CN110241515B - 一种自动包边/锁边机和自动包边/锁边系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自动包边/锁边机和自动包边/锁边系统，包括机架、缝纫机、控制系统、台板、设在缝纫机送布牙前方的轮廓识别装置和设在缝纫机送布牙旁的驱动单元；所述驱动单元包括与控制系统电连接的伺服电机、与伺服电机驱动轴连接的驱动轮；控制系统通过轮廓识别装置传递实时的轮廓信息调控驱动轮的转向和转速，驱动轮通过其与工件之间的摩擦力和缝纫机送布牙的共同作用下驱动工件克服其与工作台面间的摩擦力做直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。本发明的整个锁边或包边的过程中能够实时的根据工件轮廓进行轨迹调整和纠偏，大大的提高了良品率和生产效率。

Description

一种自动包边/锁边机和自动包边/锁边系统
技术领域
本发明涉及缝纫设备技术领域，具体是一种自动包边/锁边机和包边/锁边系统。
背景技术
目前，工件的包边/锁边缝纫都需要熟练的缝纫操作工才能进行，在招工难尤其是熟练缝纫工招工难的大前提下，各家企业对于节省人工的自动化缝纫机需求很大。现有的模板缝纫机或者花样缝纫机仅能对工件内部的缝纫线进行加工，而不能针对裁片的外围轮廓进行包边/锁边处理。
中国专利“一种用于缝纫的视觉定位方法及系统”，公告号CN 104005180 B，公告日2016.06.22，公开了通过拍摄缝纫工作台图像并处理获取待缝纫布料图像，缝纫工作台预设有基准点，以缝纫工作台图像为坐标平面在待缝纫布料图像中获取待缝纫布料的形心坐标、起缝点坐标、及当前缝纫方向；以缝纫工作台为真实位置坐标平面，获得坐标平面内基准点的真实位置坐标将缝纫工作台图像内的形心坐标及起缝点坐标转换为缝纫工作台的真实位置坐标；以形心的真实位置坐标为转动中心转动待缝纫布料至当前缝纫方向平行于预定缝纫方向；计算起缝点和基准点间移动路径，并根据移动路径来移动待缝纫布料至起缝点与基准点相对应以进行缝纫作业，利用视觉图像处理来进行定位，良好解决原有自动缝纫定位不良的问题。
中国专利“一种全自动包边机”，公开号CN 108866843 A，公开日2018.11.23，公开一种全自动包边机，其包括：机座，机座上设有工作台和成品收集箱；储料装置，其包括安装于机座上的储料载板、用于对产品进行限位的限位机构、用于将限位机构限位的产品推送出去的推料板和推料气缸；用于将储料装置中推送出来的产品搬运至工作台上的送料装置，其包括安装于机座上的XYZ三轴驱动机构、安装于XYZ三轴驱动机构上的真空吸气座和安装于真空吸气座下端的针扎吸盘及安装于真空吸气座上并用于驱动该针扎吸盘旋转的旋转机构；包边装置，其包括安装于机座上并用于将包边带缝制于产品外缘的包边机头及安装于包边机头旁侧的定位机构和用于剪断针线的第一剪刀、安装于包边机头上并用于剪断包边带的第二剪刀。
中国专利“一种自动缝纫设备的缝料弧边控制装置及自动缝纫设备”，公开号CN107503048 A，公开日2017.12.22，本发明提供一种自动缝纫设备的缝料弧边控制装置，包括用于放置缝料的面板、固定板、可上下移动地安装于固定板的压料撑、以及位于面板上方侧的传感器组件；沿垂直于缝纫机中送料机构的送料方向的方向，传感器组件在面板上的投影点位于缝料边缘标准行进轨迹的一侧、或位于缝料边缘标准行进轨迹上；当传感器组件检测到缝料的边缘偏离于缝料边缘标准行进轨迹时，压料撑下移、将缝料压贴在面板上，缝纫机中的送料机构在送料时、使缝料以压料撑为中心向靠近缝料边缘标准行进轨迹的方向偏转，将偏离于缝料边缘标准行进轨迹的缝料边缘自动拉回到缝料边缘标准行进轨迹上，从而能够对跑偏的缝料进行自动纠偏，并适用于缝纫边缘上具有弧边段的缝料。
我们发现在缝纫过程中，工件边缘的切线方向应该和工件的前进方向重合，及在缝纫机针头下方送步牙作用区域，工件边缘的瞬时运动方向应该与送步牙方向一致。上述现有技术方案的加工路径已经预先设定好，但是需要提前针对每块工件进行编程处理轨迹，缝纫前调用相应的程序。在工件尺寸与理论程序有偏差或变形时，无法保证工件质量。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种根据工件轮廓实时调整工件位置的自动包边/锁边机和自动包边/锁边系统。
为了达到上述目的，本发明设计的自动包边/锁边机，包括机架、缝纫机、控制系统和台板，其特征在于：还包括设在缝纫机送布牙前方的轮廓识别装置和设在缝纫机送布牙旁的驱动单元；所述驱动单元包括与控制系统电连接的伺服电机、与伺服电机驱动轴连接的驱动轮；所述控制系统通过轮廓识别装置传递实时的轮廓信息调控驱动轮的转向和转速，所述驱动轮通过其与工件之间的摩擦力和缝纫机送布牙的共同作用下驱动工件克服其与工作台面间的摩擦力做直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。
优选的，所述台板上方至少设有一个所述驱动单元，每个所述驱动单元相互独立，控制系统能独立调控各个驱动单元驱动轮的转向和转速。
优选的，所述台板下方一个驱动单元，所述台板上设有通槽，所述通槽正上方设有副台板，所述副台板与机架连接；位于台板下方驱动单元的驱动轮的轮缘穿过通槽与工件下表面接触。
优选的，所述台板上方和下方均设有一个相互独立的驱动单元，控制系统能独立调控各个驱动单元驱动轮的转向和转速；两个所述驱动单元的驱动轮位于同一平面内，且它们外轮缘之间的间隙小于工件的厚度；所述台板上设有通槽，位于台板下方驱动单元的驱动轮的轮缘穿过通槽与工件下表面接触。
优选的，所述轮廓识别装置包括扭力弹簧、与扭力弹簧连接并始终紧贴在工件外轮廓边缘的摆杆，工件外轮廓边缘的变化通过摆杆的角度变化经信号处理器转变成位移变化反馈给控制系统。
进一步优选的，所述信号处理器为编码器或超声波测距传感器或红外测距传感器。
优选的，所述台板上设有与控制系统电连接并监测工件是否有大角度轮廓变化的远端探测器，所述远端传感器为反射式传感器或者对射式传感器。
优选的，所述驱动轮的材料为橡胶或其他任何摩擦力适合的聚合物或金属材料。
一种自动包边/锁边系统，其特征在于：在缝纫机头前方设有轮廓识别装置，在缝纫机头一旁设有驱动单元；轮廓识别装置实时向控制系统传递与初始信号的差值，其中：差值的方向反映了工件前进弧度的方向，差值的大小则能够计算出实时位置圆弧曲率半径的大小；所述控制系统控制、调整驱动单元的转动方向和速度，驱动单元和缝纫机送步牙的共同作用下带动工件进行直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。
优选的，所述轮廓识别装置包括远端探测器和近端探测器；所述近端探测器设置在缝纫机头前的一段距离内并实时传递进入该段的轮廓变化信号；所述远端探测器设置在近端探测器前方并监测工件是否有大角度轮廓变化，如果有，延迟一段时间后迅速提高驱动单元转速，使工件能大幅度转向。
进一步优选的，所述近端探测器包括扭力弹簧、与扭力弹簧连接并始终紧贴在工件外轮廓边缘的摆杆，工件外轮廓边缘的变化通过摆杆的角度变化经信号处理器转变成位移变化反馈给控制系统。
再进一步优选的，所述信号处理器为编码器或超声波测距传感器或红外测距传感器。
优选的，当工件为容易变形的轻薄物料时，选用CCD或CMOS或以视觉为原理识别轮廓变化。
本发明的有益效果是：本发明不需要事先针对缝纫轨迹进行编程，也不用考虑实际生产的裁片尺寸的偏差，利用轮廓识别装置实时监测工件轮廓变化，控制系统实时计算驱动方向和速度；驱动轮和缝纫机的送布牙来进行送料，驱动轮和送布牙之间的速度和方向的差别驱动工件进行直线运动或任意角度的旋转。本发明的整个锁边和包边/锁边的过程中能够实时的根据工件轮廓进行轨迹调整和纠偏，大大的提高了良品率和生产效率。
附图说明
图1是本发明的立体示意图一，在工件上方设有一个驱动单元
图2是本发明直线轮廓状态的俯视示意图
图3是图2的主视图
图4是本发明弧线轮廓状态的俯视示意图
图5是图4的主视图
图6是本发明的立体示意图二，在工件上方设有两个驱动单元
图7是本发明的立体示意图三，在工件下方设有一个驱动单元
图8是本发明的立体示意图四，在工件上方和下方各设有一个驱动单元
图9是本发明的示意框图
图中：机架1、缝纫机2、控制系统、台板3、缝纫机送布牙4、轮廓识别装置5(扭力弹簧5.1、摆杆5.2、传感器5.3)、驱动单元6(伺服电机6.1、驱动轮6.2)、工件7、远端传感器8、副台板9；其中：虚线箭头为驱动轮的运动方向、实线箭头为送布牙的运动方向、空心箭头为工件的运动个方向。
具体实施方式
下面通过图1～图9以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图8所示，本发明设计的自动包边/锁边机，包括机架1、缝纫机2、控制系统、台板3、设在缝纫机送布牙4前方的轮廓识别装置5和设在缝纫机送布牙4旁的驱动单元6；
如图1、图6至图8所示，本发明涉及的自动包边/锁边机的驱动单元布置至少有四种形式：在台板3上方设置一个或两驱动单元6、在台板3下方设置一个驱动单元6、在台板3上方和下方均设置一个驱动单元6。当然，驱动单元6的个数可以根据工件的大小进行合理的调整。当台板上方或下方设有驱动单元，即台板仅有一侧设有驱动单元6时，用于单层的工件加工；当台板上方和下方均设有驱动单元6时，能够适用于两层工件的加工。
如图1和图6所示，所述台板3上方至少设有一个所述驱动单元6，当有多个驱动单元6时，每个所述驱动单元6相互独立，控制系统能独立调控各个单元驱动轮6.2的转向和转速。
如图7所示，所述台板3下方设有一个驱动单元6，所述台板3上还设有通槽，通槽正上方设有副台板9，副台板9与机架连接；位于台板3下方驱动单元的驱动轮6.2的轮缘穿过通槽与工件下表面接触。
如图8所示，所述台板3上方和下方均设有一个相互独立的驱动单元6，控制系统能独立调控各个驱动单元6驱动轮6.2的转向和转速；两个所述驱动单元6的驱动轮6.2位于同一平面内，且它们外轮缘之间的间隙小于工件的厚度；所述台板3上设有通槽，位于台板3下方驱动单元的驱动轮的轮缘穿过通槽与工件下表面接触。
下面以在台板3上方设置一个驱动单元6为例说明本发明的具体结构：
如图3和图5所示，所述轮廓识别装置5包括扭力弹簧5.1、与扭力弹簧5.1连接并始终紧贴在工件7外轮廓边缘的摆杆5.2、与控制系统连接的读取摆杆位置的传感器5.3；优选的，所述传感器5.3为编码器或超声波测距传感器或红外测距传感器。也就是说：将工件轮廓边缘的变化通过摆杆的角度变化通过经编码器处理后转变成位移变化反馈给控制系统，或者由超声波测距传感器或红外测距传感器获取摆杆的位移变化并反馈给控制系统。
所述驱动单元6包括与控制系统连接的伺服电机6.1、与伺服电机驱动轴连接的驱动轮6.2，驱动轮6.2通过其与工件7之间的摩擦力和缝纫机送布牙的共同作用下驱动工件克服其与工作台面间的摩擦力做直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。
优选的，所述台板3上设有与控制系统连接的远端探测器8。所述远端探测器8设置在轮廓识别装置5前方并监测工件是否有大角度轮廓变化，如果有，控制系统延迟一段时间后迅速提高驱动伦的转速，使工件能大幅度转向。进一步优选的，所述远端探测器为反射式传感器或者对射式传感器。
如图9所示，本发明设计的自动包边/锁边系统，在缝纫机头前方设有轮廓识别装置，在缝纫机头一旁设有驱动单元；轮廓识别装置实时向控制系统传递与初始信号的差值，其中：差值的方向反映了工件前进弧度的方向，差值的大小则能够计算出实时位置圆弧曲率半径的大小；控制系统控制、调整驱动单元的转动方向和速度，驱动单元和缝纫机送步牙的共同作用下带动工件进行直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。
优选的，所述轮廓识别装置包括远端探测器和近端探测器；所述近端探测器设置在缝纫机头前的一段距离内并实时传递进入该段的轮廓变化信号；所述远端探测器设置在近端探测器前方并监测工件是否有大角度轮廓变化，如果有，延迟一段时间后迅速提高驱动单元转速，使工件能大幅度转向。
进一步优选的，所述近端探测器包括扭力弹簧、与扭力弹簧连接并始终紧贴在工件外轮廓边缘的摆杆，工件外轮廓边缘的变化通过摆杆的角度变化经信号处理器转变成位移变化反馈给控制系统。
再进一步优选的，所述信号处理器为编码器或超声波测距传感器或红外测距传感器。
优选的，当工件为容易变形的轻薄物料时，选用CCD或CMOS或以视觉为原理识别轮廓变化。
优选的，所述驱动轮的材料为橡胶或其他任何摩擦力适合的聚合物或金属材料。
在缝纫过程中，工件边缘的切线方向应该和工件的前进方向重合，及在缝纫机针头下方送步牙作用区域，工件边缘的瞬时运动方向应该与送步牙方向一致。缝纫机头前短距离设有近端探测器。如图2所示，如果工件继续直线向前运动，近端探测器将一直给出固定信号。如果即将到达弧线区域，近端探测器将探测到与初始位置的差值，差值的方向反映了工件弧度的方向是向左侧或者右侧。差值的大小则可以用来计算出实时位置圆弧曲率半径的大小。控制系统通过计算，提供给驱动系统运动的方向和速度。驱动系统和缝纫机送步牙的共同作用下，带动加工工件进行直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动包边/锁边机，包括机架、缝纫机、控制系统和台板，其特征在于：还包括设在缝纫机送布牙前方的轮廓识别装置和设在缝纫机送布牙旁的驱动单元；所述驱动单元包括与控制系统电连接的伺服电机、与伺服电机驱动轴连接的驱动轮；所述控制系统通过轮廓识别装置传递实时的轮廓信息调控所述驱动轮的转向和转速，所述驱动轮通过其与工件之间的摩擦力和缝纫机送布牙的共同作用下驱动工件克服其与工作台面间的摩擦力做直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动；所述轮廓识别装置包括扭力弹簧、与扭力弹簧连接并始终紧贴在工件外轮廓边缘的摆杆，工件外轮廓边缘的变化通过摆杆的角度变化经信号处理器转变成位移变化反馈给控制系统。
2.根据权利要求1所述的自动包边/锁边机，其特征在于：所述台板上方至少设有一个所述驱动单元，每个所述驱动单元相互独立，控制系统能独立调控各个驱动单元驱动轮的转向和转速。
3.根据权利要求1所述的自动包边/锁边机，其特征在于：所述台板下方一个驱动单元，所述台板上设有通槽，所述通槽正上方设有副台板，所述副台板与机架连接；位于台板下方驱动单元的驱动轮的轮缘穿过通槽与工件下表面接触。
4.根据权利要求1所述的自动包边/锁边机，其特征在于：所述台板上方和下方均设有一个相互独立的驱动单元，控制系统能独立调控各个驱动单元驱动轮的转向和转速；两个所述驱动单元的驱动轮位于同一平面内，且它们外轮缘之间的间隙小于工件的厚度；所述台板上设有通槽，位于台板下方驱动单元的驱动轮的轮缘穿过通槽与工件下表面接触。
5.根据权利要求1所述的自动包边/锁边机，其特征在于：所述信号处理器为编码器或超声波测距传感器或红外测距传感器。
6.根据权利要求1所述的自动包边/锁边机，其特征在于：所述台板上设有与控制系统电连接并监测工件是否有大角度轮廓变化的远端探测器，所述远端探测器为反射式传感器或者对射式传感器。
7.一种自动包边/锁边系统，其特征在于：在缝纫机头前方设有轮廓识别装置，在缝纫机头一旁设有驱动单元；轮廓识别装置实时向控制系统传递与初始信号的差值，其中：差值的方向反映了工件前进弧度的方向，差值的大小则能够计算出实时位置圆弧曲率半径的大小；所述控制系统控制、调整驱动单元的转动方向和速度，所述驱动单元和缝纫机送步牙的共同作用下带动工件进行直线运动或者围绕实时曲率中心进行实时圆周运动。
8.根据权利要求7所述的自动包边/锁边系统，其特征在于：所述轮廓识别装置包括远端探测器和近端探测器；所述近端探测器设置在缝纫机头前的一段距离内并实时传递进入该段的轮廓变化信号；所述远端探测器设置在近端探测器前方并监测工件是否有大角度轮廓变化，如果有，延迟一段时间后迅速提高驱动单元转速，使工件能大幅度转向。
9.根据权利要求7所述的自动包边/锁边系统，其特征在于：当工件为容易变形的轻薄物料时，选用CCD或CMOS或以视觉为原理识别轮廓变化。
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