面之间的距离为0。

10.一种自动裁剪机，其特征在于，采用如权利要求1至9任意一项所述的自动裁剪机的划线方法对材料进行划线。