CN112458735B - 一种多层裁床及其刀具转向控制方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层裁床及其刀具转向控制方法、系统，包括根据公式

计算补偿角θ，其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。应用该方法，通过补偿角控制刀具沿径向向外偏转，以对刀具切割角度进行补偿，使得刀具两侧受力平衡，恢复刀具直线形状；在对多层裁床进行曲线切割时，能够保证上层和下层的切割面一致，提高切割精度；其无需设置额外传感器，仅通过补偿角补偿即可纠正材料上下层不一致的问题；当检测到待切割线段的转弯半径小于预设值时，进行刀具无法补偿报警，以及时提醒工作人员进行操作。

Description

一种多层裁床及其刀具转向控制方法、系统

技术领域

本发明涉及裁床裁切技术领域，更具体地说，涉及一种多层裁床刀具转向控制方法，还涉及一种多层裁床刀具转向控制系统和一种多层裁床。

背景技术

裁剪系统采用接触式的刀切割方式，裁刀的刀刃必须与面料紧密接触，才可能裁断面料。而裁刀是在被抽真空造成的压力差压紧实的面料中进行裁剪的，裁刀在这样的状态下不仅要在平面内运动，同时绕Z轴做旋转运动，还要以固定的频率做上下往复振动，所以裁刀的外形会受到比较大的影响。如图1所示，图1为现有技术中刀具在裁剪布料时的剖视结构示意图，01为刀具。

裁刀就像一支悬臂梁(见图1)，刀片外形细长而且很薄，故而侧向刚性不是很好，当面料待加工路径为曲线时，在外力作用下，裁刀的刀身容易发生变形，无法与面料保持垂直的状态，靠近顶层的部位，裁刀变形小，裁刀可以完全按照样片的设计轮廓线进行裁剪，裁剪质量能得到保证。越接近底层，裁刀刀身的弯曲就严重些，致使裁刀偏离了设计轮廓线，产生了较大的尺寸误差，如果加工时没有任何的改善措施，势必会造成面料的顶层与底层样片不能保持一致，造成很大的浪费，如果不进行补偿，可能造成上下层不一致而造成切割质量问题，引起材料浪费；或者以降低切割厚度来提高切割质量，又严重影响到生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种多层裁床刀具转向控制方法，以当刀具对具有一定厚度的面料的曲线加工路径进行裁剪时、对刀具转向角度进行补偿，以提高面料上下层剪裁的一致性，提高切割精度。本发明的第二个目的是提供一种多层裁床刀具转向控制系统及一种多层裁床。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种多层裁床刀具转向控制方法，包括：

根据公式

计算补偿角θ，其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；

当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

优选地，所述根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，包括：

判断刀具在所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于裁刀宽度L；

若是，则随着刀具沿所述待切割线段的移动，将所述补偿角θ的值逐渐变为0，并根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

若否，则根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

优选地，所述随着刀具沿所述待切割线段的移动，将所述补偿角θ逐渐变为0，并根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，包括：

判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否小于或等于2L；若是，则根据公式

计算实际补偿角Δangle，并根据所述实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于2L；若是，则根据公式Δangle＝0,Len＞2L计算实际补偿角Δangle，并根据所述实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

优选地，所述方法还包括：

判断所述待切割线段的转弯半径r是否小于

若是，则进行刀具无法补偿报警。

本发明还提供一种多层裁床刀具转向控制系统，包括：

补偿角计算模块，用于根据公式

计算补偿角θ；其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；

刀具转向控制模块，用于当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

优选地，所述刀具转向控制模块包括：

刀具已运动距离判断单元，用于判断刀具在所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于裁刀宽度L；若是，则随着刀具沿所述待切割线段的移动，将所述补偿角θ的值逐渐变为0，并触发刀具转向控制单元启动；若否，则触发刀具转向控制单元启动；

所述刀具转向控制单元，用于根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

优选地，所述刀具已运动距离判断单元包括：

第一距离判断子单元，用于判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否小于或等于2L；若是，则触发第一实际补偿角计算子单元启动；

所述第一实际补偿角计算子单元，用于根据公式

且Len≤2L计算实际补偿角Δangle，并触发所述刀具转向控制单元启动；

第二距离判断子单元，用于判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于2L；若是，则触发第二实际补偿角计算子单元启动；

所述第二实际补偿角计算子单元，用于根据公式Δangle＝0,Len＞2L计算实际补偿角Δangle，并触发所述刀具转向控制单元启动；

所述刀具转向控制单元，用于根据所述实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

优选地，还包括：

转弯半径判断模块，用于判断所述待切割线段的转弯半径r是否小于

若是，则进行刀具无法补偿报警。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例任一项所述的多层裁床刀具转向控制方法的步骤。

本发明还提供一种多层裁床，包括上述实施例任一项所述的多层裁床刀具转向控制系统。

本发明提供的一种多层裁床刀具转向控制方法，包括根据公式

计算补偿角θ，其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

相较于现有技术，应用本发明提供的多层裁床刀具转向控制方法，具有以下技术效果：

第一，根据公式计算得到补偿角，通过补偿角控制刀具沿径向向外偏转，以对刀具切割角度进行补偿，使得刀具两侧受力平衡，恢复刀具直线形状；在对多层裁床进行曲线切割时，能够保证上层和下层的切割面一致，提高切割精度；其无需设置额外传感器，仅通过补偿角补偿即可纠正材料上下层不一致的问题，同时无需降低切割厚度，在切割质量的前提下保证生产效率；

第二，当检测到待切割线段的转弯半径小于预设值时，进行刀具无法补偿报警，以及时提醒工作人员进行操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中刀具在裁剪布料时的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的刀具在裁剪布料时的裁剪方向示意图；

图3为本发明实施例提供的补偿角的位置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的离散点运动轨迹示意图；

图5为本发明实施例提供的弧线段运动轨迹示意图；

图6为本发明实施例提供的一种多层裁床刀具转向控制方法的方法流程图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种多层裁床刀具转向控制方法，以当刀具对具有一定厚度的面料的曲线加工路径进行裁剪时、对刀具转向角度进行补偿，以提高面料上下层剪裁的一致性，提高切割精度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图2、图3和图6所示，图2为本发明实施例提供的刀具在裁剪布料时的裁剪方向示意图；图3为本发明实施例提供的补偿角的位置结构示意图；图6为本发明实施例提供的一种多层裁床刀具转向控制方法的方法流程图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的多层裁床刀具转向控制方法，包括：

S10：根据公式

计算补偿角θ，其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；如图3所示，

其中，

将I代入公式得到

K根据材料厚度H、硬度及用户设定的敏感常数C计算得到，K一般取值范围为0.4-2之间的有理数。

S20：当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，径向向外即背离圆心一侧的方向。

沿径向向外偏转即沿待切割线段的转弯半径的径向平面向背离圆心一侧的方向旋转，以样片处于x-y形成的平面为例，则刀具沿z轴转动。

其中，待切割线段的转弯半径根据切割布料的预设加工路径得到，当预设加工路径为弧线段组成的曲线时，r即为各个弧线段的半径；当预设加工路径为离散点组成的曲线段时，r为根据计算得到的离散点等效半径。

相较于现有技术，应用本发明提供的多层裁床刀具转向控制方法，具有以下技术效果：

第一，根据公式计算得到补偿角，通过补偿角控制刀具沿径向向外偏转，以对刀具切割角度进行补偿，使得刀具两侧受力平衡，恢复刀具直线形状；在对多层裁床进行曲线切割时，能够保证上层和下层的切割面一致，提高切割精度；其无需设置额外传感器，仅通过补偿角补偿即可纠正材料上下层不一致的问题，同时无需降低切割厚度，在切割质量的前提下保证生产效率；

第二，当检测到待切割线段的转弯半径小于预设值时，进行刀具无法补偿报警，以及时提醒工作人员进行操作。

进一步地，根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，包括：

判断刀具在待切割线段上已运动的距离Len是否大于裁刀宽度L；

若是，则随着刀具沿待切割线段的移动，将补偿角θ的值逐渐变为0，并根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

若否，则根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

更进一步地，随着刀具沿待切割线段的移动，将补偿角θ逐渐变为0，并根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，包括：

判断待切割线段上已运动的距离Len是否小于或等于2L；若是，则根据公式

且Len≤2L计算实际补偿角Δangle，并根据实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

判断待切割线段上已运动的距离Len是否大于2L；若是，则根据公式Δangle＝0,Len＞2L计算实际补偿角Δangle，并根据实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

即，根据公式

计算实际补偿角Δangle，其中，Len为刀具在待切割线段上已运动的距离；

根据实际补偿角Δangle控制刀具向圆心外偏转。

如图4和图5所示，图4为本发明实施例提供的离散点运动轨迹示意图；图5为本发明实施例提供的弧线段运动轨迹示意图。

以运动轨迹为离散点或弧段组成的曲线{P₀，P₁...P_i...P_n}进行说明，当曲线由离散点组成时P_iP_i+1为线段，当曲线由弧段组成时P_iP_i+1为弧，均采用上述公式进行计算。其中，当待切割线段P_iP_i+1的长度S≤L时，在P_iP_i+1段运动过程中实际补偿角即为θ。当待切割线段P_iP_i+1的长度S＞L且S≤2L时，在P_iP_i+1段已运动的距离Len≤时，实际补偿角Δang为θ，当Len＞L时，采用公式

且Len≤2L计算实际补偿角Δangle。当P_iP_i+1的长度S＞2L，在P_iP_i+1段已运动的距离Len≤L时，实际补偿角即为θ；当Len＞L且Len≤2L时，采用公式

且Len≤2L计算实际补偿角Δangle；当Len＞2L时，Δangle＝0。由上文可知，实际补偿角Δangle与待切割线段P_iP_i+1的长度无关，只与刀具在待切割线段P_iP_i+1段已运动的距离Len有关，由此设置，以在待切割段的起始端对刀具的转向角度及时进行补偿，保证切割精度。上述方法能够使剪裁厚度达到8cm，且提高裁剪速度、裁剪精度和裁剪效率。

更进一步地，方法还包括：

判断待切割线段的转弯半径r是否小于

若是，则进行刀具无法补偿报警，即，刀具无法切割出直径小于L的圆，报警以提醒作业人员换刀。

基于上述的方法实施例，本发明还提供了一种系统实施例，上述方法实施例和系统实施例对应，该多层裁床刀具转向控制系统，包括：

补偿角计算模块，用于根据公式

计算补偿角θ；

刀具转向控制模块，用于当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

相较于现有技术，应用本发明提供的多层裁床刀具转向控制方法，具有以下技术效果：

第一，根据公式计算得到补偿角，通过补偿角控制刀具沿径向向外偏转，以对刀具切割角度进行补偿，使得刀具两侧受力平衡，恢复刀具直线形状；在对多层裁床进行曲线切割时，能够保证上层和下层的切割面一致，提高切割精度；其无需设置额外传感器，仅通过补偿角补偿即可纠正材料上下层不一致的问题，同时无需降低切割厚度，在切割质量的前提下保证生产效率；

第二，当检测到待切割线段的转弯半径小于预设值时，进行刀具无法补偿报警，以及时提醒工作人员进行操作。

具体的，刀具转向控制模块包括：

刀具已运动距离判断单元，用于判断刀具在待切割线段上已运动的距离Len是否大于裁刀宽度L；若是，则随着刀具沿待切割线段的移动，将补偿角θ的值逐渐变为0，并触发刀具转向控制单元启动；若否，则触发刀具转向控制单元启动；

刀具转向控制单元，用于根据补偿角θ控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

进一步地，刀具已运动距离判断单元包括：

第一距离判断子单元，用于判断待切割线段上已运动的距离Len是否小于或等于2L；若是，则触发第一实际补偿角计算子单元启动；

第一实际补偿角计算子单元，用于根据公式

且Len≤2L计算实际补偿角Δangle，并触发刀具转向控制单元启动；

第二距离判断子单元，用于判断待切割线段上已运动的距离Len是否大于2L；若是，则触发第二实际补偿角计算子单元启动；

第二实际补偿角计算子单元，用于根据公式Δangle＝0,Len＞2L计算实际补偿角Δangle，并触发刀具转向控制单元启动；

刀具转向控制单元，用于根据实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

更进一步地，还包括：

转弯半径判断模块，用于判断待切割线段的转弯半径r是否小于

若是，则进行刀具无法补偿报警。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例任一项的多层裁床刀具转向控制方法的步骤。

本发明还提供一种多层裁床，其特征在于，包括上述实施例任一项的多层裁床刀具转向控制系统。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (10)

1.一种多层裁床刀具转向控制方法，其特征在于，包括：

根据公式

计算补偿角θ，其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；

当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

2.根据权利要求1所述的多层裁床刀具转向控制方法，其特征在于，所述根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，包括：

判断刀具在所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于裁刀宽度L；

若是，则随着刀具沿所述待切割线段的移动，将所述补偿角θ的值逐渐变为0，并根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

若否，则根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

3.根据权利要求2所述的多层裁床刀具转向控制方法，其特征在于，所述随着刀具沿所述待切割线段的移动，将所述补偿角θ逐渐变为0，并根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转，包括：

判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否小于或等于2L；若是，则根据公式

Len＞L且Len≤2L计算实际补偿角Δangle，并根据所述实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转；

判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于2L；若是，则根据公式Δangle＝0,Len＞2L计算实际补偿角Δangle，并根据所述实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

4.根据权利要求1所述的多层裁床刀具转向控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述待切割线段的转弯半径r是否小于

若是，则进行刀具无法补偿报警。

5.一种多层裁床刀具转向控制系统，其特征在于，包括：

补偿角计算模块，用于根据公式

计算补偿角θ；其中，K为裁床布料的预设敏感系数，r为待切割线段的转弯半径、L为裁刀宽度；

刀具转向控制模块，用于当刀具运动至曲线轨迹的起始端时、根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

6.根据权利要求5所述的多层裁床刀具转向控制系统，其特征在于，所述刀具转向控制模块包括：

刀具已运动距离判断单元，用于判断刀具在所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于裁刀宽度L；若是，则随着刀具沿所述待切割线段的移动，将所述补偿角θ的值逐渐变为0，并触发刀具转向控制单元启动；若否，则触发刀具转向控制单元启动；

所述刀具转向控制单元，用于根据所述补偿角θ控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

7.根据权利要求6所述的多层裁床刀具转向控制系统，其特征在于，所述刀具已运动距离判断单元包括：

第一距离判断子单元，用于判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否小于或等于2L；若是，则触发第一实际补偿角计算子单元启动；

所述第一实际补偿角计算子单元，用于根据公式

Len＞L且Len≤2L计算实际补偿角Δangle，并触发所述刀具转向控制单元启动；

第二距离判断子单元，用于判断所述待切割线段上已运动的距离Len是否大于2L；若是，则触发第二实际补偿角计算子单元启动；

所述第二实际补偿角计算子单元，用于根据公式Δangle＝0,Len＞2L计算实际补偿角Δangle，并触发所述刀具转向控制单元启动；

所述刀具转向控制单元，用于根据所述实际补偿角Δangle控制刀具的刀尖沿所述待切割线段的转弯半径的径向向外偏转。

8.根据权利要求5所述的多层裁床刀具转向控制系统，其特征在于，还包括：

转弯半径判断模块，用于判断所述待切割线段的转弯半径r是否小于

若是，则进行刀具无法补偿报警。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的多层裁床刀具转向控制方法的步骤。

10.一种多层裁床，其特征在于，包括权利要求5-8任一项所述的多层裁床刀具转向控制系统。

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