CN115139368B - 一种用于柔性材料的贴合模切设备及其模切方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柔性材料的贴合模切设备及其模切方法，包括有进料输送带，及设置于进料输送带末端位置的进料处理部，及设置于进料处理部后方的模切部，及设置于模切部后方的出料输送带，及设置于出料输送带前端位置的出料处理部，该进料处理部包括有设置于进料输送带两侧的前侧挡，及安装于前侧挡上的、对进料输送带边沿处进行图像数据采集的进料摄像头组，及安装于前侧挡上伺服电机，及经由伺服电机驱动的、沿进料输送带的行进方向垂直移动的侧边切刀；该用于柔性材料的贴合模切设备及其模切方法能够使模切尺寸匹配，模切成品性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于柔性材料的贴合模切设备及其模切方法。
背景技术
柔性材料就是可以挤压变形的材料，现今一般会采用多层柔性材料进行复合，使每一种组分各保留它们独自的特性，取各其长，避各其短。它们是由两种或多种成分不同、性质不同、有时形状也各异的相容性材料，但基本是以物理方式结合而成的。
现有的柔性材料在复合时会不可避免的产生铺放角度或位置的偏差，在后续的模切过程中，会造成模切后尺寸不匹配、模切成品不佳等问题。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种能够使模切尺寸匹配，模切成品性好的用于柔性材料的贴合模切设备及其模切方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于柔性材料的贴合模切设备，包括有进料输送带，及设置于进料输送带末端位置的进料处理部，及设置于进料处理部后方的模切部，及设置于模切部后方的出料输送带，及设置于出料输送带前端位置的出料处理部，该进料处理部包括有设置于进料输送带两侧的前侧挡，及安装于前侧挡上的、对进料输送带边沿处进行图像数据采集的进料摄像头组，及安装于前侧挡上伺服电机，及经由伺服电机驱动的、沿进料输送带的行进方向垂直移动的侧边切刀，该出料处理部包括有设置于出料输送带两侧的后侧挡，及安装于后侧挡上的、对出料输送带边沿处进行图像数据采集的出料摄像头组。
作为优选，该进料摄像头组包括有安装于前侧挡上的进料摄像头安装座，及与进料摄像头安装座形成转动连接的进料高速摄像头，该进料摄像头组设有至少一组，且位于进料输送带的两侧位置。
作为优选，该出料摄像头组包括安装于后侧挡上的出料摄像头安装座，及与出料摄像头安装座形成转动连接的出料高速摄像头，该出料摄像头组设有至少一组，且位于出料输送带的两侧位置。
作为优选，还包括有与进料摄像头组和出料摄像头组进行数据传输的图像处理模块，该图像处理模块与伺服电机进行数据传输。
作为优选，该前侧挡上还安装有进料辊，该进料辊位于的进料摄像头与侧边切刀之间，该侧边切刀与伺服电机的驱动端形成可拆卸连接，该侧边切刀沿进料输送带的行进方向形成切割位。
本发明所要解决的另一技术问题为提供一种用于柔性材料的贴合模切方法，包括以下步骤：
在柔性材料的基布层边沿处设置第一定标线，在柔性材料的贴合层边沿处设置第二定标线；
将复合后的柔性材料置于进料输送带上，并与进料辊进行接触，在贴合模切设备中进行模切作业；
进料摄像头组对放在进料输送带上柔性材料的边沿处进行图像数据的采集，并将采集的进料图像数据发送至图像处理模块，根据进料图像数据进行模切前第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断，并依据识别判断结果发送移动指令至伺服电机；
伺服电机接收图像处理模块发送的移动指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动，对柔性材料的边沿处进行裁切；
边沿处裁切后的柔性材料进入模切部中进行模切，出料摄像头组对模切后的柔性材料边沿处进行出料图像数据的采集，并将采集的出料图像数据发送至图像处理模块，根据出料图像数据进行模切后第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断，并依据识别判断结果发送补偿指令至伺服电机；
伺服电机接收图像处理模块发送的补偿指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动，完成对柔性材料的边沿处裁切位置的补偿。
作为优选，根据进料图像数据进行模切前第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断的方法为：对进料图像数据中的图像进行二值化，并从二值图像中选择图像的侧边区域为提取区，对选择的提取区进行扫描提取第一定标线和第二定标线的线段元素，提取出的线段元素进行平滑化和边缘增强处理，经平滑化和边缘增强的多个线段元素进行二值化创建线段数据，通过线段数据判断第一定标线和第二定标线的状态。
作为优选，伺服电机接收图像处理模块发送的移动指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动的方法为：当第一定标线和第二定标线处于平行状态时，则以靠内侧的定标线数据坐标进行移动，当第一定标线和第二定标线处于交错状态时，则以最内侧的定标线的端点位数据坐标进行移动，当第一定标线和第二定标线处于完全重合状态时，则保持原位。
作为优选，根据出料图像数据进行模切后第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断的方法为：对出料图像数据中的图像进行二值化，并从二值图像中选择图像的侧边区域为提取区，对选择的提取区进行扫描提取第一定标线和第二定标线的线段元素，提取出的线段元素进行平滑化和边缘增强处理，经平滑化和边缘增强的多个线段元素进行二值化创建线段数据，通过线段数据判断第一定标线和第二定标线的状态。
作为优选，伺服电机接收图像处理模块发送的补偿指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动的方法为：当进料图像数据中第一定标线和第二定标线处于平行状态或交叉状态时，则判断出料图像数据中是否存在第一定标线和第二定标线，当同时存在第一定标线和第二定标线时，则控制侧边切刀向内侧进行补偿，当不存在第一定标线和第二定标线时，则控制侧边切刀向外侧进行补偿，当仅存在第一定标线或第二定标线时，则不进行补偿；当进料图像数据中第一定标线和第二定标线处于重合状态时，则不进行补偿。
本发明的有益效果是：
通过采用进料处理端和出料处理端对进料输送带和出料输送带上的柔性材料进行图像数据采集，并针对于图像数据采集提出了在柔性材料的基布层边沿处设置第一定标线，在柔性材料的贴合层边沿处设置第二定标线进行辅助，从而根据进料图像数据采集的判断结果进行侧边切刀位置的调整，另外，针对于侧边切刀对柔性材料作用可能会导致切割位置偏移的问题，还提出了追加出料图像数据采集对侧边切刀位置进行补偿的方式，从而保证最终模切成品的尺寸和质量能够达标，无需二次加工。
附图说明
图1为本发明的一种用于柔性材料的贴合模切设备的正面结构示意图；
图2为本发明的一种用于柔性材料的贴合模切设备的立体结构示意；
图3为第一定标线和第二定标线的平行示意图；
图4为第一定标线和第二定标线的重合示意图；
图5为第一定标线和第二定标线的交叉示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
参阅图1-2所示，一种用于柔性材料的贴合模切设备，包括有进料输送带1，及设置于进料输送带1末端位置的进料处理部2，及设置于进料处理部2后方的模切部3，及设置于模切部3后方的出料输送带4，及设置于出料输送带4前端位置的出料处理部5，该进料处理部2包括有设置于进料输送带1两侧的前侧挡21，及安装于前侧挡21上的、对进料输送带1边沿处进行图像数据采集的进料摄像头组22，及安装于前侧挡21上伺服电机23，及经由伺服电机23驱动的、沿进料输送带1的行进方向垂直移动的侧边切刀24，该出料处理部5包括有设置于出料输送带4两侧的后侧挡51，及安装于后侧挡51上的、对出料输送带4边沿处进行图像数据采集的出料摄像头组52。
该进料摄像头组22包括有安装于前侧挡21上的进料摄像头组22安装座221，及与进料摄像头组22安装座221形成转动连接的进料高速摄像头222，该进料摄像头组22设有至少一组，且位于进料输送带1的两侧位置。
该出料摄像头组52包括安装于后侧挡51上的出料摄像头安装座521，及与出料摄像头安装座521形成转动连接的出料高速摄像头522，该出料摄像头组52设有至少一组，且位于出料输送带4的两侧位置。
在本实施例中，采用了两组进料摄像头组22和两组出料摄像头组52的设计，分别对柔性材料的两侧位置同时进行观测，这种方式的实施成本更高，但是侧边切割的准确性会更高，另外，还可以采用单侧设置，如进料摄像头组22设置在左侧，而出料摄像头组52设置在右侧。
还包括有与进料摄像头组22和出料摄像头组52进行数据传输的图像处理模块，该图像处理模块与伺服电机23进行数据传输，在本实施例中，采用远程无线数据进行传输，当然，也可采用有线数据传输，保证数据内容的实时性。
该前侧挡21上还安装有进料辊6，该进料辊6位于的进料摄像头组22与侧边切刀24之间，该侧边切刀24与伺服电机23的驱动端形成可拆卸连接，该侧边切刀沿进料输送带1的行进方向形成切割位，该侧边切刀24的结构可根据需要进行调整更换，以适应不同类型的柔性材料的切割。
一种用于柔性材料的贴合模切方法，包括以下步骤：
在柔性材料的基布层边沿处设置第一定标线，在柔性材料的贴合层边沿处设置第二定标线；
将复合后的柔性材料置于进料输送带1上，并与进料辊6进行接触，在贴合模切设备中进行模切作业；
进料摄像头组22对放在进料输送带1上柔性材料的边沿处进行图像数据的采集，并将采集的进料图像数据发送至图像处理模块，根据进料图像数据进行模切前第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断，并依据识别判断结果发送移动指令至伺服电机23；
伺服电机23接收图像处理模块发送的移动指令并控制侧边切刀24沿进料输送带1的行进方向垂直移动，对柔性材料的边沿处进行裁切；
边沿处裁切后的柔性材料进入模切部3中进行模切，出料摄像头组52对模切后的柔性材料边沿处进行出料图像数据的采集，并将采集的出料图像数据发送至图像处理模块，根据出料图像数据进行模切后第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断，并依据识别判断结果发送补偿指令至伺服电机23；
伺服电机23接收图像处理模块发送的补偿指令并控制侧边切刀24沿进料输送带1的行进方向垂直移动，完成对柔性材料的边沿处裁切位置的补偿。
根据进料图像数据进行模切前第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断的方法为：对进料图像数据中的图像进行二值化，并从二值图像中选择图像的侧边区域为提取区，对选择的提取区进行扫描提取第一定标线和第二定标线的线段元素，提取出的线段元素进行平滑化和边缘增强处理，经平滑化和边缘增强的多个线段元素进行二值化创建线段数据，通过线段数据判断第一定标线和第二定标线的状态。
伺服电机23接收图像处理模块发送的移动指令并控制侧边切刀24沿进料输送带1的行进方向垂直移动的方法为：当第一定标线和第二定标线处于平行状态时，则以靠内侧的定标线数据坐标进行移动，当第一定标线和第二定标线处于交错状态时，则以最内侧的定标线的端点位数据坐标进行移动，当第一定标线和第二定标线处于完全重合状态时，则保持原位。
根据出料图像数据进行模切后第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断的方法为：对出料图像数据中的图像进行二值化，并从二值图像中选择图像的侧边区域为提取区，对选择的提取区进行扫描提取第一定标线和第二定标线的线段元素，提取出的线段元素进行平滑化和边缘增强处理，经平滑化和边缘增强的多个线段元素进行二值化创建线段数据，通过线段数据判断第一定标线和第二定标线的状态。
伺服电机23接收图像处理模块发送的补偿指令并控制侧边切刀24沿进料输送带1的行进方向垂直移动的方法为：当进料图像数据中第一定标线和第二定标线处于平行状态或交叉状态时，则判断出料图像数据中是否存在第一定标线和第二定标线，当同时存在第一定标线和第二定标线时，则控制侧边切刀24向内侧进行补偿，当不存在第一定标线和第二定标线时，则控制侧边切刀24向外侧进行补偿，当仅存在第一定标线或第二定标线时，则不进行补偿；当进料图像数据中第一定标线和第二定标线处于重合状态时，则不进行补偿。
本发明的有益效果是：
通过采用进料处理端和出料处理端对进料输送带和出料输送带上的柔性材料进行图像数据采集，并针对于图像数据采集提出了在柔性材料的基布层边沿处设置第一定标线，在柔性材料的贴合层边沿处设置第二定标线进行辅助，从而根据进料图像数据采集的判断结果进行侧边切刀位置的调整，另外，针对于侧边切刀对柔性材料作用可能会导致切割位置偏移的问题，还提出了追加出料图像数据采集对侧边切刀位置进行补偿的方式，从而保证最终模切成品的尺寸和质量能够达标，无需二次加工。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于柔性材料的贴合模切设备，包括有进料输送带，及设置于进料输送带末端位置的进料处理部，及设置于进料处理部后方的模切部，及设置于模切部后方的出料输送带，及设置于出料输送带前端位置的出料处理部，其特征在于，该进料处理部包括有设置于进料输送带两侧的前侧挡，及安装于前侧挡上的、对进料输送带边沿处进行图像数据采集的进料摄像头组，及安装于前侧挡上伺服电机，及经由伺服电机驱动的、沿进料输送带的行进方向垂直移动的侧边切刀，该出料处理部包括有设置于出料输送带两侧的后侧挡，及安装于后侧挡上的、对出料输送带边沿处进行图像数据采集的出料摄像头组；
该用于柔性材料的贴合模切设备的贴合模切方法包括以下步骤：
在柔性材料的基布层边沿处设置第一定标线，在柔性材料的贴合层边沿处设置第二定标线；
将复合后的柔性材料置于进料输送带上，并与进料辊进行接触，在贴合模切设备中进行模切作业；
进料摄像头组对放在进料输送带上柔性材料的边沿处进行图像数据的采集，并将采集的进料图像数据发送至图像处理模块，根据进料图像数据进行模切前第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断，并依据识别判断结果发送移动指令至伺服电机；
伺服电机接收图像处理模块发送的移动指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动，对柔性材料的边沿处进行裁切；
边沿处裁切后的柔性材料进入模切部中进行模切，出料摄像头组对模切后的柔性材料边沿处进行出料图像数据的采集，并将采集的出料图像数据发送至图像处理模块，根据出料图像数据进行模切后第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断，并依据识别判断结果发送补偿指令至伺服电机；
伺服电机接收图像处理模块发送的补偿指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动，完成对柔性材料的边沿处裁切位置的补偿。
2.根据权利要求1所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于：该进料摄像头组包括有安装于前侧挡上的进料摄像头安装座，及与进料摄像头安装座形成转动连接的进料高速摄像头，该进料摄像头组设有至少一组，且位于进料输送带的两侧位置。
3.根据权利要求1所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于：该出料摄像头组包括安装于后侧挡上的出料摄像头安装座，及与出料摄像头安装座形成转动连接的出料高速摄像头，该出料摄像头组设有至少一组，且位于出料输送带的两侧位置。
4.根据权利要求2或3所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于：还包括有与进料摄像头组和出料摄像头组进行数据传输的图像处理模块，该图像处理模块与伺服电机进行数据传输。
5.根据权利要求4所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于：该前侧挡上还安装有进料辊，该进料辊位于的进料摄像头与侧边切刀之间，该侧边切刀与伺服电机的驱动端形成可拆卸连接，该侧边切刀沿进料输送带的行进方向形成切割位。
6.根据权利要求1所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于，根据进料图像数据进行模切前第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断的方法为：对进料图像数据中的图像进行二值化，并从二值图像中选择图像的侧边区域为提取区，对选择的提取区进行扫描提取第一定标线和第二定标线的线段元素，提取出的线段元素进行平滑化和边缘增强处理，经平滑化和边缘增强的多个线段元素进行二值化创建线段数据，通过线段数据判断第一定标线和第二定标线的状态。
7.根据权利要求6所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于，伺服电机接收图像处理模块发送的移动指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动的方法为：当第一定标线和第二定标线处于平行状态时，则以靠内侧的定标线数据坐标进行移动，当第一定标线和第二定标线处于交错状态时，则以最内侧的定标线的端点位数据坐标进行移动，当第一定标线和第二定标线处于完全重合状态时，则保持原位。
8.根据权利要求1所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于，根据出料图像数据进行模切后第一定标线和第二定标线的位置对比识别判断的方法为：对出料图像数据中的图像进行二值化，并从二值图像中选择图像的侧边区域为提取区，对选择的提取区进行扫描提取第一定标线和第二定标线的线段元素，提取出的线段元素进行平滑化和边缘增强处理，经平滑化和边缘增强的多个线段元素进行二值化创建线段数据，通过线段数据判断第一定标线和第二定标线的状态。
9.根据权利要求8所述的用于柔性材料的贴合模切设备，其特征在于，伺服电机接收图像处理模块发送的补偿指令并控制侧边切刀沿进料输送带的行进方向垂直移动的方法为：当进料图像数据中第一定标线和第二定标线处于平行状态或交叉状态时，则判断出料图像数据中是否存在第一定标线和第二定标线，当同时存在第一定标线和第二定标线时，则控制侧边切刀向内侧进行补偿，当不存在第一定标线和第二定标线时，则控制侧边切刀向外侧进行补偿，当仅存在第一定标线或第二定标线时，则不进行补偿；当进料图像数据中第一定标线和第二定标线处于重合状态时，则不进行补偿。
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