CN111902241A - 用于自动重新磨刀的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于自动重新磨刀的方法的一种变型包括在虎钳处接收刀；在扫描周期中，沿着刀的刀片从虎钳近侧的初始纵向位置向纵向结束位置扫描研磨头，并且基于布置在研磨头中的传感器的输出，记录在研磨头的各个纵向位置处的刀片边缘的各段的竖直位置序列；基于竖直位置序列计算刀的刀片轮廓；并且在研磨周期中，致动研磨头中的研磨轮，以及在沿刀片纵向地驱动研磨头的同时，使研磨头相对于虎钳俯仰以保持研磨轮的轴线基本平行于对应于研磨头的纵向位置的刀片轮廓的各段。

Description

用于自动重新磨刀的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月30日提交的美国临时申请号62/578523、2018年4月18日提交的美国临时申请号62/659217和2018年8月7日提交的美国临时申请号62/715747的权益，通过引用将其整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及磨刀领域，更具体地涉及一种在磨刀领域中自动重新磨刀的新的有用方法。

附图说明

图1A和1B是方法的流程图；

图2是系统的示意图；

图3是系统的一种变型的示意图；

图4是系统的一种变型的示意图；

图5A和5B是系统的一种变型的示意图；

图6A和6B是系统的一种变型的示意图；

图7是方法的一种变型的流程图；

图8是方法的一种变型的流程图；

图9是方法的一种变型的流程图；

图10A、10B和10C是系统的一种变型的示意图；以及

图11是方法的一种变型的流程图。

具体实施方式

本发明实施例的以下描述并非旨在将本发明限制为这些实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本文描述的变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例是可选的，并且不排除它们描述的变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例。本文描述的本发明可以包括这些变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例的任何和所有置换。

1.方法

如图1A和1B所示，用于自动重新磨刀的方法S100包括在框S110中在虎钳处接收刀。方法S100还包括，在扫描周期中：在框S120中，使研磨头相对于虎钳前进至虎钳近侧的初始纵向位置；在框S122中，使研磨头相对于虎钳从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回；在框S124中，随着研磨头从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回，基于布置在研磨头中的传感器的输出，记录刀的刀片边缘的各段的竖直位置序列。方法S100还包括在框S130中基于竖直位置序列计算刀的刀片轮廓。方法S100还包括，在研磨周期中：在框S140中，使研磨头相对于虎钳前进至初始纵向位置的近侧；在步骤S142中，致动研磨头中的研磨轮；在框S144中，使研磨头相对于虎钳从初始纵向位置的近侧沿刀片轮廓向纵向结束位置纵向缩回；以及在步骤S146中，在使研磨头纵向缩回的同时，使研磨头相对于虎钳俯仰(pitch)，以保持研磨轮的轴线基本平行于沿刀片轮廓的局部切线。

方法S100的一种变型包括在框S110中在虎钳处接收刀。方法S100的该变型还包括在扫描周期中：在框S122中，在虎钳近侧的初始纵向位置与纵向结束位置之间的纵向扫描距离上扫描研磨头；以及在框S124中，基于布置在研磨头中的传感器的输出，记录沿纵向扫描距离在研磨头的纵向位置处的刀的刀片边缘的各段的竖直位置序列。方法S100的该变型还包括在框S130中基于竖直位置序列计算刀的刀片轮廓。方法S100的该变型还包括在研磨周期中，在框S142中致动研磨头中的研磨轮；在框S144中沿纵向扫描距离驱动研磨头；以及在框S146中，在沿扫描距离驱动研磨头的同时，使研磨头相对于虎钳俯仰以保持研磨轮的轴线基本平行于对应于研磨头的纵向位置的刀片轮廓的各段。

2.应用

通常，方法S100可以由自动磨刀装置(以下称为“系统”)执行：接收并保持刀；在扫描周期中自动扫描刀并得出刀的刀片的2D轮廓(以下称为“刀片轮廓”)；沿刀片轮廓自动扫掠研磨头—包括一组研磨轮或其他磨刀片表面—以便在研磨周期中磨刀片；然后在最后研磨周期结束时释放刀。特别地，系统100可以执行方法S100的各框以自动磨各种类型、形状、大小、几何形状、条件(例如锐度水平、边缘切屑)等的刀片，而无需这些刀片的先验知识并且无需对系统100编程来磨特定刀片，如图7、8、9和11所示。

例如，一旦将刀装载到系统100中的虎钳中，系统100就可以根据方法S100执行扫描周期：在从虎钳近侧的刀的刀片的后部(或“基部”)朝向刀片的点纵向扫掠刀片传感器的同时记录由刀片传感器输出的数据(例如柱状图像)，以将这些数据编译成刀片的表示；并且从该表示提取刀片的刀片轮廓，比如以在机器坐标中定义的多项式趋势线的形式，如图7所示。随后，系统100可以根据方法S100执行研磨周期：激活研磨致动器，以在研磨头内旋转一对磨石研磨轮；并沿刀片轮廓扫掠研磨轮，包括相对于虎钳竖直和纵向地平移研磨轮，并使研磨轮相对于虎钳前后俯仰，以保持研磨轮的表面与刀片轮廓相切并重合—且因此保持与刀片边缘的段接触的表面基本垂直于刀片的该段—随着系统100沿刀片的长度穿过研磨轮时(例如从刀片的后部朝向刀片的点)，如图8和9所示。

系统100还可自动为每把刀执行多个研磨周期，比如：沿刀的刀片边缘去除切屑或其他缺陷；沿刀片边缘研磨不同角度的斜面；或执行“粗加工”以从刀片去除相对大量的材料，然后执行“精加工”以从刀片的端部去除任何毛刺。在根据方法S100结束最后研磨周期时，系统100可以自动释放刀并将刀返回给用户。

因此，系统100可以执行方法S100的框，以自动扫描各种类型、形状、尺寸等的“钝”刀，并只需很少或不需要用户手动输入就可以将这些刀快速重新研磨成高且一致的锋利度，以为不同类型、形状、尺寸等的刀设置、编程或重新配置系统100。例如，系统100可以位于：在硬件商店中，以自动重新磨由顾客带到商店的用过的刀；在烹饪商店中，以自动重新磨由顾客带到商店的用过的刀和/或磨顾客最近购买的新刀；或在餐厅、熟食店、杂货店或其他准备食物的设施中，以为工作人员重新磨刀。

3.系统

如图2和3所示，系统100包括：虎钳110，其配置为暂时保持刀的刀片；研磨头130，其包含一对研磨轮134(或其他固定或移动的磨刀片表面)；刀片传感器140，其配置为在扫描周期中扫描刀片；一组主致动器150，其配置为在扫描和研磨周期中使研磨头130相对于虎钳110绕纵向和竖直轴线平移并且使研磨头130相对于虎钳110绕俯仰轴线旋转；虎钳致动器120，其配置为打开和关闭虎钳110；研磨致动器138，其配置为使研磨轮134旋转；真空单元190，其配置为收集在研磨周期中研磨刀片边缘时产生的碎屑；底盘160，其配置为支撑前述元件；下壳体162和盖166，其配置为在研磨周期中封闭研磨头130、虎钳110和刀片；用户界面170，其配置为向用户提供提示和/或向指示系统100的状态；以及控制器180，其配置为根据方法S100从整个系统100的传感器读取传感器数据并控制系统100内的各种致动器同时执行扫描和研磨周期。

3.1虎钳

通常，虎钳110在扫描和研磨周期中用于暂时接收和保持刀。在图6A和6B所示的一实施方式中，虎钳110包括：第一虎钳爪111，其限定基本平行于系统100的纵向和竖直轴线的第一爪面；第二虎钳爪112，其可枢转地或平移地联接到第一虎钳爪111并限定面向并基本平行于第一爪面的第二爪面；虎钳止动件114，其介于第一爪面和第二爪面之间并配置为竖直支撑设置在虎钳110中的刀片的脊部。系统100还包括虎钳致动器，其配置为选择性地一起驱动第一和第二虎钳爪111、112以在扫描和研磨周期中将刀片保持在虎钳110中，并打开第一和第二虎钳爪111、112，以便在研磨周期结束时从虎钳110释放刀片。

在图6A和6B所示的实施方式中：第二虎钳爪112通过枢轴支点在第一和第二爪面下方可枢转地联接到第一虎钳爪111；螺母115通过虎钳顺应弹簧弹向枢轴支点下方的第二虎钳爪112；虎钳致动器120包括电动机(例如电动齿轮电动机)，其在枢轴支点下方可枢转地联接到第一虎钳爪111并包括面向螺母115的输出轴；以及导螺杆117将电动机的输出轴联接到导螺杆117。例如，虎钳致动器120可以利用通过第一虎钳爪111中的相邻孔面对第二虎钳爪112的输出轴可枢转地联接到第一虎钳爪111的左侧。螺母115可以通过介于螺母115和第二虎钳爪112的左侧之间的虎钳顺应弹簧116联接到第二虎钳爪112的左侧。导螺杆117—可旋转地联接到虎钳致动器120的输出轴并由推力轴承118支撑在第一虎钳爪111上—可穿过第一虎钳爪111中的第一孔以接合螺母115。因此，当控制器180在第一方向上致动虎钳致动器120时，虎钳致动器120旋转导螺杆117以驱动螺母115远离第一虎钳的右侧，从而驱动第一和第二虎钳爪111、112的爪面以及将力从螺母115传递到第二虎钳爪112中的虎钳顺应弹簧116。当爪面接触并接合置于虎钳止动件114上的刀的刀片时，刀片可防止第一和第二虎钳爪111、112进一步闭合。虎钳致动器120的继续致动因此可以将螺母115朝向第二虎钳爪112的左侧驱动以压缩虎钳顺应弹簧116，其将与虎钳顺应弹簧116被压缩的距离成比例的力从螺母115传递到第二虎钳爪112中；第一和第二虎钳爪111、112可配合以将在第一虎钳爪111上的推力轴承118和第二虎钳爪112上的虎钳顺应弹簧116之间的该力转换成第一和第二爪面之间的夹紧力以将刀片保持在虎钳110中。一旦系统100完成该刀片的一个或多个研磨周期，控制器180即可在第二方向上致动虎钳致动器120，这旋转导螺杆117以将螺母115朝向第一虎钳的右侧驱动，从而打开虎钳110，从而释放刀片。

因此，在该实施方式中，当虎钳致动器120、导螺杆117和螺母115施加以闭合虎钳110的目标大小的力时，虎钳顺应弹簧116的尺寸可以设定为屈服目标压缩距离。(在虎钳110的下端处的该力的大小可以对应于第一和第二虎钳爪111、112的爪面之间的目标夹紧力。虎钳顺应弹簧116也可被预加载以在虎钳110的窄运动范围上实现该力大小。)

在该实施方式中，虎钳110还可包括：光学标记(例如联接至螺母115或第一虎钳爪111)；以及面向光学标记的光学中断传感器119(例如光断续器)，其联接至第二虎钳爪112，并配置为当光学标记进入光学中断传感器119的感测场时输出光学中断信号。例如，在该实施方式中，光学中断传感器119可以布置在第二虎钳爪112和螺母115之间，使得当虎钳顺应弹簧116已被压缩(或伸展)了与第一和第二虎钳爪111、112的爪面处的目标夹紧力相对应的目标压缩距离时光学标记进入光学中断传感器119的感测场。然后，控制器180可以停止沿第一方向驱动虎钳致动器120以在光学中断传感器119输出光学中断信号时就将虎钳110闭合在刀片上。

可替代地，虎钳110可包括机械标记；虎钳110还可以包括机械限位开关，其配置为当按下机械限位开关中的检测器元件时输出机械限位信号。在前述示例中，机械限位开关可以布置在第二虎钳的左侧并面向螺母，以使检测器元件接触螺母115上的机械标记，以当螺母115已经将虎钳顺应弹簧116压在第二虎钳爪112上目标压缩距离时触发机械限位开关来输出机械限位信号。又可替代地，控制器180可以比如基于虎钳致动器120的电流消耗或反EMF来监测虎钳致动器120的扭矩输出，并从该值解释第一和第二爪面之间的夹紧力。虎钳110可替代地包括力传感器(例如应变仪)，其布置在螺母115与第二虎钳夹爪112之间或者在第一虎钳夹爪111与支撑导螺杆117的推力轴承118之间；控制器180可以从该力传感器读取值，并将该值转换为第一和第二爪面之间的夹紧力。然后，当计算的第一和第二虎钳爪111、112之间的夹紧力超过阈值或目标力大小时，控制器180可以在闭合虎钳110时停止虎钳致动器120的致动。

然而，虎钳110可包括任何其他传感器，其以任何其他方式布置在虎钳110内，并构造成输出与第一和第二虎钳爪111、112的爪面之间的夹紧力相关的信号。此外，虎钳110的第一和第二虎钳爪111、112可以以任何其他方式布置，并且可以由以任何其他方式联接至第一和第二虎钳爪111、112的任何其他类型的虎钳致动器致动。

3.1.2变型：虎钳块和虎钳顺应

在图6A和6B所示的一变型中，第一虎钳爪111安装在虎钳块上；第二虎钳爪112、虎钳致动器等安装在第一虎钳爪111上；并且虎钳块122可以安装在底盘160上。通常，在该变型中，虎钳块可以包括更多的机构，其配置为响应于在研磨周期中通过研磨轮134施加到位于虎钳110中的刀片边缘的力而横向、纵向和/或竖直地屈服。特别地，通过屈服(或“遵从”)由研磨轮134施加到刀片边缘并且经由刀片和虎钳110传递到虎钳块122中的力，虎钳块122可以确保研磨轮134之间的力，并且刀片在研磨周期中沿刀片的长度保持基本一致。

在一实施方式中，第一虎钳爪111通过竖直线性滑动件安装到虎钳块122，其以五个自由度相对于虎钳块122定位和约束第一虎钳爪111，同时使第一虎钳爪111—连同联接至第一虎钳爪111的第二虎钳爪112、虎钳致动器等—能够竖直地平移(例如垂直于第一和第二爪面以及虎钳止动件114)。在该实施方式中，竖直线性滑动件还可以限定竖直止动件，其限定第一虎钳爪111沿着竖直线性滑动件的竖直行程的上端；并且虎钳块122还可以包括竖直顺应弹簧，其使第一虎钳爪111偏压在竖直止动件上。当控制器180致动系统100内的各种致动器以在研磨周期中将研磨轮134接合到夹持在虎钳110中的刀片时，如下所述，竖直顺应弹簧：可以在研磨轮沿着刀片边缘纵向移动时吸收研磨轮与刀片之间的接触变化(例如由于沿着刀片的缺陷和/或系统100中的致动器对刀片的刀片轮廓的线性插值的限制)；从而可以在研磨轮134和刀片边缘之间保持基本一致的竖直力。例如，竖直顺应弹簧可被预加载，使得竖直顺应弹簧以略小于目标竖直研磨力将第一虎钳爪111压靠在竖直止动件上；然而，当第一虎钳爪111被从竖直止动件向下驱动目标距离(例如500微米)时，竖直顺应弹簧可以将目标竖直研磨力施加回到第一虎钳爪111中。在该示例中，在研磨周期中，控制器180可以触发系统100中的致动器，以沿着刀片的原始刀片轮廓下方偏移目标距离(例如500微米)的调整的刀片轮廓扫掠研磨轮134，以实现和保持沿刀片边缘的长度的研磨轮134和刀片之间的目标竖直研磨力。

在该实施方式中，虎钳110还可以包括在虎钳块122和第一虎钳爪111之间的阻尼器，并且该阻尼器配置为在研磨周期中阻尼弹簧、虎钳爪和刀片等中的竖直振荡，否则这可能导致研磨轮134沿着刀片边缘跳动。

在该实施方式中，第一虎钳爪111也可以通过纵向线性滑动件安装到虎钳块122，其以五个自由度相对于虎钳块122定位和约束第一虎钳爪111，同时使第一虎钳爪111—连同联接至第一虎钳爪111的第二虎钳爪112、虎钳致动器等—能够竖直地平移(例如平行于第一和第二爪面以及虎钳止动件114)。纵向线性滑动件还可以限定纵向止动件，其限定面向系统100的后部的第一虎钳爪111沿着纵向线性滑动件的竖直行程的纵向端；并且虎钳块122可以包括纵向顺应弹簧，其使第一虎钳爪111偏压在纵向止动件上(即沿纵向线性滑动件朝向第一虎钳爪111的纵向行程的后部)。与竖直顺应弹簧一样，纵向顺应弹簧可以在研磨轮沿着刀片边缘移动时(例如围绕刀片的尖端向下)吸收研磨轮与刀片之间的接触变化。特别地，竖直线性滑动件、纵向线性滑动件、竖直顺应弹簧和纵向顺应弹簧可配合以沿刀片轮廓的整个长度保持研磨轮134和刀片边缘之间的基本一致的力，而与研磨轮134相对于刀片的角度无关。

在该实施方式中，第一虎钳爪111可以附加或可替代地通过侧向线性滑动件安装到虎钳块122，其以五个自由度相对于虎钳块122定位和约束第一虎钳爪111，同时使第一虎钳爪111—连同联接至第一虎钳爪111的第二虎钳爪112、虎钳致动器等—能够侧向平移(例如垂直于第一和第二爪面)。布置在第一虎钳爪111的左侧和右侧上的一对侧向顺应弹簧124可以使虎钳110的有效纵向中心与研磨头130的有效纵向中心居中。然而，该对侧向弹簧可以允许第一虎钳爪111相对于虎钳块122侧向移位，以补偿加载到系统100中的弯曲刀片，从而使虎钳110能够随着研磨头130使研磨轮134沿着为刀片计算的刀片轮廓移动而相对于研磨头130侧向移动。类似地，一对侧向弹簧可以允许第一虎钳爪111相对于虎钳块122侧向移位，以比如对于以下所述的系统100的变化补偿研磨轮134之间的中心线距离的调整，其中研磨头130包括：第一固定研磨轮；以及第二可调节研磨轮，其联接到平移或可枢转安装件，该安装件配置为使第二研磨轮相对于第一研磨轮在研磨头130内(侧向)移动，从而使研磨轮134的有效中心侧向移位。

然而，虎钳块122可以包括任何其他格式或构造的任何其他竖直、纵向和/或侧向顺应机构；并且虎钳110可以以任何其他方式安装到底盘160。另外或可替代地，研磨头130可以安装在包括类似的竖直、纵向和/或侧向顺应机构的研磨头130块上。

3.1.2虎钳变型：磁性元件

在一变型中，虎钳止动件114包括一组销，其被压入第一虎钳爪111中的在第一虎钳爪111的前后边缘附近并且在第一虎钳爪111下方的孔中，并延伸到第二虎钳爪112中的过大尺寸的孔或槽中。在该实施方式中，销可包括磁性元件，其构造成在控制器180触发爪致动器120以将爪110抵靠刀片闭合之前磁性地联接到并保持设置在虎钳110中的刀片的脊部。另外或可替代地，虎钳110可包括磁性元件，其布置在第一和/或第二虎钳夹爪111、112中并且类似地构造成磁性地联接至并保持设置在虎钳止动件114上的刀片。

3.1.3虎钳变型：第二爪

在图6B所示的另一变型中，虎钳110包括第二爪113：限定布置在第一虎钳爪111的后部(即与下面描述的刀窗168相对)的窄梁；限定从第一爪面朝向第二虎钳爪112侧向向内偏移的第二爪113面；并配置为在通过虎钳致动器120闭合虎钳110时接触、夹持且然后侧向偏离设置在虎钳110中的刀片。特别地，第二爪113可以在从第一虎钳爪111悬垂的弯曲的远端上限定第二爪113面，并且可以配置成偏转—在第一和第二虎钳爪111、112之间以夹持刀片的目标夹紧力附近的力作用下—在虎钳110闭合时，以便：通过偏转来补偿脊部厚度沿各种类型和几何形状的刀片的长度的变化；同时确保对于朝向其点呈锥形的刀片和在其脊部的基部附近具有基部均匀厚度的脊部的刀片至少最小夹紧力被施加在虎钳110的后部处的刀片上。

另外或可替代地，虎钳110可包括从第二虎钳爪112的后部悬垂的类似的第二爪113。

3.1.4虎钳变型：底切爪面

在图6A所示的一变型中，第一和第二虎钳爪111、112限定了在虎钳110闭合时形成底切表面的爪面。例如，第一爪面和第二爪面可分别相对于第一和第二虎钳爪111、112的背腹轴被底切1-2°，以便：容纳从其脊部到其边缘呈锥形(即变窄)的刀片；并且确保第一和第二爪面与刀片从脊部插入的表面之间的接合，从而为夹持在虎钳110中的刀片建立更大的稳定性。

3.1.5虎钳变型：可更换爪面

在另一变型中，第一和第二虎钳爪111、112配置为暂时接收不同类型、材料和/或几何形状的爪面，比如：具有光滑铝爪面的铝爪，其配置为在阈值长度和高度下抓住刀片；锯齿状爪，其配置为抓住大(例如高、长)刀片；以及高软爪(例如塑料爪)，其配置为抓住带有锯齿状脊部的刀片。

3.1.6虎钳变型：平移联接

在一变型中，第二虎钳爪112构造成当虎钳110打开和闭合时相对于第一虎钳爪111平移而不是枢转。在一实施方式中，虎钳110包括：第一销，其刚性地安装在第一虎钳爪111的顶部附近(例如刚好在第一爪面下方)并且在第二虎钳爪112的顶部附近的孔中自由行进；以及第二销，其刚性地安装在第一虎钳爪111的底部附近并且在第二虎钳爪112的底部附近的槽中自由行进。在该实施方式中，第一和第二销因此可以与第二虎钳爪112中的孔和槽配合，从而以五个自由度相对于第一虎钳爪111定位和约束第二虎钳爪112，同时使第二虎钳爪112能够侧向地朝向和远离第一虎钳爪111平移。虎钳致动器120因此可以联接到第一和第二虎钳爪111、112—比如经由螺母和虎钳顺应弹簧，如上所述—以打开和闭合虎钳110。

3.1.7虎钳变型：手动致动

在另一变型中，不是配置为响应于从控制器180接收的命令自动打开和闭合虎钳110的虎钳致动器，而是可以手动地致动虎钳110。例如，虎钳110可以包括快速释放的凸轮或翼形螺钉机构，并且控制器180可向用户提供提示以：手动将刀片夹持在虎钳110中；在执行扫描和研磨周期之前，验证刀片是牢固的；然后在结束研磨周期时从虎钳110上手动移除刀片。

然而，虎钳110可以以任何其他方式自动或手动地致动。

3.2研磨头

如图5A和5B所示，研磨头130包括一对研磨轮134和构造成致动(即旋转)研磨轮134的研磨致动器138。通常，在研磨周期中，控制器180致动研磨致动器138并驱动主致动器150沿为当前占据虎钳110的刀片产生的刀片轮廓相对于虎钳110扫掠研磨头130，从而使研磨轮抵靠着刀片边缘设置并且当研磨轮134沿着刀片的长度被扫掠时基本垂直于刀片边缘。

3.2.1研磨轮

在图5B和8所示的一实施方式中，研磨头130包括一对螺旋叉指研磨轮134，其中每个研磨轮限定具有研磨涂层或研磨特征(例如毛刺、锯齿)的螺旋研磨表面。例如，每个研磨轮可以：用钢锻造成(近似)圆柱形轮；研磨或机加工以形成圆柱或椭圆形研磨表面轮廓；并且研磨或机加工以在研磨表面中切深螺旋。然后可以对研磨表面：抛光；表面硬化；镀硬铬；以及然后涂上磨料(例如基于金刚石的80粒度磨料涂层)。在该示例中，第一研磨轮可以用左螺旋研磨；且第二研磨轮可以用左螺旋研磨。

3.2.2研磨轮安装和致动

在前述实施方式中，研磨头130可包括：第一轴131，其配置为接合并支撑第一研磨轮；第二轴132，其配置为接合并支撑第二研磨轮；以及研磨致动器138，其例如经由两个单独的同步带或通过单个蛇形同步带联接至第一和第二轴131、132，使得当研磨致动器138激活时，第一和第二轴131、132反向旋转。在该实施方式中，第一轴131和第二轴132之间的中心线距离可以小于每个研磨轮的大直径，使得第一和第二研磨轮134的螺旋部分—分别安装到第一轴131和第二轴132—叉指(或“交织”)。此外，同步带可以在第一和第二轴131、132之间保持相位(或“计时”)，以防止当研磨致动器138激活时第一和第二研磨轮134的叉指面彼此碰撞，如图6A和6B所示。

3.2.3研磨轮表面轮廓

在研磨轮134限定圆柱形研磨表面的一实施方式中，这些叉指研磨轮134可以重叠以形成平行于第一和第二轴131、132的中心线、在其之间并且在其下方偏移的有效线性顶点。

在图10A、10B和10C所示的另一实施方式中，其中研磨轮134限定非线性(例如椭圆形、环形)研磨表面，这些叉指研磨轮134可以重叠以形成近似于垂直于轴的圆的一段的非线性顶点。在该实施方式中，圆可以限定大致与研磨头130的侧向旋转轴线相交的中心，使得即使当研磨头130绕着该旋转轴线旋转时，研磨轮134也保持与刀片接触。例如并且如下所述，控制器180可以：在刀片轮廓的第一端以最大前俯仰角(例如+10°)向前俯仰研磨头130，以将第一和第二研磨轮设置在顶点的前部与刀片的后部接触；并且当研磨头130沿着刀片轮廓移动时，使研磨头130向后俯仰，以使研磨轮134和刀片之间的接触朝向顶点的后部移位，例如当研磨头130到达刀片的点时使研磨头130以最大后俯仰角(例如-10°)向后俯仰，如图11所示。

3.2.4研磨轮中心线调节

在图5A和5B所示的一变型中，研磨头130包括中心线调节机构，其构造成调节并影响第一和第二轴131、132之间的中心线距离，从而改变在叉指研磨轮134的顶点处形成的有效角度，其又通过研磨轮134影响沿刀片研磨的斜角。特别地，通过减小第一和第二轴131、132之间的中心线距离，研磨头130：将研磨轮134移近在一起；减小由研磨轮134形成的顶点的角度；因此，当在该位置被研磨轮134研磨时，在刀片上产生陡峭的斜面。相反地，通过增加第一和第二轴131、132之间的中心线距离，研磨头130：将研磨轮134进一步移开；增加由研磨轮134形成的顶点的角度；因此，当在该位置被研磨轮134研磨时，在刀片上产生浅斜面。例如，控制器180可以：在第一研磨周期中，在沿刀片研磨主切削边缘之前(例如在刀片的每一侧上形成18°斜面)，将研磨轮134设置在相对短的中心线距离处；然后在刀片的最后研磨周期中，在沿刀片研磨微斜面之前(例如在刀片的每一侧上形成短的22°斜面)，将研磨轮134设置在更大的中心线距离处。

在一实施方式中，第一轴131固定在研磨头130的内部，第二轴132安装到臂的自由端，该臂构造成在研磨头130内枢转并且将第二轴132定位成大致竖直对准并且侧向偏移第一轴131。在该实施方式中，研磨头130还包括：凸轮从动件137，其安装至或集成到臂中；与凸轮从动件137相邻的凸轮136；中心线调节致动器135(例如线性致动器、齿轮头电动机和导螺杆117)，其构造成相对于凸轮从动件137移位凸轮136；以及中心线调节弹簧，其配置为使臂朝向凸轮136偏置，以保持凸轮从动件137与凸轮136接触。因此，通过中心线调节致动器135将凸轮136设置在第一完全缩回位置，弹簧可以向外驱动臂以保持凸轮从动件137和凸轮136之间的接触，从而使第一和第二轴131、132之间的中心线距离最大，并使在叉指研磨轮134的顶点处形成的角度最大。然而，当中心线调节致动器135将凸轮136移向第二完全前进位置时，凸轮从动件137可沿着凸轮136行进，从而：朝着第一轴131向内驱动臂的自由端；压缩弹簧；减小第一和第二轴131、132之间的中心线距离；从而减小了在叉指研磨轮134的顶点处形成的角度。

3.2.5研磨头壳体

研磨头130还可以包括研磨头130壳体，其包围研磨轮134、中心线调节机构和研磨致动器138。研磨头130壳体还可以限定与由研磨轮134形成的顶点相邻的轮开口、真空端口以及内部歧管，该内部歧管配置为将空气从轮开口引导至真空端口。

在一变型中，研磨头130还包括一组刷子139，其安装到研磨头130壳体，朝着(或直至)研磨轮134延伸穿过轮开口，并配置为在连接至真空端口的真空单元190在真空端口上抽真空以将该颗粒拉过歧管并进入收集罐之前捕获从刀片边缘研磨的颗粒。

3.3扫描仪

如图4和7所示，刀片传感器140安装到或集成到研磨头130中，并且配置为在扫描周期中扫描刀片。控制器180然后可以在扫描周期中由刀片传感器140读取数据，以检测占据虎钳110的刀片边缘并导出该刀片的刀片轮廓。

在一实施方式中，刀片传感器140包括线扫描相机，其安装至研磨头130，从研磨头130的有效中心线(即研磨轮134的顶点)侧向偏移，并且侧向地面向研磨头130。例如，线扫描相机可以包括单列像素，并且可以配置为在研磨头130沿刀片被扫描时输出安装在虎钳110中的刀片的侧面的一个像素宽、多个像素高的图像。特别地，在该示例中：线扫描相机可以布置在研磨头130上：在研磨轮134之前纵向偏移；像素列平行于研磨头130的竖直轴线(例如垂直于研磨轮134的旋转轴线)；并且线扫描相机的视场的竖直中心在由研磨轮134形成的顶点下方偏移。因此，在扫描周期中，控制器180可以实施闭环控制以使研磨头130相对于虎钳110竖直移位，以便将检测到的刀片边缘保持在线扫描相机的视场的竖直中心内，同时沿安装在虎钳110中的刀片的长度纵向地扫描研磨头130，从而保持研磨轮134的顶点在刀片边缘上方竖直偏移且因此防止在扫描周期中研磨轮134和刀片之间的碰撞。

在前述实施方式中，研磨头130(或虎钳110)可安装到纵向线性滑动件，其构造成以五个自由度相对于虎钳110定位和约束研磨头130，同时使研磨头130能够纵向平移朝着或远离虎钳110。在此实施方式中，纵向线性滑动件可包括位置传感器(例如呈线性或旋转光学编码器的形式)，其配置为输出表示研磨头130沿纵向线性滑动件的绝对位置或相对位置变化的信号。因此，在扫描周期中，控制器180可以触发线扫描相机以沿着纵向线性滑动件在研磨的离散预设位置处记录柱状图像，例如以50微米的纵向步长。控制器180可以在扫描周期中将线扫描相机输出的每个柱状图像与研磨头130的纵向位置和竖直位置(例如相对于虎钳110)在记录柱状图像时配对。控制器180然后可以基于与这些柱状图像配对的纵向和竖直研磨头130位置来组装这些柱状图像，以构造刀片的合成2D图像。控制器180然后可以实施阈值化、计算机视觉和/或其他技术以识别该合成2D图像中代表刀片边缘的像素，然后从这些像素中提取刀片的刀片轮廓，如下所述。

在该实施方式中，研磨头130壳体可以限定光吸收表面(例如无光泽黑色表面)，其构造成吸收由面向并且在线扫描相机的视场中的刀片传感器140检测到的频率范围内的电磁辐射。系统100还可以包括光发射器(例如下面描述的光投射器142)，其配置为在光学传感器的视场中向安装在虎钳110中的刀片的一段投射光。因此，由光发射器输出并入射在刀片的一段上的光可被(金属)刀片反射回线扫描相机，而入射到光吸收表面上的该光的相对较少部分可以反射回线扫描相机，使得刀片的该段的边缘可由控制器180区分，例如通过简单的阈值化。

在另一实施方式中，刀片传感器140包括二维单色、灰度或彩色相机，其类似地布置在研磨头130上，并且限定在轮开口下方和之前跨越研磨头130侧向面对的视场。在该实施方式中，控制器180可以触发2D相机以在扫描周期中以较长的纵向间隔记录多像素宽多像素高的图像，可以在记录这些2D图像时用研磨头130的纵向和竖直位置标记这些2D图像，然后可以基于与这些2D图像配对的纵向和竖直研磨头130位置将这些2D图像组合成当前占据虎钳110的刀片的合成2D图像。

在又一实施方式中，刀片传感器140包括接触探针，其配置为接触刀片边缘，沿着刀片边缘延伸，并测量研磨头130和刀片边缘之间的竖直偏移距离。例如，在该实施方式中，刀片传感器140可以包括接触探针，其在竖直线性滑动件上运行并且在其探针端部上包括滚动元件。在扫描周期中，控制器180可以：从研磨头130向下释放接触探针以接触刀片的朝上边缘；在沿着刀片的长度纵向驱动研磨头130的同时，将接触探针的竖直位置记录在竖直线性滑动件上；然后将接触探针的竖直位置和研磨头130的同时竖直和纵向位置重新组合成刀片边缘的2D轮廓。

然而，刀片传感器140可包括光学传感器、接触传感器或任何其他类型的其他传感器，其配置为在扫描周期中输出表示或捕获加载到虎钳110中的刀片边缘的数据。

在一变型中，刀片传感器140远离研磨头130布置。比如在从虎钳110侧向偏移的滑板上，并且配置为纵向平移以沿刀片与研磨头130分开地扫描刀片传感器140。可替代地，刀片传感器140可以包括2D相机或其他光学传感器，可以相对于虎钳110固定地安装在底盘160上，并且可以记录设置在虎钳110中的刀片的全长的图像；控制器180然后可以实施以下描述的方法和技术以从刀片的该奇异图像提取刀片轮廓。又可替代地，系统100可以包括沿着底盘的长度布置的多个刀片传感器；并且控制器180可以基于这些刀片传感器的已知相对位置将由这些刀片传感器重新编码的图像缝合成设置在虎钳110中的刀片的一个合成图像，然后从该合成图像提取刀片轮廓。

3.4光投射器

在图4所示的一变型中，系统100还包括光投射器142，其配置为投射平行于并且基本与刀片扫描器的柱状视场对准的线性光束。

在一实施方式中，光投射器142包括激光线发生器，其布置在位于轮开口之前并且朝向虎钳110面向下的研磨头130中。通常，当激活时，光投射器142可以投射向下并且侧向地跨越夹在虎钳110中的刀片的一段扩散的一列光，以指示当前在刀片传感器140的视场中的刀片的一段。例如，光投射器142可以配置成投射线性光束：从研磨头130向下朝向刀片；并与刀片传感器140的柱状视场纵向对准。

如下所述，控制器180可以经由用户界面170提示用户手动调节研磨头130相对于虎钳110的纵向位置，以将光投射器输出的该列光对准刀片的被磨边缘的最后段，从而：限定在随后的扫描周期中扫描刀片的开始位置；定位为刀片计算的刀片轮廓的第一端；并在随后的研磨周期中限定在研磨轮134与刀片的后部之间的初始接触的位置。

可替代地，光投射器142可以朝向位于虎钳110中的刀片的一侧在刀片传感器140附近在研磨头130上侧向地投射点。又可替代地，光投射器142可以沿着研磨头130的竖直中心线从研磨头130竖直向下投射点，以照亮刀片传感器140的视场中的刀片边缘的一段。

在一变型中，不是光投射器142，系统100包括从研磨头130延伸的物理指示器(或“标记”)，其与刀片传感器140的视场对准，并配置为物理地指示与刀片传感器140的视场一致的平面。

然而，光投射器142可以包括配置成视觉地指示刀片传感器140的视场的任何其他类型和格式的光学元件。系统100可以另外或可替代地包括配置成视觉地指示刀片传感器140的视场的任何其他几何形状的物理点。

3.5底盘和致动器

如图3所示，系统100还包括一组主致动器150，其配置为使研磨头130和虎钳110相对于彼此移动，包括：沿着纵向(或“y”)轴线线性地；沿竖直(或“z”)轴线线性地；以及绕俯仰(或“a”)轴线旋转地。例如，系统100可以包括：第一电磁伺服电动机，其联接到限定沿纵向轴线的平移自由度的纵向线性滑动件；第二电磁伺服电动机，其联接到沿竖直轴线的平移自由度的竖直线性滑动件；以及第三电磁伺服电动机，其联接到限定沿俯仰轴线的旋转自由度的枢轴。控制器180因此可以向这些伺服电动机提供命令，以调节研磨头130相对于虎钳110的相对纵向、竖直和俯仰位置，并从这些伺服电动机读取角度或线性位置。

系统100还包括配置成定位纵向线性滑动件、竖直线性滑动件和/或枢轴的底盘160。在一实施方式中，虎钳块122安装到竖直线性滑动件，并且联接到竖直线性滑动件的z轴致动器154响应于从控制器180接收的命令使虎钳块122且因此第一和第二虎钳爪111、112沿竖直轴线移动。在此实施方式中，纵向线性滑动件从虎钳110和研磨头130的有效纵向中心线侧向偏移；系统100还包括安装在纵向线性滑动件上的研磨头130块；并且联接至纵向线性滑动件的y轴致动器152响应于从控制器180接收的命令使研磨头130块沿纵向轴线移动。此外，在该实施方式中，研磨头130安装至研磨头130块并且构造成相对于研磨头130块绕俯仰轴线旋转；比如布置在研磨头130或研磨头130块中的a轴致动器156响应于从控制器180接收的命令相对于研磨头130块使研磨头130俯仰。

本文描述了系统100，其中主致动器150处于前述构造。然而，主致动器150可以布置成任何其他构造，以使研磨头130和虎钳110沿纵向轴线、沿竖直轴线以及绕俯仰轴线相对于彼此移动。例如，在替代配置中，虎钳块122可以利用虎钳110中的以一定纵向、侧向以及竖直顺应将第一虎钳爪111定位在系统100内的纵向、侧向和/或竖直顺应机构刚性地安装到底盘160。在这种替代配置中：竖直线性滑动件可以安装在纵向线性滑动件上；研磨头130块可安装在竖直线性滑动件上；研磨头130可枢转地联接至研磨头130块。y轴致动器152因此可以作用在纵向线性滑动件上以使研磨头130纵向移动；z轴致动器154因此可以作用在竖直线性滑动件上以竖直地移动研磨头130；a轴致动器156可以作用在研磨头上，以相对于虎钳110设置研磨头的俯仰角。

然而，主致动器150、纵向线性滑动件、竖直线性滑动件和/或枢轴可以任何其他配置布置，并且可以包括任何其他类型的任何其他致动器、机械元件和/或传感器。

3.6外壳

如图2所示，系统100可以进一步包括：不透明的下部外壳162；以及研磨床164，其与输料器(loser)外壳配合以包围控制器180、虎钳110的下部、电源、底盘160、y轴致动器152和/或z轴致动器154等。虎钳110的上部和研磨头130可以位于研磨床164上方；系统100还可以包括盖166，其布置在研磨床164上方，包围虎钳110的爪和研磨头130，并且由透明或半透明的材料形成，以使用户能够在扫描和研磨周期中观看虎钳110和研磨头130的致动。盖166还可以在系统100的前部限定刀窗168(即开口)，并且其配置为接收用于插入虎钳110的刀。例如，用户可以抓住刀的手柄，插入刀尖—首先通过刀窗168，将刀的脊部定位在虎钳110中并抵靠在虎钳止动件114上，完全向前推动手柄，以定位与虎钳110前端接触的刀垫，然后释放刀，使刀的刀片现在被虎钳110中的磁性元件保持。然后，控制器180可以触发虎钳致动器120以关闭虎钳110以夹持刀片，执行扫描周期，然后执行一个或多个研磨周期。在最后研磨周期结束之后，并且一旦控制器180触发虎钳致动器120以打开虎钳110以释放刀片，则用户可以穿过刀开口来抓住刀的手柄，然后将刀从系统100缩回。

3.7真空单元

在图2和3所示的一变型中，系统100还包括真空单元190，其布置在外壳内部，通过真空导管流体地联接到研磨头130上的真空端口，并且构造成通过歧管吸取由研磨轮从刀片移除的颗粒，通过真空导管并进入位于下部外壳162内的废物容器中。

3.8用户界面

如图2所示，系统100还可以包括用户界面170，其配置为向用户提供提示和/或向用户指示系统100的状态。在一实施方式中，用户界面170包括触摸屏，其布置在系统100的前部附近并且在刀窗168下方。触摸屏因此可以在刀的扫描周期和研磨周期中为用户呈现指令、提示和虚拟输入。可替代地，用户界面170可以包括数字或模拟显示器以及单独的数字或模拟输入区域。然而，用户界面170可以包括任何其他类型和任何其他格式的显示器、数字输入区域和/或模拟输入区域。

3.9控制器

如图2和3所示，系统100还包括控制器180，其配置为从整个系统100的传感器读取传感器数据并控制系统100内的各种致动器以执行扫描和研磨周期。通常，如下所述，控制器180可以布置在下部外壳162内，并且配置为根据方法S100的框执行扫描周期和研磨周期来磨刀。

4.示例用户体验

在一示例实施方式中，当系统100空闲时，触摸屏利用虚拟十位触摸板呈现锁定屏幕。当用户在虚拟十位触摸板上输入密码(例如四位数字密码)时，控制器180可以解锁系统100并触发触摸屏以呈现第一预扫描帧，其包括将刀放置在虎钳110中的命令和虚拟“夹持”按钮以触发虎钳110闭合。一旦用户选择了虚拟夹持按钮，则控制器180可以：致动虎钳致动器120以闭合虎钳110，直到光学中断传感器119指示虎钳110已经以目标夹持力夹持刀片；触发z轴致动器154以将虎钳110降低至低位置；触发y轴以将研磨头130向前驱动到虎钳110上方的初始纵向位置；并触发a轴以将研磨头130设置为0°的俯仰角(即研磨轮134的轴线水平且平行于虎钳110)。在研磨头130和虎钳110处于该初始扫描位置的情况下，控制器180然后可以：激活光束以将圆柱状光束朝向刀片投射；并更新触摸屏以呈现第二预扫描帧，其包括使研磨头130纵向向前移动的虚拟“上”按钮、使研磨头130纵向向后移动的虚拟“下”按钮、虚拟开始按钮、通过操纵虚拟上下按钮来移动研磨头130以使圆柱状光束与刀片的后边缘对准的命令以及通过选择虚拟开始按钮来确认研磨头130的当前纵向位置为开始位置的命令。然后，控制器180可以响应于用户对虚拟上下按钮的选择来将命令返回到y轴致动器152以使研磨头130向前和/或向后移动。

响应于用户选择虚拟开始按钮，控制器180可以：执行扫描周期以沿刀片的长度纵向地扫描研磨头130，记录由刀片传感器140输出的一系列柱状图像，将这些柱状图像编译成刀片的2D图像，并从2D图像中提取机器坐标中的刀片轮廓；然后在研磨致动器138激活时执行一个或多个研磨周期以沿着并平行于刀片的刀片轮廓扫掠由研磨轮134形成的顶点。在最后研磨周期结束时，控制器180可以：触发y轴以将研磨头130向后驱动到远离虎钳110的纵向结束位置；触发a轴使研磨头130返回到o°的俯仰角；触发z轴致动器154以将虎钳110升高至刀与刀窗168基本对准的初始位置；触发虎钳致动器120以打开虎钳110；并更新显示以呈现后研磨帧，其包括提示以从刀窗168手动取回刀。在等待用户取回刀时，虎钳110中的磁性元件可以磁性地联接并保持刀片。

5.刀装载

如图1A和7所示，方法S100的框S110叙述了在虎钳处接收刀。在一实施方式中，在框S110中，虎钳110可接收刀的刀片，刀由用户通过盖166的刀窗168手动插入，并且刀片的脊部面向下朝向虎钳110内的虎钳止动件114，并且刀片边缘从虎钳110面向上。一旦经由用户界面170从用户接收到命令，控制器180就可以触发虎钳致动器120以闭合虎钳110，从而将刀片夹紧在其脊部的近侧并邻近刀的刀垫，其中刀片的尖端从虎钳110悬垂朝向系统100的纵向结束位置。因此，在框S110中，控制器180可以：触发联接到虎钳110的虎钳致动器120，以响应于用户界面170上的手动输入来将虎钳的爪抵靠着刀片夹持；之后，控制器180可以响应于研磨周期的结束而触发虎钳致动器120以释放虎钳110的爪，并且一旦虎钳110的爪释放刀片，则虎钳110中的磁性元件就可将刀片保持在虎钳110内，然后用户通过刀窗168将刀从系统100移除。

可替代地，如上所述，用户可以手动将虎钳110闭合到刀的刀片上。

6.扫描周期

如图1A和7所示，在扫描周期中，控制器180可以：在框S120中，使研磨头130相对于虎钳110前进至虎钳110近侧的初始纵向位置；然后，在框S122中，使研磨头130相对于虎钳110从初始纵向位置的近侧向系统100的纵向结束位置纵向缩回。此外，在框S124中，随着研磨头130从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回，控制器180可以基于刀片传感器140的输出，记录刀的刀片边缘的各段的竖直位置序列。通常，在框S120、S122和S124中，在使研磨轮134与刀片边缘接触之前，控制器180可以沿刀片的长度扫描刀片传感器140以收集表示刀片的几何形状的数据。

6.1初始竖直周期位置

在一实施方式中，在刀的最后研磨周期结束时，控制器180可以触发主致动器150以：将研磨头130移回到远离虎钳110的纵向结束位置；将虎钳110降低到初始竖直位置；并将研磨头130设置在与虎钳110基本平行的标称俯仰角处。控制器180可以将研磨头130和虎钳110维持在这些位置，同时系统100空闲并等待插入下一把刀。当将下一把刀插入虎钳110中并且控制器180闭合虎钳110并启动新的扫描周期时(例如响应于在用户界面170处输入的确认的接收)，控制器180可以：触发y轴致动器152以将研磨头130向前驱动到邻近虎钳110(例如在其上方)的初始纵向位置，以便将虎钳110的后边缘定位在刀片传感器140的视场内或附近；在触发z轴致动器154以升高虎钳110的同时触发刀片传感器140以记录一系列图像(例如以50Hz的频率)；分析该系列图像以获得指示刀片边缘的特征(例如基于由刀片传感器140输出的柱状图像中检测到的灰度或二进制黑白值的自上而下的变化，如下所述)；然后一旦检测到的刀片边缘到达刀片传感器140的视场中的目标位置就触发虎钳110以停止升高虎钳110。例如，控制器180可以触发z轴致动器154以升高虎钳110，直到检测到的刀片边缘与刀片的视场的竖直中心大致对准；稍后，在扫描周期中，控制器180可以执行闭环控制以保持检测到的刀片边缘居中在刀片传感器140的柱状视场中，如下所述。然后，控制器180可以将虎钳110的该竖直位置存储为即将到来的扫描周期的初始竖直位置。

6.2初始纵向周期位置

在一实施方式中，控制器180通过用户界面170提示用户指示刀的刀片的后部的纵向位置(即刀片的最后被磨边缘、在研磨周期中刀片的最后位置将被研磨轮134接触)。例如，一旦控制器180确定了即将到来的扫描周期的初始竖直位置，则控制器180可以：触发研磨头130中的光投射器142以将光束向虎钳110投射，如上所述；并通过用户界面170提示相对于虎钳110手动地纵向移位研磨头130，以将光束对准刀片边缘的后部。在该示例中，用户界面170可以呈现前后虚拟按钮，并且控制器180可以响应于用户界面170上的前后虚拟按钮的选择来触发y轴致动器152以对前后进行索引。然后，响应于在用户界面170处接收到对研磨头130位置的确认，控制器180可以将研磨头130的当前纵向位置存储为研磨头130的纵向开始位置。

可替代地，响应于在用户接口170处接收到对研磨头130位置的确认，控制器180可以自主地验证该纵向开始位置。在图1A中所示的一实施方式中，响应于在用户界面170处接收到光束与刀片边缘的后部之间的对准的确认，控制器180：存储研磨头130相对于虎钳110的当前纵向位置作为纵向开始位置；并且将研磨头130相对于虎钳110从系统100的纵向开始位置朝向纵向结束位置缩回预设的偏移距离(例如二十毫米)。然后，在相对于虎钳110使研磨头130前进回到初始纵向位置的同时，控制器180：记录由刀片传感器140输出的一系列预扫描图像；从该系列预扫描图像提取刀片边缘的各段的预扫描竖直位置序列，比如根据以下描述的方法和技术；检测并解释预扫描竖直位置序列中的特征作为刀片边缘的真正后部；然后将纵向开始位置重新对准刀片边缘的此真正后部。例如，控制器180可以：检测在该预扫描竖直位置序列中的不连续性，其表示在刀片边缘的后部的刃端、切入线、刀脚(ricasso)和角中的一个；将该不连续性确定为刀片边缘的真正后部；并在刀片边缘的该真正后部重置纵向开始位置。

然而，控制器180可以实现任何其他方法和技术来为即将到来的扫描周期设置竖直和/或纵向开始位置。

6.3纵向扫描

在随后的扫描周期中，控制器180可以：触发y轴致动器152以将研磨头130从该纵向开始位置朝着纵向结束位置缩回；在使研磨头130从纵向开始位置向纵向结束位置移动的同时，记录由刀片传感器140输出的一系列扫描图像；并从该一系列扫描图像中提取刀片边缘的竖直位置序列，如图1A和7所示。

在一实施方式中，控制器180实施闭环控制以将检测到的刀片边缘保持在刀片传感器140的视场内，比如在刀片传感器140的视场内居中，如图1A所示。例如，控制器180可以沿着初始纵向位置和纵向结束位置之间的一系列纵向路点缩回研磨头130。在该示例中，当研磨头130占据该系列中的每个成功的路点时，控制器180可以：在刀片传感器140的视场内(即在研磨头130占据该路点的同时由刀片传感器140记录的柱状图像中)检测刀片边缘的一段的竖直高度；基于刀片传感器140视场中的边缘的该段的竖直高度(例如像素与检测到刀片边缘的柱状图像相交的竖直位置)与虎钳110相对于研磨头130的同时竖直位置的组合，计算刀片边缘的一段在机器坐标中的竖直位置；并且在机械坐标系中存储刀片边缘的一段的此竖直位置与研磨头130相对于虎钳110的同时纵向位置。在此示例中，控制器180还可在触发y轴致动器152以驱动研磨头130到该系列中的下一路点之前或同时触发z轴致动器154以调节虎钳110相对于研磨头130的竖直位置以使刀片边缘的一段在传感器的视场中大致居中(例如与代表检测到的刀片边缘的像素和代表刀片传感器140的视场中心的像素之间的像素距离成比例)。

在一实施方式中，刀片传感器140记录并输出柱状(例如一个像素宽)灰度图像，如下所述且如图7所示。在此实施方式中，一旦从刀片传感器140接收到灰度柱状图像，控制器180可以从上至下扫描柱状图像中的像素以获取下一像素，其包含灰度值显著大于该下一像素上方的灰度柱状图像中的像素的灰度值的平均值。在检测到呈现出的灰度值明显大于灰度柱状图像中其上方其他像素的特定像素时，控制器180可以：在记录该灰度柱状图像的特定时间，将该特定像素标识为代表刀片传感器140的视场中的刀片的一段的边缘；提取该特定像素在柱状图像中的像素列中的该特定像素的竖直像素位置；基于刀片传感器140在研磨头130上的已知位置和刀片传感器140的已知内在属性，在特定时间将该竖直像素位置转换为刀片的该段的边缘相对于研磨头130的竖直机器位置；并且在该特定时间读取或访问研磨头130的纵向位置和虎钳110的竖直位置。控制器180然后可以将表示刀片的该段的边缘的点写到y-z图，包括：在该特定时间基于研磨头130在机器坐标中的纵向位置，在沿着图的y轴的位置处定义该点；并且在特定时间基于虎钳110的竖直位置与刀片的段的边缘相对于研磨头130的竖直机器位置的组合(例如总和)，在沿图的z轴的位置处定义该点。

在该上述实施方式中，计算机系统还可以：计算刀片传感器140中的竖直像素位置与中心竖直像素之间的差；基于刀片传感器140的已知固有特性将该差转换为机器坐标中的偏移竖直距离；并且驱动z轴致动器154将虎钳110升高或降低此偏移竖直距离。

在另一实施方式中，控制器180可以：实施预设的灰度阈值(例如对于256位灰度柱状图像的阈值“100”)，以在特定时间将由刀片传感器140输出的灰度柱状图像中的灰度像素转换为二进制(例如黑白)图像；从上到下扫描二进制图像中的像素，以从一系列黑色像素过渡到一系列白色像素中的第一白色像素(例如连续的一系列最少数量白色像素)；在刀片传感器140记录原始灰度柱状图像时，将该第一白色像素存储为刀片传感器140的视场中的刀片的一段的边缘的竖直像素位置；然后实施与上述类似的方法和技术来处理此竖直像素位置。

在前述实施方式中，控制器180还可以：将由刀片传感器140记录的在前柱状图像中的识别为代表刀片的前一段的边缘的像素的位置向前馈送，以在刀片传感器140输出的下一柱状图像中将相同像素位置周围的像素子集隔离；优先扫描该像素子集，以获取相邻像素之间的灰度值或二进制值的较大变化；然后，将代表这种实质性变化值的像素隔离为柱状图像中所描绘的刀片的段的边缘。

控制器180可以在扫描周期中随时间重复上述过程。例如，刀片传感器140可以以静态帧速率(例如100Hz)记录并输出带有时间戳的柱状帧；控制器180可以相同或更大的速率读取研磨头130和虎钳110的相对纵向和竖直位置。当接收到柱状图像时，控制器180可以：检测并提取在该柱状图像中表示的刀片边缘的竖直位置；将刀片传感器140的视场中的边缘的该竖直位置和虎钳110的同时竖直位置转换成机器坐标中的刀片边缘的竖直位置；将机器坐标中的该竖直位置与研磨头130的同时纵向位置存储；并且在扫描周期中对刀片传感器140记录的每个后续柱状图像重复此过程。可替代地，控制器180可以：驱动y轴致动器152以使研磨头130移动经过一系列路点(例如纵向偏移500微米)；触发刀片传感器140以响应于研磨头130进入每个连续路点而记录并输出柱状图像；并且对在每个路点记录的柱状图像重复上述过程，以沿着刀片边缘产生一组竖直位置，具有研磨头130的相应纵向位置，所有这些都在机器坐标中。

此外，控制器180可以基于不存在满足上述值变化或阈值的灰度或二进制像素来确定刀片传感器140的视场已经通过了刀片的点。在确定刀片传感器140已经通过刀片的点之后，控制器180可以终止扫描周期，在框S130中计算刀片的刀片轮廓，并且在开始第一研磨周期之前将研磨头130和虎钳返回到初始研磨位置。

控制器180可以另外或可替代地：在扫描周期中记录这些柱状图像时存储由刀片传感器140输出的原始柱状图像，诸如带有时间戳、研磨头130的纵向位置、虎钳110的竖直位置和/或研磨头130的俯仰位置等的标签；将这些柱状图像编译成刀片的2D合成图像；实施边缘检测、阈值化和/或其他计算机视觉技术以在此2D合成图像中检测刀片边缘；然后提取表示刀片边缘的此2D合成图像中的点的纵向和竖直位置—比如在机器或像素坐标中。

然而，控制器180可以：实施任何其他方法或技术以检测在由刀片传感器140记录的图像中描绘的刀片的一段的边缘；实施任何其他闭环控制以将刀片边缘保持在刀片传感器140的视场的中心或其他范围内；以任何其他格式存储由刀片传感器140输出的图像或由此计算出的刀片边缘位置；和/或实施任何其他方法或技术以检测刀片的尖端或以其他方式触发扫描周期的终止。

7.刀片轮廓

方法S100的框S130叙述了基于竖直位置序列计算刀的刀片轮廓。通常，在框S130中，系统100可以将比如存储在机器和/或像素坐标中的刀片的检测到的边缘的竖直和纵向坐标转换成表示刀片边缘的2D轮廓，如图7所示。

在一实施方式中，在框S124中，随着研磨头130从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回，控制器180记录与研磨头130相对于虎钳110的同时纵向位置成对的刀片边缘的各段的竖直位置序列，如上所述。控制器180然后：在机器坐标系中，在该竖直位置序列中计算与纵向位置和竖直位置相关的多项式函数；以及将此多项式函数存储为刀片轮廓。可替代地，控制器180可以直接从框S124中收集的数据中提取沿刀片的一系列竖直和纵向路点，并将该系列竖直和纵向路点存储为刀片轮廓。

控制器180还可以基于刀片传感器140与由研磨轮134形成的顶点(或研磨头130上的其他参考原点)之间的已知偏移，在机器坐标中竖直和/或纵向地移位刀片轮廓。在以下描述的变型中，其中控制器180触发中心线调节致动器135以移位研磨轮134之间的中心线距离以在连续的研磨周期中实现不同的斜角，控制器180可以类似地基于刀片传感器140与由研磨轮134形成的顶点在研磨轮134之间的各种中心线距离处的偏移来计算每个研磨轮周期的一个刀片轮廓。

然而，在框S130中，控制器180可以以任何其他方式提取或定义刀片的刀片轮廓。

7.1开始/结束条件

在图7所示的一变型中，控制器180还可以向刀片的前端添加引入弧，以限定几何形状，当研磨轮134与刀片的后边缘接触时，系统100在该几何形状上扫掠研磨头130。类似地，控制器180还可以：在该竖直位置序列的终点处检测刀片的点；并将刀片轮廓延伸超过刀片的点的纵向位置的引出距离，从而在刀片轮廓上附加引出弧，系统100可以在该引出弧上扫掠研磨头130以将研磨轮134与刀片的点完全脱离。

7.2刀片状况检查

在一变型中，控制器180根据刀片轮廓或在扫描周期中由控制器180收集的数据来估计刀片的状况，比如沿着刀片边缘存在切屑、缺陷或其他损坏。控制器180然后可以指定多个“粗加工”研磨周期，其中研磨轮134设置在最小中心线距离处，以在沿刀片执行一个或多个精加工道次(例如去除毛刺和/或创建一个微斜角)之前去除刀片的任何损坏。在一示例中，控制器180：计算代表刀片边缘的竖直位置序列与刀片轮廓之间的方差或误差；计算与该方差或误差成比例的研磨周期目标数量；然后执行研磨周期的实例的该目标数量，如下所述。

在另一示例中，控制器180可以：扫描代表刀片边缘的竖直位置序列的不连续性，其可以代表切屑；在此不连续上平滑刀片轮廓；并估算平整刀片边缘并移除该不连续性所需的研磨周期数量。控制器180可以另外或可替代地设置研磨轮134的速度，该速度足以在一个或少量的研磨轮周期中移除该不连续性。

然而，控制器180可以实施任何其他方法或技术以表征刀片边缘并相应地设置研磨周期参数。

7.3刀片类型检查

在类似的变型中，系统100可以基于在研磨周期中收集的数据来表征刀片的类型，然后相应地选择性地接受或拒绝刀。在一实施方式中，控制器180从刀片轮廓计算代表刀片边缘的竖直位置序列的方差(或误差)。在该实施方式中，响应于方差超过阈值，控制器180：将刀片表征为锯齿状；拒绝刀；触发虎钳致动器120以打开虎钳110；并通过用户界面170提示从虎钳110移除刀。

在另一实施方式中，控制器180：计算检测到的刀片边缘的傅立叶变换；如果刀片的主要振荡成分特性超过阈值频率(例如纵向尺寸为每厘米2π)，则将刀片表征为锯齿状；然后相应地拒绝刀。

然而，控制器180可以实施任何其他方法或技术以自动地将刀片表征为笔直的或锯齿状的，以接受前者而拒绝后者。可替代地，用户可以经由用户界面170输入刀片的类型和状况、优选的研磨周期数量、沿着刀片进行研磨的斜角的设置和顺序等。

8.研磨周期

方法S100还包括在研磨周期中：在框S140中，使研磨头130相对于虎钳110前进至初始纵向位置的近侧；在框S142中致动研磨头130中的研磨轮；在框S144中，使研磨头130相对于虎钳110沿刀片轮廓从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回；并且在步骤S146中，在使研磨头130纵向缩回的同时，使研磨头130相对于虎钳110俯仰，以保持研磨轮的轴线基本平行于沿刀片轮廓的局部切线。通常，在计算出刀片轮廓并验证刀片的类型等之后，控制器180执行研磨周期来磨刀片，包括：在框S140中，触发研磨致动器138以旋转研磨轮134；并协调y-、z-和a-轴致动器150以在框S142和S144中沿刀片轮廓相对于虎钳110扫掠研磨头130，从而使旋转的研磨轮134沿刀片的长度以基本一致的力与刀片边缘接合，并使研磨轮在刀片上的接触路径与刀片边缘沿其长度基本平行，如图1B、8和9所示。

8.1初始研磨位置和研磨轮致动

在一实施方式中，为了启动研磨周期，控制器180：触发z轴致动器154以将虎钳110降低至初始竖直位置；触发y轴致动器152以使研磨头130朝向初始纵向位置纵向前进；触发a轴致动器156将研磨头130设置在与刀片轮廓的第一端(即靠近刀片边缘的后部)上的第一切线基本平行的俯仰角处；启动真空单元190；然后触发z轴致动器154以将虎钳110升高到在刀片轮廓的第一端定义的第一竖直位置，从而使刀片边缘的后部与研磨轮134接触，如图8所示。

可替代地，控制器180可以：协调y-、z-和a轴致动器150以相对于虎钳110驱动研磨头130至添加到研磨轮廓的引入弧的第一端；激活研磨致动器138；并协调y-、z-和a轴致动器150以沿着该引入弧相对于虎钳110驱动研磨头130，以将研磨轮134接合到刀片边缘的后部。

8.2研磨扫掠

一旦研磨轮134与刀片边缘接合，控制器180就可以：协调y-、z-和a轴致动器150以沿着刀片轮廓相对于虎钳110扫掠研磨头130，包括调节控制器180的俯仰，以保持顶点(由研磨轮134形成并与刀片边缘接触)从刀片的后部到刀片的点基本上平行于刀片边缘，如图9所示。特别地，控制器180可以驱动配置为调节研磨头130的俯仰的a轴致动器156，驱动配置为使研磨头130相对于虎钳110纵向移动的y轴致动器152，并驱动配置为使虎钳110相对于研磨头130纵向移动的z轴致动器154，以便沿着刀片轮廓跟踪与刀片接触的研磨轮134上的研磨表面。

在到达刀片轮廓的边缘时，并沿附接到刀片轮廓的端部的引出弧扫掠研磨头130，控制器180可以触发主致动器150以：使研磨头130和虎钳110返回到初始纵向和竖直位置，以准备执行下一研磨周期；或者将研磨头130返回至纵向结束位置并降低虎钳110，以准备将刀片释放给用户。

9.第二研磨周期

在图11B所示的一变型中，控制器180执行第二研磨周期以沿着刀片轮廓扫掠旋转的研磨轮134，以便：从刀片边缘去除额外的材料(例如去除来自刀片的损坏或缺陷)；去除刀片边缘的毛刺；或沿刀片边缘研磨不同角度的斜面(例如微斜面)。

9.1速度变化

在一实施方式中，控制器180在连续的研磨周期上降低研磨轮134的旋转速度和/或增加研磨头130相对于虎钳110的横向速度(或“进给速率”)，以减少从刀片的端部研磨的材料的量，从而模拟在这些连续的研磨周期中使用更高粒度的研磨轮进行研磨。

例如，在框S140中，控制器180可以在第一研磨周期中致动研磨轮致动器以使研磨轮134以第一角速度(例如1000rpm)反向旋转，以便从刀片边缘研磨大量材料，从而去除小缺陷。然而，该第一研磨周期可沿刀片边缘产生毛刺。控制器180因此可以执行第二研磨周期，包括：将研磨头130返回至初始纵向位置的近侧；致动研磨轮致动器以使研磨轮134以小于第一角速度的第二角速度(例如400rpm)反向旋转；致动y轴致动器152以使研磨头130相对于虎钳110沿刀片轮廓从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回；并且在纵向缩回研磨头130的同时，致动a轴致动器156以相对于虎钳110使研磨头130俯仰，以保持研磨轮的轴线基本平行于沿刀片轮廓的局部切线。特别地，控制器180现在可以以减小的研磨轮速度和/或增加的横向速度重复框S140、S142和S144，以便从刀片边缘去除毛刺。

在下面描述的变型中，其中控制器180执行附加的研磨周期以沿着刀片边缘研磨不同几何形状的斜面，控制器180可以类似地设置与这些斜面的目标深度成比例的研磨轮134的转速。例如，在以1000rpm的研磨轮速度在刀片的每一侧深两毫米处研磨主18°斜角后，控制器180可以以100rpm的研磨轮速度在刀片的每一侧深250微米处研磨“微”22°斜角。

然而，控制器180可根据任何其他目标研磨轮廓或从刀片去除材料的目标程度来设置用于研磨周期的研磨轮速度和/或研磨头130的纵向横向速度。

9.2斜角变化

在一变型中，控制器180在连续的研磨周期之间调整研磨轮134之间的中心线偏移距离，以便沿着刀片的长度实现不同的斜面几何形状。

在一实施方式中，在驱动研磨轮134与刀片的后边缘接触然后在第一研磨周期中沿刀片轮廓纵向缩回研磨头130之前，控制器180可以触发研磨轮调节器以将研磨轮134设置在对应于第一斜角的第一中心线距离处(例如以在研磨轮134的顶点处形成36°的夹角)。在完成第一研磨周期之后并且在第二研磨周期中驱动研磨轮134重新与刀片的后边缘接触之前，控制器180可以触发研磨轮调节器以将研磨轮134设置在小于第一中心线距离并且对应于小于第一斜角的第二斜角的第二中心线距离处(例如以在研磨轮134的顶点处形成44°的夹角)。在该实施方式中，控制器180还可以针对这些不同的研磨轮中心线距离来调节刀片轮廓。特别地，当研磨轮134之间的中心线距离减小时，由研磨轮134形成的顶点可以相对于研磨头130(和/或相对于刀片传感器140)降低。因此，控制器180可以在第一和第二研磨周期之间向内移位刀片轮廓，以便补偿在研磨轮的相交处形成的顶点的相对位置的变化，从而在这些研磨周期中保持研磨轮134和刀片之间的相似力。

9.3其他研磨周期的触发器

在一变型中，控制器180在研磨周期之后执行第二扫描周期，以产生针对刀片的修正的研磨轮廓，检查刀片边缘的不连续性(这可能表明缺陷在刀片边缘上持续存在)，并为下一研磨周期做准备。

在一实施方式中，响应于研磨周期的完成，控制器180：触发y轴致动器152以使研磨头130前进至初始纵向位置的近侧；基于刀片传感器140的输出，记录刀片边缘的各段的第二竖直位置序列，同时触发y轴致动器152以将研磨头130从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回；并调查第二竖直位置序列的不连续性，如上所述。然后，响应于在该第二竖直位置序列中检测到超过阈值“返工”尺寸的不连续性，控制器180可以根据与前一研磨周期相同的(高)研磨轮速度和(慢)纵向横向速率执行第二研磨轮周期。然而，如果控制器180检测到大于阈值拒绝尺寸(大于返工尺寸)的不连续性，则控制器180可以停止研磨周期，触发虎钳致动器120以释放刀，并经由用户界面170提供提示以手动校正沿刀片边缘的缺陷。

然而，如果控制器180没有检测到大于返工尺寸的不连续性，则控制器180可以：执行为刀片指定的任何剩余研磨周期(例如“精加工”道次或微斜角道次)；然后释放刀以便用户手动取回。

9.4椭圆形研磨表面和磨损减少

在上面描述并且在图10A、10Β和10C中示出的一变型中，研磨轮134限定椭圆形(即非线性)研磨表面，并且系统100在相对于刀片轮廓的俯仰角的范围内扫掠研磨头130，同时移动研磨头130，以便随着研磨轮134沿着刀片的长度移动，沿着由研磨轮134形成的顶点的长度移位刀片和研磨轮134之间的接触。特别地，系统100可以改变研磨轮134相对于刀片边缘的局部切线的角度，以便在研磨轮134的整个长度上分布磨损，从而延长了研磨轮134的使用寿命。

在图11所示的一实施方式中，当启动研磨周期时，控制器180触发主致动器150：将研磨头130设置在由刀片轮廓的第一端限定的第一纵向位置；并将研磨头130设置在起始俯仰角处，其与刀片轮廓的第一端近侧的第一局部切线成正角偏移(例如+10°)，以便将研磨表面定位在与刀片的后部接触的叉指研磨轮134的前部。然后，在将研磨头130缩回到限定在刀片轮廓的中点附近的第二纵向位置的同时，控制器180可以触发a轴致动器156以将研磨头130扫掠至平行于刀片轮廓的中点上的第二局部切线的中心俯仰角(例如与刀片轮廓的中点成0°或相切)，以便定位叉指研磨轮134的研磨表面的中心与刀片的中点接触。此外，在将研磨头130缩回到由刀片轮廓的第二端限定的第三纵向位置(例如在刀片的点附近)的同时，控制器180可以触发a轴致动器156以扫掠研磨头130至结束俯仰角，其与刀片轮廓的第二端近侧的第三局部切线成负角偏移(例如-10°)，以便将研磨表面定位在与刀片的尖端接触的叉指研磨轮134的后部。

可替代地，系统100可以在各个研磨周期之间或在加载到系统100中的各个刀之间改变研磨头130相对于刀片轮廓的角度(例如，以1°增量)。然而，系统100可以实施任何其他方法或技术以随着时间在研磨轮134的长度上分布磨损。

10.研磨周期结束

最终，响应于指定给刀片的最后研磨周期的完成，控制器180可以：停用研磨致动器138；自动停用真空单元190；触发z轴致动器154以将虎钳110降低到初始竖直位置；触发y轴致动器152以将研磨头130缩回到纵向结束位置；然后触发虎钳致动器120以打开虎钳110，从而释放刀片。控制器180还可以更新用户界面170以呈现提示以经由刀窗168手动取回刀，如图1B所示。然而，控制器180可以执行任何其他过程以完成研磨周期并将刀退还给用户。

本文描述的系统和方法可以至少部分地体现和/或实现为配置为接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以由与应用程序、小程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、用户计算机或移动设备的硬件/固件/软件元素、腕带、智能手机或其任何合适的组合集成在一起的计算机可执行部件执行。实施例的其他系统和方法可以至少部分地体现和/或实现为配置为接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以由与上述类型的设备和网络集成的计算机可执行部件集成的计算机可执行部件执行。可以将计算机可读介质存储在任何合适的计算机可读介质上，比如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的设备。计算机可执行部件可以是处理器，但任何合适的专用硬件设备都可以(可替代地或另外)执行指令。

如本领域技术人员将从先前的详细描述以及从附图和权利要求书中认识到的，可以对本发明的实施例进行修改和改变，而不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于自动重新磨刀的方法，包括：

·在虎钳处接收刀；

·在扫描周期中：

o使研磨头相对于虎钳前进至虎钳近侧的初始纵向位置；

o使研磨头相对于虎钳从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回；

o随着研磨头从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置缩回，基于布置在研磨头中的传感器的输出，记录刀的刀片边缘的各段的竖直位置序列；

·基于竖直位置序列计算刀的刀片轮廓；并且

·在研磨周期中：

o使研磨头相对于虎钳前进至初始纵向位置的近侧；

o致动研磨头中的研磨轮；

o使研磨头相对于虎钳从初始纵向位置的近侧沿刀片轮廓向纵向结束位置纵向缩回；以及

o在使研磨头纵向缩回的同时，使研磨头相对于虎钳俯仰，以保持研磨轮的轴线基本平行于沿刀片轮廓的局部切线。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在虎钳处接收刀包括：

·接收设置在虎钳中的刀的刀片，其中刀片的脊部面向下朝向虎钳内的虎钳止动件，并且其中刀片边缘从虎钳面向上；以及

·将刀片夹紧在脊部的近侧并邻近刀的刀垫，其中刀片的尖端从虎钳悬垂朝向纵向结束位置。

3.根据权利要求1所述的方法：

·其中，接收刀包括响应于在用户界面处的手动输入而触发联接到虎钳的虎钳致动器，以将虎钳的爪抵靠着刀片夹持；并且

·还包括响应于研磨周期的结束而触发虎钳致动器以释放虎钳的爪，一旦虎钳的爪释放刀片，则虎钳中的磁性元件将刀片保持在虎钳内。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

·在研磨头处，向虎钳投射光束；

·在用户界面处，提示相对于虎钳纵向地手动移位研磨头，以将光束对准刀片边缘的后部；

·响应于在用户界面处接收光束和刀片边缘的后部之间的对准的确认：

o存储研磨头相对于虎钳的当前纵向位置作为纵向开始位置；

o相对于虎钳，将研磨头从纵向开始位置向纵向结束位置缩回预设的偏移距离；

o在相对于虎钳将研磨头向后退至初始纵向位置的同时，记录刀片边缘的各段的预扫描竖直位置序列；

o将预扫描竖直位置序列中的特征解释为刀片边缘的真正后部；以及

o将纵向开始位置重新对准刀片边缘的真正后部；

·其中，在扫描周期中缩回研磨头包括将研磨头从纵向开始位置向纵向结束位置缩回；并且

·其中，在扫描周期中记录刀片边缘的竖直位置序列包括记录从纵向开始位置向纵向结束位置的刀片边缘的竖直位置序列。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，将预扫描竖直位置序列中的特征解释为刀片边缘的真正后部包括：

·检测预扫描竖直位置序列中的不连续性，其表示在刀片边缘的后部的刃端、切入线、刀脚和角中的一个；以及

·将不连续性确定为刀片边缘的真正后部。

6.根据权利要求1所述的方法：

·在扫描周期中，所述方法还包括：

o将虎钳相对于研磨头降低到初始竖直位置；

o将研磨头设置在基本平行于虎钳的标称俯仰角处；以及

o相对于研磨头升高虎钳，直到由传感器检测到的刀片边缘与传感器的视场的竖直中心大致对准，传感器包括一列光学检测器；

·其中，在扫描周期中纵向缩回研磨头包括沿着初始纵向位置和纵向结束位置之间的一系列纵向路点缩回研磨头；并且

·其中，在扫描周期中记录刀片边缘的各段的竖直位置序列包括：当研磨头相对于虎钳占据一系列路点中的每个路点时：

o在传感器的视场中检测刀片边缘的一段的竖直高度；

o基于传感器视场中的边缘的该段的竖直高度与虎钳相对于研磨头的同时竖直位置的组合，计算刀片边缘的该段在机器坐标中的竖直位置；

o存储刀片边缘的该段的竖直位置与研磨头相对于虎钳的同时纵向位置；以及

o调节虎钳相对于研磨头的竖直位置，以使刀片边缘的该段在传感器的视场中大致居中。

7.根据权利要求1所述的方法：

·其中，致动研磨轮包括致动研磨轮致动器，以在研磨周期中以第一角速度反向旋转布置在研磨头中的一对研磨轮；

·还包括，在继研磨周期之后的第二研磨周期中：

o将研磨头返回到初始纵向位置的近侧；

o致动研磨轮致动器，以小于第一角速度的第二角速度反向旋转该对研磨轮；

o使研磨头相对于虎钳从初始纵向位置的近侧沿刀片轮廓向纵向结束位置纵向缩回；以及

o在纵向缩回研磨头的同时，使研磨头相对于虎钳俯仰，以保持研磨轮的轴线基本平行于沿刀片轮廓的局部切线。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

·在研磨周期中，在将研磨头从初始纵向位置的近侧沿刀片轮廓向纵向结束位置纵向缩回之前，触发研磨轮调节器以将一对研磨轮设置在对应于第一斜角的第一中心线距离处；以及

·在第二研磨周期中，在将研磨头从初始纵向位置的近侧沿刀片轮廓向纵向结束位置纵向缩回之前，触发研磨轮调节器以将一对研磨轮设置在小于第一研磨中心线距离并且对应于小于第一斜角的第二斜角的第二中心线距离处。

9.根据权利要求1所述的方法：

·其中，致动研磨轮包括致动研磨轮致动器以使布置在研磨头中的一对叉指研磨轮反向旋转，所述叉指研磨轮限定非线性研磨表面轮廓；并且

·其中，在研磨周期中纵向缩回研磨头并使研磨头俯仰包括：

o在研磨头位于由刀片轮廓的第一端限定的第一纵向位置的情况下，将研磨头设置在起始俯仰角处，该起始俯仰角与在刀片轮廓的第一端近侧的第一局部切线成正角偏移，以定位叉指研磨轮的前研磨表面与刀片的后部接触；

o在将研磨头缩回至由刀片轮廓的中点限定的第二纵向位置的同时，扫掠研磨头至与刀片轮廓的中点上的第二局部切线平行的中心俯仰角，以定位叉指研磨轮的中心研磨表面与刀片的中点接触；以及

o在将研磨头缩回至由刀片轮廓的第二端限定的第三纵向位置的同时，扫掠研磨头至与刀片轮廓的第二端近侧的第三局部切线成负角偏移的结束俯仰角，以定位叉指研磨轮的后研磨表面与刀片的尖端接触。

10.根据权利要求1所述的方法：

·其中，记录刀片边缘的各段的竖直位置序列包括：

o当研磨头从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置缩回时，记录与研磨头相对于虎钳的同时纵向位置成对的刀片边缘的各段的竖直位置序列；

o在机器坐标系中，在竖直位置序列中计算与纵向位置和竖直位置相关的多项式函数；以及

o存储多项式函数作为刀片轮廓；并且

·其中，在研磨周期中纵向缩回研磨头并使研磨头俯仰包括驱动配置为调节研磨头的俯仰的第一致动器，驱动配置为相对于虎钳纵向移动研磨头的第二致动器和配置为使虎钳相对于研磨头竖直移动的第三致动器，以沿刀片轮廓跟踪研磨轮上与刀片接触的研磨表面。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

·在竖直位置序列的终点检测刀片的点；并且

·将刀片轮廓延伸超出刀片的点的纵向位置的引出距离；

·在研磨周期中：

o将虎钳降低到初始竖直位置；

o将研磨头纵向朝初始纵向位置推进；

o将研磨头设置成与刀片轮廓的第一端上的第一切线基本平行的俯仰角；以及

o将虎钳提升至限定在刀片轮廓的第一端的第一竖直位置，以定位刀片边缘的后部与研磨轮接触；以及

·响应于研磨周期的完成：

o停用联接至研磨轮的研磨致动器；

o将虎钳降低到初始竖直位置；以及

o将研磨头缩回到纵向结束位置。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：

·在研磨周期中，激活流体联接到研磨头的真空单元；以及

·响应于研磨周期的完成，自动停用真空单元。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

·响应于研磨周期的完成：

o将研磨头推进到初始纵向位置的近侧；

o在将研磨头从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置纵向缩回的同时，基于传感器的输出记录刀片边缘的各段的第二竖直位置序列；

o调查第二竖直位置序列的不连续性；

·响应于检测不连续性在第二竖直位置序列中超过阈值尺寸：

o相对于虎钳，将研磨头推进到初始纵向位置的近侧；

o致动研磨轮；

o相对于虎钳，将研磨头从初始纵向位置的近侧沿刀片轮廓向纵向结束位置纵向缩回；以及

o在纵向缩回研磨头的同时，使研磨头相对于虎钳俯仰，以保持研磨轮的轴线基本平行于沿刀片轮廓的局部切线。

14.根据权利要求1所述的方法，还包括：

·从刀片轮廓计算竖直位置序列的方差；

·计算与方差成比例的研磨周期目标数量；以及

·执行研磨周期的实例的目标数量。

15.根据权利要求1所述的方法：

·从刀片轮廓计算竖直位置序列的方差；并且

·响应于方差超过阈值：

o将刀片表征为锯齿状；

o拒绝刀；以及

o提示从虎钳移除刀。

16.一种用于自动重新磨刀的方法，包括：

·在虎钳处接收刀；

·在扫描周期中：

o在虎钳近侧的初始纵向位置和纵向结束位置之间的纵向扫描距离上扫描研磨头；以及

o基于布置在研磨头中的传感器的输出，记录沿纵向扫描距离在研磨头的纵向位置处的刀的刀片边缘的各段的竖直位置序列；

·基于竖直位置序列计算刀的刀片轮廓；以及

·在研磨周期中：

o致动研磨头中的研磨轮；

o沿着纵向扫描距离驱动研磨头；以及

o在沿着扫描距离驱动研磨头的同时，使研磨头俯仰，以保持研磨轮的轴线基本平行于与研磨轮相对于虎钳的纵向位置相对应的刀片轮廓的各段。

17.根据权利要求16所述的方法，

·其中，致动研磨轮包括致动研磨轮致动器以使布置在研磨头中的一对叉指研磨轮反向旋转，所述叉指研磨轮限定非线性研磨表面轮廓；并且

·其中，沿纵向扫描距离驱动研磨头并在研磨周期中使研磨头俯仰包括：

o在研磨头位于由刀片轮廓的第一端限定的第一纵向位置的情况下，将研磨头设置在起始俯仰角处，该起始倾角与在刀片轮廓的第一端近侧的第一局部切线成正角偏移，以定位叉指研磨轮的前研磨表面与刀片的后部接触；

o在将研磨头从第一纵向位置驱动至由刀片轮廓的中点限定的第二纵向位置的同时，扫掠研磨头至与刀片轮廓的中点上的第二局部切线平行的中心俯仰角，以定位叉指研磨轮的中心研磨表面与刀片的中点接触；以及

o在将研磨头从第二纵向位置缩回至由刀片轮廓的第二端限定的第三纵向位置的同时，扫掠研磨头至与刀片轮廓的第二端近侧的第三局部切线成负角偏移的结束俯仰角，以定位叉指研磨轮的后研磨表面与刀片的尖端接触。

18.根据权利要求16所述的方法，

·其中，记录刀片边缘的各段的竖直位置序列包括：

o当研磨头从初始纵向位置的近侧向纵向结束位置缩回时，记录与研磨头相对于虎钳的同时纵向位置成对的刀片边缘的各段的竖直位置序列；

o在机器坐标系中，在竖直位置序列中计算与纵向位置和竖直位置相关的多项式函数；以及

o存储多项式函数作为刀片轮廓；并且

·其中，沿纵向扫描距离驱动研磨头并在研磨周期中使研磨头俯仰包括驱动配置为调节研磨头的俯仰的第一致动器，驱动配置为相对于虎钳纵向移动研磨头的第二致动器并且驱动配置为使虎钳相对于研磨头竖直移动的第三致动器，以沿刀片轮廓跟踪研磨轮上与刀片接触的研磨表面。

19.根据权利要求16所述的方法，

·在扫描周期中还包括：

o将虎钳相对于研磨头降低到初始竖直位置；

o将研磨头设置在基本平行于虎钳的标称俯仰角处；以及

o相对于研磨头升高虎钳，直到由传感器检测到的刀片边缘与传感器的视场的竖直中心大致对准，传感器包括一列光学检测器；

·其中，记录刀片边缘的各段的竖直位置序列包括：

o沿初始纵向位置和纵向结束位置之间的一系列纵向路点缩回研磨头；并且

o当研磨头占据一系列路点中的每个路点时：

■在传感器的视场中检测刀片边缘的一段的竖直高度；

■基于传感器视场中的边缘的该段的竖直高度与虎钳相对于研磨头的同时竖直位置的组合，计算刀片边缘的该段在机器坐标中的竖直位置；

■存储刀片边缘的该段的竖直位置与研磨头相对于虎钳的同时纵向位置；以及

■调节虎钳相对于研磨头的竖直位置，以使刀片边缘的该段在传感器的视场中大致居中。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，在虎钳处接收刀包括：

·接收设置在虎钳中的刀的刀片，其中刀片的脊部面向下朝向虎钳内的虎钳止动件，并且其中刀片边缘从虎钳面向上；以及

·响应于在用户界面处的手动输入，触发联接到虎钳的虎钳致动器，以将虎钳的爪夹至脊部的近侧并邻近刀的刀垫的刀片，其中刀片的尖端从虎钳悬垂朝向纵向结束位置。

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