CN110740843A - 确定安装在切割工具上的振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定安装在切割头上的振动刀片(4)的刀背和切割刃(4a)之间的尺寸的方法，该方法依次包括：获取安装在切割工具上的刀片的数字图像，使得对应于刀片的切割刃(4b)的线(L1)和对应与刀片的刀背(4c)的线(L2)在图像上是可见的，在数字图像上沿与对应于刀片的切割刃的线垂直的直线(L3)确定包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于与刀片的刀背的线之间的像素的数量，并从包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线之间像素的数量来计算刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸(d)。

Description

确定安装在切割工具上的振动刀片的刀背和切割刃之间的尺 寸的方法
技术领域
本发明涉及通过振动刀片(1ame vibrante)自动切割柔性材料的这一一般领域，所述柔性材料以单层或叠层的形式放置在切割台上。
本发明的一个应用领域是在柔性织物或非织物(例如皮革)材料中自动切割出片块(pièces)，特别是在服装(confection)、家具或汽车装饰工业中。
背景技术
用于在柔性材料中自动切割出片块的一种已知方法包括：将材料以单层或形成垫状的叠层的形式供给到切割台的固定或可移动的切割支撑件上，并通过在所述台的切割支撑件上方移动的切割工具切割出所述片块。切割头特别是带有振动的钢刀片，该钢刀片在其切割刃的方向上被竖直振动以切割所述材料。
切割刀片的轮廓，尤其是其切割刃的位置，在其使用期间并作为所进行的连续的锐化的函数规则地演变。对于允许持续切割出具有正确的参数设置的片块以使它们在预期的期限内保持一致，准确了解刀片演变过程中的刀片切割刃的轮廓是必要的信息。
为此，通常为刀片的切割刃启用磨损计划，并且为被用来锐化刀片的磨料启用磨损补偿计划(对应于刀片使用寿命期间磨料条或锐化轮的压力的变化)，磨料磨损补偿计划是刀片的性质、锐化条件和磨料的性质的函数。为了更新切割头的参数，特别是为了修改切割轨迹，要考虑到该信息。
然而，这种检查振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的方法确实具有一定数量的缺点。刀片刀背和切割刃的理论尺寸与其实际尺寸之间的初始尺寸差距通常被观察到。然而，这种差距被继续使用，这使所获得的信息出错。此外，锐化参数的可变性可能导致在切割刃的计划磨损与该磨损的实际情况之间产生漂移，这使得需要定期手动测量刀片的尺寸并将它们重新整合到切割轨迹的处理数据中。另外，对制造公差(尺寸、几何和冶金)的考虑也产生差距。
从文献US 2015/0082957已知一种测量设备，该测量设备包括安装在切割头的压脚上的传感器，该传感器通过接近传感器允许测量由于反复的锐化而导致的刀片的切割刃端部的位移。然而，该测量方法具有缺点，特别是由于其缺乏准确性的事实，对刀片的切割刃的磨损的测量仅仅是间歇性的。
从文献FR 2,709,177中还已知一种通过接触来测量刀片的设备，该设备安装在切割头上。在这里，测量是通过探测并与刀片的切割刃的末端进行机械接触来进行的。除了与间歇式测量的缺乏准确性的有关的缺点外，这种测量方法还使得机械装置的实施是必要的，该机械装置可能由于接触而使刀片的切割刃变差。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提出一种确定振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的方法，该方法不具有上述缺点。
根据本发明，该目的通过一种用于确定振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的方法来实现，所述振动刀片安装在切割头上并且能够在竖直方向上振动以切割柔性材料，该方法依次包括：
获取安装在切割工具上的刀片的数字图像，使得对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线在图像中可见；
在所述数字图像上沿着与对应于刀片的切割刃的线垂直的直线确定包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线之间的像素的数量；和
基于包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线之间的像素的数量，计算在刀片的刀背与切割刃之间的经过滤的尺寸。
根据本发明的该方法具有许多优点。特别地，由于图像处理被应用于所获取的刀片的切割刃的跨度的图像，因此根据本发明的方法允许确定，不是刀背和切割刃之间的一个尺寸，而是刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸。由于切割刃的磨损在刀片的整个高度上不是均匀的，因此确定切割刃的经过滤的尺寸允许获得更准确且更接近实际的结果。此外，根据本发明的方法不与刀片机械接触，这避免了在测量期间切割刃变差的任何风险。此外，对振动刀片的切割刃的轮廓的了解使得能够验证其是否保持在与要获得的切割质量兼容的范围内。最后，创建切割刃轮廓的数字图像允许检测到锐化工具的可能的调整错误或磨损。
优选地，获取所述刀片的数字化图像的步骤通过使所述刀片以某振动频率振动来完成，所述振动频率能够达到所述切割机所允许的最大振动频率。刀片的振动允许平滑所获取的图像，并允许考虑到刀片的切割刃的沿其振动轴线的较大跨度。
同样优选地，所述刀片的振动以包括在0.5mm和30mm之间的振动幅度来完成。将该振动幅度与切割刃的总高度进行比较，该总高度在1至150mm的范围内，例如在130mm的数量级上，并且允许获得切割刃的明显的平均尺寸。
可替代地，获取所述刀片的数字化图像的步骤可以在所述刀片处于静止位置的情况下完成。在该实施例中，对获取的图像的滤波可以通过适当的数字处理被应用于所述图像。
还优选地，在获取所述刀片的数字化图像的步骤之前，所述方法还包括校准步骤，所述校准步骤包括获取安装在切割头上的标准刀片的数字化图像，所述标准刀片的刀背和切割刃之间的尺寸是已知的。
该方法还可以包括使用所述刀片的刀背和切割刃之间的所述尺寸来更新切割头数据。切割头数据尤其包括切割轨迹，依据针对切割刃获得的所述尺寸该切割轨迹被校正。
获取所述刀片的数字化图像的步骤可以通过安装在切割头上面对所述刀片的数字摄像机来完成。这样，对刀背和切割刃之间的尺寸的经过滤的确定不需要对安装在切割头上的刀片进行任何特定的操作。
所述摄像机可以包括数字传感器，所述数字传感器具有2592×1944像素的分辨率和每秒15张图像的采集速度。
本发明的目的还在于一种用于确定振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的设备，所述振动刀片安装在切割头上并且能够在竖直方向上振动以切割柔性材料，该设备包括用于沿竖直方向振动刀片的装置，用于获取刀片的数字图像的装置，和用于计算刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸的装置，所述计算基于包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线之间的像素的数量。
优选地，该设备还包括用于照亮刀片的切割刃的装置。
附图说明
本发明的其他特征和优点将通过以下参考附图给出的描述而得以揭示，其中示出了本发明的一个实施例，其没有任何限制性的特征。在图中：
图1是一张示意图，其示出了切割头，该切割头配备有根据本发明的用于确定振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的设备；和
图2是一张示意图，其示出了根据本发明的确定振动刀片的刀背和切割刃之间的尺寸的方法的实施方式的示例。
具体实施方式
本发明适用于在以单层或叠层的形式出现的柔性材料中自动切割出片块。
这种切割操作通常通过配备有水平切割支撑件的切割机来完成，要切割的柔性材料被供给到水平切割支撑件上。
切割机还包括机架，在该机架上安装有切割头，例如图1中被部分地示出的切割头2。通常，该切割头尤其是包括振动刀片4，并且可以包括一个或多个辅助切割工具(例如钻头)。
切割软件确定柔性材料的不同的切割轨迹。在工作站的控制下，切割机的所述机架沿所述切割支撑件移动，而切割头可以同时沿所述机架移动，从而能够遵循由切割软件计算出的不同的切割轨迹。
以已知的方式，切割头2包括框架6，该框架6安装在切割机的所述机架上，该框架支撑振动刀片4。更精确地，切割头包括工具握持件8，工具握持件8的端部安装有振动刀片4，后者被竖直地安装。
以已知的方式，切割头2还包括用于使刀片枢转的马达(图中未示出)，从而允许振动刀片4绕其竖直轴线X-X枢转，以便遵循已被预定的切割轨迹，切割头2还包括用于刀片的允许刀片振动(在平行于其竖直轴线的方向上)的振动马达(图中未示出)。
作为指示，对于长度为300mm的振动刀片4，其振动实施为竖直振幅为25mm并且最大振动频率为100Hz。
切割头2还包括具有两个压头的机构(在图中未示出)，以允许振动刀片4在降低的工作位置和升高的位置之间竖直移动(在图1中刀片处于升高的位置)。
压脚16安装在切割头的框架6的靠下的部分，以便在切割过程中将柔性材料压在其切割支撑件上，该压脚的高度可以根据放置在切割支撑件上的柔性材料的高度进行调节。
工具握持件8配备有用于锐化振动刀片4的装置，更确切地说是锐化其切割刃4a的装置。在图1的示例性实施例中，这些锐化装置包括三个磨料条18，所述三个磨料条18彼此竖直地间隔开，并且能够借助于马达围绕平行于振动刀片的竖直轴线X-X的竖直轴线旋转。
在达到给定的切割周长之后或达到在要切割的轮廓上的拐角时，对振动刀片4的切割刃4a的锐化借助于磨料条、磨轮或任何其他设备来实现。为此，振动刀片竖直移动以进入升高的位置，并绕其竖直轴线枢转以使其切割刃的第一侧面定位成面向磨料条，刀片被振动并且旋转的磨料条被带入到与刀片接触，以在刀片高度的大部分上锐化切割刃。在使与刀片接触的磨料条脱离之后，对刀片的第二侧面重复该过程。所述刀片被枢转180°，以使其第二侧面面向磨料条。
根据本发明，一种设备允许自动确定在振动刀片4的刀背和切割刃4a之间的经过滤的尺寸(dimension filtrée)，特别是在每次锐化操作之后或在预定数量的锐化之后。这种确定是在振动刀片安装在切割头2上而无需将其拆卸的情况下完成的。
为此，用于确定振动刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸的设备特别是包括用于获取数字图像的摄像机20，该摄像机安装在切割头2的框架6上，在振动刀片4被置于升高的位置(图1)的情况下所述摄像机面对振动刀片4。
用于获取数字图像的摄像机20是例如配备有数字传感器的摄像机，该数字传感器具有2592×1944像素的分辨率和每秒15个图像的成像速度。
用于获取数字图像的摄像机20连接到本领域技术人员已知的软件图像处理装置(图中未示出)，以完成对数字图像的一定数量的计算。
用于确定振动刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸的设备还包括照明装置22，该照明装置22安装在切割头的框架6上，用于在成像期间照亮振动刀片的切割刃。
振动刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸被根据本发明的以下列方式确定。
第一步包括使振动刀片4进入如图1所示的升高的位置。该步骤通过启动切割头的压头机构来实现。在该升高的位置，刀片的切割刃4a被定位为面向摄像机20。
然后，振动刀片被绕其竖直轴线X-X定位，以将其切割刃定位在垂直于摄像机20成像轴线的方向上。该步骤通过启动切割头的刀片枢转电机来实现。
为了使振动刀片与摄像机20的成像轴完全对准，限定刀片的参考倾斜度，以便随后将其应用于所有成像是有利的。
在一个实施例中，振动刀片然后被在竖直方向上缓慢地振动，所述振动的振动频率优选地在1和20Hz之间。该步骤通过启动切割头的刀片振动马达来实现。
振动刀片的缓慢振动晚些将允许得到刀片的被平滑的数字图像的好处，并且允许考虑刀片的切割刃的较大跨度。换句话说，在缓慢振动中的振动刀片的切割刃的图像允许建立切割刃的最大值的轮廓的包络和切割刃的最小值的包络。
在另一个实施例中，在数字图像的采集期间，振动刀片不缓慢振动并且保持静止。为了获得其完全清晰的数字图像，数字图像处理被完成。
然后，摄像机20允许获取振动刀片(缓慢振动或静态)的数字图像。图2示出了发送到图像处理软件的这些数字图像24之一的处理(出于简化的原因，除振动刀片之外，所有元素都已被从数字图像24中撤出)。
根据本发明的方法，设置为在数字图像24上计算刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸，即，第一线L1和第二线L2之间的距离d，所述第一线L1对应于振动刀片4的切割刃4b的最大值的轮廓的包络线的最大值，所述第二线L2对应于振动刀片的刀背4c。为了确定线L1，对最大值的通过应用消除特定点的过滤器的确定可以被使用。
图像处理领域中的不同方法可以被用来基于数字图像24计算此距离d。
根据在此描述的方法之一，设置为通过临界化(seuillage)来提取确定线L1和L2的点，然后确定这些线L1和L2之间的距离d。为此，图像处理软件在数字图像24上沿着与对应于刀片的切割刃的线L1垂直的直线L3确定线L1和L2之间的像素数。
然后，基于像素的已知尺寸，该软件允许计算将切割刃4b与振动刀片4的刀背4c分开的距离d。
刀片刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸的确定通常在刀片的操作期间内完成(例如，每100次锐化)。然后，这些数据被传输到切割机的控制软件，以修改切割工具的参数，特别是根据振动刀片的切割刃的轮廓的演变修改切割轨迹。
应当注意，在实施刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸的计算之前，需要校准步骤。
该校准步骤实质上包括拍摄安装在切割头上的标准刀片的数字化图像，该标准刀片具有已知的刀背和切割刃之间的尺寸，然后可以将其与每次测量中计算出的经过滤的尺寸进行比较。
还应注意，附加处理可以被应用于摄像机获取的数字图像，特别是作为所采用的成像条件(亮度、照明、对比度、成像角度等)的函数。
还应注意，基于缓慢振动中振动刀片的切割刃的图像，还可以确定对应于切割刃的最小值的轮廓的包络的最小值的线和对应于振动刀片刀背的线之间的距离。该距离的确定允许确保刀片的磨损轮廓保持在预定范围内。因此，这一设置允许：
Figure BDA0002317794430000081
确认锐化系统的正确调整和良好的操作状态；
Figure BDA0002317794430000082
如果超出此范围.提醒用户和维护操作员有必要进行锐化系统的调整或有必要进行锐化系统的元件的全部或部分更换；和
Figure BDA0002317794430000083
预测问题，并且从而保证机器在切割方面的最佳运行。

Claims (10)

1.一种用于确定振动刀片(4)的刀背和切割刃(4a)之间的尺寸的方法，所述振动刀片(4)安装在切割头(2)上并且能够在竖直方向上振动以用于切割柔性材料，所述方法依次包括：
获取安装在切割工具上的刀片的数字图像(24)，使得对应于刀片的切割刃(4b)的线(L1)和对应于刀片的刀背(4c)的线(L2)在图像中可见；
在所述数字图像上沿着与对应于刀片的切割刃的线垂直的直线(L3)确定包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线之间的像素的数量；和
基于包括在对应于刀片的切割刃的线和对应于刀片的刀背的线之间的像素的数量，计算在刀片的刀背与切割刃之间的经过滤的尺寸(d)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取所述刀片的数字化图像的步骤通过使所述刀片以能够达到所述切割机所允许的最大振动频率的振动频率振动来完成。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述刀片的振动以包括在0.5mm和30mm之间的振幅来完成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，获取所述刀片的数字化图像的步骤在所述刀片处于静止位置的情况下完成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，在获取所述刀片的数字化图像的步骤之前，还包括校准步骤，所述校准步骤包括获取安装在切割头上的标准刀片的数字化图像，所述标准刀片的刀背和切割刃之间的尺寸是已知的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括使用所述刀片的刀背和切割刃之间的尺寸更新切割头数据。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，获取所述刀片的数字化图像的步骤通过安装在切割头上面对所述刀片的数字摄像机(20)来完成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述摄像机包括数字传感器，所述数字传感器具有2592×1944像素的分辨率和每秒15张图像的采集速度。
9.一种用于确定振动刀片(4)的切割刃(4a)的尺寸的设备，所述振动刀片(4)安装在切割头(2)上并且能够在竖直方向上振动以用于切割柔性材料，该设备包括：
用于沿竖直方向振动刀片的装置(12)；
用于获取刀片的数字图像的装置(20)；和
用于计算刀片的刀背和切割刃之间的经过滤的尺寸(d)的装置，所述计算基于包括在对应于刀片的切割刃的线(L1)和对应于刀片的刀背的线(L2)之间的像素的数量。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括用于照亮所述刀片的所述切割刃的装置(22)。
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