CN106182154B - 一种剪裁机智能磨刀系统及其智能磨刀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种剪裁机智能磨刀系统及其智能磨刀方法，包括裁剪刀具、磨刀单元、成像单元和裁剪刀具换刀工步执行单元，上述单元分别通过数据线与主控制单元连接；成像单元将裁剪刀具的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具磨损后的图像数据传送到主控制单元，主控制单元依据内置的判断处理程序将裁剪刀具的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若比较结果达到磨刀模型数据的阈值，主控制单元发出指令驱动磨刀单元对裁剪刀具进行磨削，若比较结果达到换刀模型数据的阈值，主控制单元发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。所述系统及方法具有结构相对简单、操作方便、使用安全可靠等特点。
Description
技术领域
本发明涉及材料裁剪技术领域，具体涉及一种剪裁机智能磨刀系统及其智能磨刀方法。
背景技术
目前，在一些布料裁剪行业中，对于裁刀的磨削多是进行固定的程式进行，要么按照时间长短、要么按照行走的长度。这样都会导致刀具可能在还没有到达磨损的程度就进行了磨削，造成刀具的浪费；或是没有能及时磨削刀具导致裁剪出现裁剪不透情况。而现在对刀具的要求是越来越高，刀具作为易损件，一件好的刀具就要保证其的使用寿命使其发挥最大的作用也是为企业带来利润的最大化。所以自动进行磨刀系统就诞生了。
作为一种自动磨刀系统，其在对提高刀具的使用寿命和带给企业更大的利润空间方面，还需要能领域技术人员的进一步开发研究。
中国专利：CN 104942715 A，公开了一种种智能自动磨刀机加工控制方法，包括自动取放控制步骤和刀具磨制控制步骤，可以在不停机的情况下进行程序的修改，如需要更改磨刀参数，只需将磨削单元系统暂停，便可更改磨刀参数及坐标，更改完后继续运行即可，无需从头开始，同样，需要更改取放刀具参数，只需将机械手系统暂停，便可更改。在刀具抽检中发现参数不正确需更改，亦是如此，方便修改参数及坐标。无需使用多轴系统或双通道系统，使用两台普通三轴及五轴系统即可完成，两系统独立工作，只是在完成后实现一个信号的通讯，降低了成本；而且多轴系统的实现这种控制的编程较为麻烦，降低了难度。但上，述磨刀机不具备检测板端刀具是否需要进行磨削或需要进行更换功能，因此给使用者带来了许都不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种结构相对简单、操作方便、使用安全可靠、并且能够根据刀具的磨损情况来判断刀具是否需要进行磨削，可以针对刀具的实际使用情况进行磨削或更换，可延长刀具使用寿命的一种剪裁机智能磨刀系统及其智能磨刀方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种剪裁机智能磨刀系统，智能磨刀系统包括裁剪刀具，设置裁剪刀具附近的磨刀单元、成像单元和裁剪刀具换刀工步执行单元，所述磨刀单元、成像单元与裁剪刀具换刀工步执行单元分别通过数据线与主控制单元连接；所述成像单元将裁剪刀具的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具磨损后的即时图像数据传送到主控制单元，所述主控制单元内设置有需要对裁剪刀具进行磨削的磨刀模型数据和需要对裁剪刀具进行更换的换刀模型数据，所述主控制单元依据内置的判断处理程序将裁剪刀具的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若所述比较结果达到磨刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动磨刀单元对裁剪刀具进行磨削，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。
其中优选的技术方案是，所述成像单元为红外成像设备。采用红外成像设备具有结构简单，易于安装，检测效果好等特点。红外成像设备只需将裁剪刀具表面温度的检测信息传送到主控制单元，主控制单元通过裁剪刀具表面温度的变化即可得到裁剪刀具磨损程度的信息。因为随着裁剪刀具的不断磨损，裁剪刀具与被剪切材料之间的摩擦力将逐步加大，而摩擦力的增加必将导致裁剪刀具表面温度的增加，而当裁剪刀具表面温度达到设定阈值后即为磨刀模型数据，则主控制单元即可发出指令，启动磨刀单元中的磨刀装置对裁剪刀具进行磨削，若所述比较结果裁剪刀具达到换刀模型数据的阈值，则主控制单元即可发出指令，启动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。
优选的技术方案还有，所述成像单元为CCD摄像机。CCD摄像机为工业专用摄像机，它可将裁剪刀具尤其是切削刀刃部分的原始图像数据，裁剪刀具尤其是切削刀刃部分磨损后的几何图形或几何尺寸图形数据传送到主控制单元，主控制单元通过裁剪刀具两组数据的比对，若磨损后的几何图形或几何尺寸的变化值大于设定的阈值范围，如刀刃部分的尺寸变厚、或出现奇变如卷刃、豁口、裂纹等，则主控制单元即可发出指令，启动磨刀单元中的磨刀装置对裁剪刀具进行磨削，或启动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。
进一步优选的技术方案是，所述成像单元通过至少一面反光镜采集裁剪刀具的图像信息，其中一面反光镜靠近所述裁剪刀具。采用反光镜主要是为了避免CCD摄像机距离裁剪刀具太近会影响到裁剪刀具的作业，已发生运动干涉等问题的发生，然而若CCD摄像机距离裁剪刀具太远又将会造成图像的清晰度变差，因此采用反光镜既可以避免运动干涉等问题的发生，又不会影响到图形的清晰度。
本发明另一个目的在于，提供一种操作方便、使用安全可靠、并且能够根据刀具的磨损情况来判断刀具是否需要进行磨削，可以针对刀具的实际使用情况进行磨削或更换，可延长刀具使用寿命的一种剪裁机智能磨刀方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用上述剪裁机智能磨刀系统的智能磨刀方法，包括如下步骤：
S1、将新裁剪刀具安装在裁剪机上；
S2、在裁剪刀具附件安装好磨刀单元、成像单元和裁剪刀具换刀工步执行单元；
S3、在主控制单元内存入或设置需要对裁剪刀具进行磨削的磨刀模型数据和需要对裁剪刀具进行更换的换刀模型数据；
S4、启动裁剪机对布料进行裁剪作业，同时成像单元和主控制单元开始工作；
S5、成像单元将裁剪刀具的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具磨损后的即时图像数据传送到主控制单元；
S6、主控制单元依据内置的判断处理程序将裁剪刀具的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若所述比较结果达到磨刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动磨刀单元对裁剪刀具进行磨削，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。
其中优选的技术方案是，所述原始图像数据包括新裁剪刀具的图像数据和每次磨刀后的裁剪刀具的图像数据。由于磨消后的裁剪刀具其几何尺寸将会减小，在相同摩擦力的情况下，其表面所产生的热量将会有所增加，因此需要对其数据进行修正。
进一步优选的技术方案还有，所述主控制单元依据内置的判断处理程序采用，将每次磨刀后的裁剪刀具的图像数据替换在先的原始图像数据作为新的原始图像数据。由于磨消后的裁剪刀具其几何尺寸将会减小，在相同摩擦力的情况下，其表面所产生的热量将会有所增加，因此需要对其数据进行修正。
进一步优选的技术方案还有，所述原始图像数据与磨损后的即时图像数据分别为红外成像单元采集到的温度数据，所述温度数据是由裁剪刀具与被裁剪布料摩擦后产生的温度数据。红外成像设备只需将裁剪刀具表面温度的检测信息传送到主控制单元，主控制单元通过裁剪刀具表面温度的变化即可得到裁剪刀具磨损程度的信息。因为随着裁剪刀具的不断磨损，裁剪刀具与被剪切材料之间的摩擦力将逐步加大，而摩擦力的增加必将导致裁剪刀具表面温度的增加，而当裁剪刀具表面温度达到设定阈值后即为磨刀模型数据，则主控制单元即可发出指令，启动磨刀单元中的磨刀装置对裁剪刀具进行磨削，或启动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。
进一步优选的技术方案还有，所述原始图像数据与磨损后的即时图像数据分别为CCD摄像机采集到的几何图像数据，所述几何图像数据分别为原始刀具刀刃部位的几何形状或几何尺寸的数据与磨损后刀具刀刃部位图像的几何形状或几何尺寸的数据。CCD摄像机为工业专用摄像机，它可将裁剪刀具尤其是切削刀刃部分的原始图像数据，裁剪刀具尤其是切削刀刃部分磨损后的几何图形或几何尺寸图形数据传送到主控制单元，主控制单元通过裁剪刀具两组数据的比对，若磨损后的几何图形或几何尺寸的变化值大于设定的阈值范围，如刀刃部分的尺寸变厚、或出现奇变如卷刃、豁口、裂纹等，则主控制单元即可发出指令，启动磨刀单元中的磨刀装置对裁剪刀具进行磨削，或启动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换。
优选的技术方案还有，所述裁剪刀具换刀工步执行单元包括由主控制单元发出控制指令，剪切机的剪切刀停止运转，然后由人工执行剪刀具换刀工步，或由主控制单元发出控制指令，剪切机的剪切刀停止运转，然后机械手执行剪刀具换刀工步。采用人工手执行裁剪刀具换刀工步的技术方案，具有剪切机结构简单，设备投资好，占地面积小等优点。而采用手执行裁剪刀具换刀工步的技术方案，具有自动化程度高，换刀速度快等优点。
本发明的优点和有益效果在于：所述的剪裁机智能磨刀系统及其智能磨刀方法，具有结构相对简单、操作方便、使用安全可靠、并且能够根据刀具的磨损情况来判断刀具是否需要进行磨削，可以针对刀具的实际使用情况进行磨削或更换，可延长刀具使用寿命等特点。可以实现能根据刀具的磨损情况来判断刀具是否需要进行磨削，针对刀具的实际使用情况进行磨削。
附图说明
图1是本发明剪裁机智能磨刀系统的结构示意图。
图中：1、裁剪刀具；2、磨刀单元；3、成像单元；4、裁剪刀具换刀工步执行单元；5、主控制单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如附图1所示：本发明是一种剪裁机智能磨刀系统，智能磨刀系统包括裁剪刀具1，设置裁剪刀具1附近的磨刀单元2、成像单元3和裁剪刀具换刀工步执行单元4，所述磨刀单元2、成像单元3与裁剪刀具换刀工步执行单元4分别通过数据线与主控制单元5连接；所述成像单元2将裁剪刀具1的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具1磨损后的即时图像数据传送到主控制单元5，所述主控制单元5内设置有需要对裁剪刀具1进行磨削的磨刀模型数据和需要对裁剪刀具进行更换的换刀模型数据，所述主控制单元5依据内置的判断处理程序将裁剪刀具1的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若所述比较结果达到磨刀模型数据的阈值，所述主控制单元5发出指令驱动磨刀单元2对裁剪刀具1进行磨削作业，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，所述主控制单元5发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元4对裁剪刀具1进行更换。
本发明优选的实施方案是，所述成像单元3为红外成像设备。采用红外成像设备具有结构简单，易于安装，检测效果好等特点。红外成像设备只需将裁剪刀具1表面温度的检测信息传送到主控制单元5，主控制单元5通过裁剪刀具1表面温度的变化即可得到裁剪刀具1磨损程度的信息。因为随着裁剪刀具1的不断磨损，裁剪刀具1与被剪切材料之间的摩擦力将逐步加大，而摩擦力的增加必将导致裁剪刀具表面温度的增加，而当裁剪刀具1表面温度达到设定阈值后即为磨刀模型数据的阈值，则主控制单元5即可发出指令，启动磨刀单元2中的磨刀装置对裁剪刀具1进行磨削，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，则主控制单元5即可发出指令，启动裁剪刀具换刀工步执行单元4对裁剪刀具进行更换。
本发明优选的实施方案还有，所述成像单元为CCD摄像机。CCD摄像机为工业专用摄像机，它可将裁剪刀具1尤其是切削刀刃部分的原始图像数据，裁剪刀具1尤其是切削刀刃部分磨损后的几何图形或几何尺寸图形数据传送到主控制单元5，主控制单元5通过裁剪刀具1两组数据的比对，若磨损后的几何图形或几何尺寸的变化值大于设定的阈值范围，如刀刃部分的尺寸变厚、或出现奇变如卷刃、豁口、裂纹等，则主控制单元5即可发出指令，启动磨刀单元2中的磨刀装置对裁剪刀具1进行磨削，或启动裁剪刀具换刀工步执行单元5对裁剪刀具进行更换。
本发明进一步优选的实施方案是，所述成像单元通过至少一面反光镜采集裁剪刀具的图像信息，其中一面反光镜靠近所述裁剪刀具。采用反光镜主要是为了避免CCD摄像机距离裁剪刀具太近会影响到裁剪刀具的作业，已发生运动干涉等问题的发生，然而若CCD摄像机距离裁剪刀具太远又将会造成图像的清晰度变差，因此采用反光镜既可以避免运动干涉等问题的发生，又不会影响到图形的清晰度。
本发明另一个实施例是：
一种用上述剪裁机智能磨刀系统的智能磨刀方法，包括如下步骤：
第一步、将新裁剪刀具1安装在裁剪机上；
第二步、在裁剪刀具1附件安装好磨刀单元2、成像单元3和裁剪刀具换刀工步执行单元4；
第三步、在主控制单元5内存入或设置需要对裁剪刀具进行磨削的磨刀模型数据和需要对裁剪刀具进行更换的换刀模型数据；
第四步、启动裁剪机对布料进行裁剪作业，同时成像单元3和主控制单元5开始工作；
第五步、成像单元3将裁剪刀具1的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具磨损后的即时图像数据传送到主控制单元5；
第六步、主控制单元5依据内置的判断处理程序将裁剪刀具1的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若所述比较结果达到磨刀模型数据的阈值，所述主控制单元5发出指令驱动磨刀单元对裁剪刀具进行磨削，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，所述主控制单元5发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元4对裁剪刀具进行更换。
本发明优选的实施方案是，所述原始图像数据包括新裁剪刀具1的图像数据和每次磨刀后的裁剪刀具1的图像数据。由于磨消后的裁剪刀具1其几何尺寸将会减小，在相同摩擦力的情况下，其表面所产生的热量将会有所增加，因此需要对其数据进行修正。
本发明进一步优选的实施方案还有，所述主控制单元5依据内置的判断处理程序采用，将每次磨刀后的裁剪刀具的图像数据替换在先的原始图像数据作为新的原始图像数据。由于磨消后的裁剪刀具1其几何尺寸将会减小，在相同摩擦力的情况下，其表面所产生的热量将会有所增加，因此需要对其数据进行修正。
本发明进一步优选的实施方案还有，所述原始图像数据与磨损后的即时图像数据分别为红外成像单元采集到的温度数据，所述温度数据是由裁剪刀具与被裁剪布料摩擦后产生的温度数据。红外成像设备只需将裁剪刀具表面温度的检测信息传送到主控制单元5，主控制单元5通过裁剪刀具表面温度的变化即可得到裁剪刀具磨损程度的信息。因为随着裁剪刀具1的不断磨损，裁剪刀具1与被剪切材料之间的摩擦力将逐步加大，而摩擦力的增加必将导致裁剪刀具表面温度的增加，而当裁剪刀具表面温度达到设定阈值后即为磨刀模型数据，则主控制单元5即可发出指令，启动磨刀单元3中的磨刀装置对裁剪刀具1进行磨削，或启动裁剪刀具换刀工步执行单元4对裁剪刀具进行更换。
本发明进一步优选的实施方案还有，所述原始图像数据与磨损后的即时图像数据分别为CCD摄像机采集到的几何图像数据，所述几何图像数据分别为原始刀具刀刃部位的几何形状或几何尺寸的数据与磨损后刀具刀刃部位图像的几何形状或几何尺寸的数据。CCD摄像机为工业专用摄像机，它可将裁剪刀具1尤其是切削刀刃部分的原始图像数据，裁剪刀具尤其是切削刀刃部分磨损后的几何图形或几何尺寸图形数据传送到主控制单元5，主控制单元5通过裁剪刀具两组数据的比对，若磨损后的几何图形或几何尺寸的变化值大于设定的阈值范围，如刀刃部分的尺寸变厚、或出现奇变如卷刃、豁口、裂纹等，则主控制单元即可发出指令，启动磨刀单元2中的磨刀装置对裁剪刀具1进行磨削，或启动裁剪刀具换刀工步执行单元4对裁剪刀具1进行更换。
本发明优选的实施方案还有，所述裁剪刀具换刀工步执行单元4包括由主控制单元发出控制指令，剪切机的剪切刀停止运转，然后由人工执行剪刀具换刀工步，或由主控制单元5发出控制指令，剪切机的剪切刀停止运转，然后机械手执行剪刀具换刀工步。采用人工手执行剪刀具换刀工步的实施方案，具有剪切机结构简单，设备投资好，占地面积小等优点。而采用手执行剪刀具换刀工步的实施方案，具有自动化程度高，换刀速度快等优点。
在本发明中新裁剪刀具1被安装后，成像单元3会将裁剪刀具1的原始模型数据和刀具换刀模型数据放入到主控制单元5中，在剪切设备对布料进行裁剪的过程中，红外成像单元3会定时的对裁剪刀具1进行扫描拍摄，并将拍摄到的画面传输到主控制单元5中和刀具原始模型数据进行对比，如果没有达到需要磨削的阈值范围，红外成像单元3将继续进行跟踪拍摄；如果到达需要磨削的阈值范围，主控制单元5将发出指令启动磨刀单元2对裁剪刀具1进行磨削，并由红外成像单元3在磨削完成后对裁剪刀具1再次进行拍摄，形成新的原始刀具模型，并将之传输到主控制单元5中替代原有的刀具原始模型，使得新刀具模型成为比较的标准。同时会和换刀模型数据的阈值进行对比，如果已经和换刀模型数据的阈值范围，那就不需要磨削，而是对裁剪刀具进行更换。再次进行裁剪，红外成像单元3对刀具进行拍摄图像传送给主控制单元5中和新的原始刀具模型进行对比……这样在不断的对比中，就不断地会生成新的原始刀具模型直到刀具模型X，最终会出现在比较的过程中发现新的原始刀具模型X已经到达了换刀模型数据的阈值范围，这样主控制单元5就会发出设备需要进行更换新刀的提示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种剪裁机智能磨刀系统，其特征在于，包括裁剪刀具，设置裁剪刀具附近的磨刀单元、成像单元和裁剪刀具换刀工步执行单元，所述磨刀单元、成像单元与裁剪刀具换刀工步执行单元分别通过数据线与主控制单元连接；所述成像单元将裁剪刀具的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具磨损后的即时图像数据传送到主控制单元，所述主控制单元内设置有需要对裁剪刀具进行磨削的磨刀模型数据和需要对裁剪刀具进行更换的换刀模型数据，所述主控制单元依据内置的判断处理程序将裁剪刀具的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若所述比较结果达到磨刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动磨刀单元对裁剪刀具进行磨削，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换；
其中，所述成像单元为CCD摄像机，所述成像单元通过至少一面反光镜采集裁剪刀具的图像信息，其中一面反光镜靠近所述裁剪刀具；
所述原始图像数据与磨损后的即时图像数据分别为所述CCD摄像机采集到的几何图像数据，所述几何图像数据分别为原始刀具刀刃部位的几何形状或几何尺寸的数据与磨损后刀具刀刃部位图像的几何形状或几何尺寸的数据。
2.一种用权利要求1所述剪裁机智能磨刀系统的智能磨刀方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将新裁剪刀具安装在裁剪机上；
S2、在裁剪刀具附近安装好磨刀单元、成像单元和裁剪刀具换刀工步执行单元；
S3、在主控制单元内存入或设置需要对裁剪刀具进行磨削的磨刀模型数据和需要对裁剪刀具进行更换的换刀模型数据；
S4、启动裁剪机对布料进行裁剪作业，同时成像单元和主控制单元开始工作；
S5、成像单元将裁剪刀具的原始图像数据，以及裁剪过程中定时扫描获取的裁剪刀具磨损后的即时图像数据传送到主控制单元；
S6、主控制单元依据内置的判断处理程序将裁剪刀具的原始图像数据与裁剪刀具磨损后的图像数据进行比较，若所述比较结果达到磨刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动磨刀单元对裁剪刀具进行磨削，若所述比较结果达到换刀模型数据的阈值，所述主控制单元发出指令驱动裁剪刀具换刀工步执行单元对裁剪刀具进行更换；
其中，所述原始图像数据与磨损后的即时图像数据分别为所述CCD摄像机采集到的几何图像数据，所述几何图像数据分别为原始刀具刀刃部位的几何形状或几何尺寸的数据与磨损后刀具刀刃部位图像的几何形状或几何尺寸的数据。
3.如权利要求2所述的智能磨刀方法，其特征在于，所述原始图像数据包括新裁剪刀具的图像数据和每次磨刀后的裁剪刀具的图像数据。
4.如权利要求3所述的智能磨刀方法，其特征在于，所述主控制单元依据内置的判断处理程序，将每次磨刀后的裁剪刀具的图像数据替换在先的原始图像数据作为新的原始图像数据。
5.如权利要求2所述的智能磨刀方法，其特征在于，所述裁剪刀具换刀工步执行单元包括由主控制单元发出控制指令，剪切机的剪切刀停止运转，然后由人工执行裁剪刀具换刀工步，或由主控制单元发出控制指令，剪切机的剪切刀停止运转，然后机械手执行裁剪刀具换刀工步。
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