CN115416079A - 一种模切机高精度快速寻标方法 - Google Patents

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CN115416079A
CN115416079A CN202210962086.0A CN202210962086A CN115416079A CN 115416079 A CN115416079 A CN 115416079A CN 202210962086 A CN202210962086 A CN 202210962086A CN 115416079 A CN115416079 A CN 115416079A
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China
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point
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pulse
coordinate system
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朱跃跃
毛家腾
罗立锋
吴祥
张丹
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/005—Computer numerical control means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
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    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了一种模切机高精度快速寻标方法，包括：读取PLT文件，PLT文件包含黑色正方形的中心点在切割材料上的位置信息，令两个黑色正方形分别为第一黑色正方形和第二黑色正方形；获取黑色正方形的长和宽，获取寻标模式，寻标模式包括单标模式和双标模式；初始化切割机上的光电传感器的光标移动至第一黑色正方形内；根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置；根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，完成图案切割。本发明使裁床、模切机等加工路径更加准确，提高工作效率。

Description

一种模切机高精度快速寻标方法
技术领域
本发明属于自动控制系统寻标技术领域，具体涉及一种模切机高精度快速寻标方法。
背景技术
在裁床类或模切机类运动控制系统中，为确定需要切割图案在切割材料中的位置，一般在切割材料上印刷一些标记，利用标记中心点到切割材料边缘的距离去定位切割图案，标记中心的识别以及识别的精确性对切割精度有着极大影响。切割工作开始的首要任务就是寻找定位的标记，识别标记中心点，若识别有误，则会导致切割结果出现偏差。
目前在一些典型的数码模切机的运动控制系统，传统寻标方案是移动光电传感器寻找印刷材料上的黑色圆形或方形标记点中心，当光电传感器的光标照到标记点中心时，表示寻标结束，开始切割。但由于标记点本身尺寸问题，光标很难正好对准标记点中心，且还有一个更大问题就是可能当材料运送到工作台时，切割材料相对切割平台发生了较小的偏移，这些都会使切割产生偏差。本申请针对传统寻标方案的不足做出改进，并通过MCU对寻标结果进行运算处理，能够有效的提高切割的精度和效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模切机高精度快速寻标方法，使裁床、模切机等加工路径更加准确，提高工作效率。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种模切机高精度快速寻标方法，应用于模切机对切割材料进行切割前的寻标定位，所述切割材料上设有两个尺寸相同的黑色正方形作为标记，且两个黑色正方形中一个位于切割材料上边缘，另一个相对布置在切割材料的下边缘，所述模切机高精度快速寻标方法，包括：
步骤1、读取PLT文件，所述PLT文件包含黑色正方形的中心点在切割材料上的位置信息，令两个黑色正方形分别为第一黑色正方形和第二黑色正方形；
步骤2、获取黑色正方形的边长，获取寻标模式，所述寻标模式包括单标模式和双标模式；
步骤3、初始化切割机上的光电传感器的光标移动至第一黑色正方形内；
步骤4、根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，所述坐标系XOY为切割机的工作台坐标系，坐标系XOY中以机头左侧为X轴正方向，机头下侧为Y轴正方向，机头复位原点为原点O；
步骤5、根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，完成图案切割；
其中，若所述寻标模式为单标模式，则所述根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，包括：
步骤4.1.1、获取光电传感器的光标当前在坐标系XOY中的坐标位置，记为A点，坐标为(x0,y0)，此时光标位置为步骤3初始化后位于第一黑色正方形内的位置；
步骤4.1.2、往X轴发送脉冲和方向信号，使固定在机头的光电传感器向左移动
Figure BDA0003793138610000023
个脉冲到B点，B点坐标记为(x1,y0)，其中α为黑色正方形的边长对应的脉冲数；
步骤4.1.3、往X轴发送脉冲和方向信号，使机头从B点向右移动3α个脉冲到C点，C点坐标记为(x2,y0)，移动过程中碰到黑色正方形左侧边缘时，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从B点到光电传感器跳变点G所发的脉冲数，记为Pulse1，计算可得跳变点G坐标为(x1+Pulse1,y0)；
步骤4.1.4、再次往X轴发送脉冲和方向信号，使机头从C点向左移动到跳变点G，移动过程中碰到黑色正方形右侧边缘，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从C点到光电传感器跳变点F所发的脉冲数，记为Pulse2，计算可得跳变点F坐标为(x2-Pulse2,y0)；
步骤4.1.5、计算黑色正方形的中心点在坐标系XOY的X轴的坐标值xr为：
xr＝(x1+Pulse1+x2-Pulse2)/2
Figure BDA0003793138610000021
Figure BDA0003793138610000022
Figure BDA0003793138610000031
步骤4.1.6、从当前位置跳变点G移动到坐标为(xr,y0)的J点处，令J点坐标同等于(x0′,y0′)；
步骤4.1.7、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置跳变点G向下移动
Figure BDA0003793138610000035
个脉冲到Q点，Q点坐标记为(x0′,y1′)；
步骤4.1.8、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置Q点向上移动3α个脉冲到H点，H点坐标记为(x0′,y2′)，移动过程中碰到黑色正方形下侧边缘时，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从Q点到光电传感器跳变点D所发的脉冲数，记为Pulse1′，计算可得跳变点D坐标为(x0′,i1′+Pulse1′)；
步骤4.1.9、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置H点向下移动到跳变点D，移动过程中碰到黑色正方形上侧边缘，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从H点到光电传感器跳变点E所发的脉冲数，记为Pulse2′，计算可得跳变点E坐标为(x0′,y2′-Pulse2′)；
步骤4.1.10、计算黑色正方形的中心点在坐标系XOY的Y轴的坐标值yr为：
yr＝(y1′+Pulse1′+y2′-Pulse2′)/2
Figure BDA0003793138610000032
Figure BDA0003793138610000033
Figure BDA0003793138610000034
计算得到第一黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置为(xr,yr)。
以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
作为优选，所述寻标模式为单标模式下，所述根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，包括：
若第一黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息为(a,b)，则PLT文件中任意一点(m,n)在XOY坐标系上可表示为(xm,yn)，且：
(xm,yn)＝(xr,yr)-(a,b)+(m,n)
式中，xm为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的X轴的坐标值，yn为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的Y轴的坐标值。
作为优选，若所述寻标模式为双标模式，则所述根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，包括：
步骤4.2.1、获取光电传感器的光标当前在坐标系XOY中的坐标位置，记为A点，坐标为(x0,y0)，此时光标位置为步骤3初始化后位于第一黑色矩形内的位置；
步骤4.2.2、发送脉冲和方向信号，使固定在机头的光电传感器往左下方与X轴呈45°方向直线移动，直到光电传感器碰到黑色正方形左侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为B点，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xb,yb)；
步骤4.2.3、根据A点和B点坐标，控制机头沿垂直于线段AB方向且往右下方进行直线移动，直到光电传感器碰到黑色正方形下侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为C点，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xc,yc)；
步骤4.2.4、根据B点和C点坐标，控制机头沿垂直于线段BC方向且往右上方进行直线移动，直到光电传感器碰到黑色矩形右侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为D电，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xd,yd)；
步骤4.2.5、根据C点和D点坐标，控制机头沿垂直于线段CD方向且往左上方进行直线移动，直到光电传感器碰到黑色矩形上侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为E点，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xe,ye)；
步骤4.2.6、计算得到第一黑色矩形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置(xfi,yfi)为：
Figure BDA0003793138610000041
Figure BDA0003793138610000042
步骤4.2.7、根据PLT文件中记录的两个黑色正方形的中心点的位置信息得到两个黑色正方形中心点在切割材料上的坐标差dx和dy，通过给X轴和Y轴发送脉冲，移动到坐标为(x0-dx,x0-dy)的P点；
步骤4.2.8、以P点作为光电传感器在第二黑色正方形中的初始点，针对光电传感器当前所在黑色正方形执行步骤4.2.1～步骤4.2.6的寻标方式，得到第二黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置为(xse,yse)。
作为优选，所述寻标模式为双标模式下，所述根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，包括：
若第一黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息为(a,b)，取PLT文件中的任意一点(m,n)，计算点(m,n)到(a,b)的距离，记为L1，计算出点(m,n)与(a,b)连线与水平线夹角κ的余弦值和正弦值，分别记为cosκ和sinκ，以及计算夹角度数δ，并判断正弦值是否小于0，确定夹角的取值；
lx＝m-a
ly＝n-b
Figure BDA0003793138610000051
cosκ＝lx/L1
sinκ＝ly/L1
若sinκ<0，则δ＝2π-cos-1(cosκ)，若sinκ≥0，则δ＝cos-1(cosκ)；
同样计算坐标位置(xfi,yfi)到(xse,yse)的距离，记为L2，计算出点(xfi,yfi)与(xse,yse)连线与水平线夹角
Figure BDA0003793138610000052
的余弦值和正弦值，分别记为
Figure BDA0003793138610000053
和
Figure BDA0003793138610000054
以及计算夹角度数λ；
lx′＝xfi-xse
ly′＝yfi-yse
Figure BDA0003793138610000055
Figure BDA0003793138610000056
Figure BDA0003793138610000057
则
Figure BDA0003793138610000058
得到任意一个PLT文件中的点(m,n)，在XOY坐标系上的坐标可表示为(xm,yn)：
(xm,yn)＝(x0+(L1×cos(δ+λ)),y0+(L2×cos(δ+λ)))
式中，lx，ly为点(m,n)和(a,b)在切割材料上的坐标差，lx′，ly′为点(xfi,yfi)和(xse,yse)在坐标系XOY上的坐标差，xm为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的X轴的坐标值，yn为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的Y轴的坐标值。
本发明提供的模切机高精度快速寻标方法，为了克服送料时切割材料相对切割平台产生的较小的偏差所带来的影响，本申请的寻标方案相对更加可靠，可有效减少由于机器结构或者其它硬件问题所带来的的误差，使裁床、模切机等加工路径更加准确，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的模切机高精度快速寻标方法；
图2为本发明单标模式下寻标的一种实施例示意图；
图3为本发明双标模式下寻标的一种实施例示意图。
具体实施方式
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。
为了克服现有技术中寻标精度不足的问题，本实施例提供一种模切机高精度快速寻标方法，应用于切割机对切割材料进行切割前的寻标定位。容易理解的是，本实施例中的切割机指需要进行切割操作的设备，如裁床、模切机等，切割机的机头上安装有用于定位寻标的光电传感器，光电传感器定位是以光电传感器对不同颜色的不干胶响应不同的电平为基础寻找正方形特征点的边缘的过程。
为了保证寻标实施，本实施例的切割材料上设有两个尺寸相同的黑色正方形作为标记，其中一个位于切割材料上边缘，另一个相对布置在切割材料的下边缘。黑色正方形的尺寸可以根据实际情况自定义，通常设为五、六毫米。
切割材料上的黑色正方形通过PC机上的上位机软件处理，得到描述加工路径的文件即PLT文件，PLT文件中包括了正方形标记中心坐标在切割材料中的位置信息。本实施例的PLT文件内的点的信息，通过坐标的形式体现，坐标系是PC机上软件规定的，单位是mm，后续单位转化为脉冲数表示。如图1所示，本实施例的模切机高精度快速寻标方法，包括：
步骤1、读取PLT文件，PLT文件包含黑色正方形的中心点在切割材料上的位置信息。
为了便于描述本实施例记两个黑色正方形分别为第一黑色正方形和第二黑色正方形，通常第一、第二无必然的先后关系，根据实际设定即可。但本实施例中为了遵循PLT文件的运行逻辑，记在PLT文件中信息记录在前的黑色正方形为第一黑色正方形，另一个黑色正方形记为第二黑色正方形。PLT文件中的信息记录有上位机软件处理时决定。
步骤2、获取黑色正方形的边长，获取寻标模式，寻标模式包括单标模式和双标模式。
寻标模式根据实际选择设定即可，双标模式可以解决材料在切割平台放置不正，而产生稍微歪曲的问题，双标可以保证即使放偏了也可以切正；单标模式就是快、简单。
为了方便换算，后续所有的距离和坐标都换算成脉冲数，所以标记即黑色正方形的边长用脉冲数α表示，这样只需要计算脉冲就可以知道移动的距离。
步骤3、初始化切割机上的光电传感器的光标移动至任第一黑色正方形内。
为了提高效率且减小误差，通过系统手动移动函数将固定在机头旁边的光电传感器的光标移动到黑色正方形内，即执行上下左右移动指令，每次朝指定方向移动指定距离，此时移动后的位置已知，开始寻标。
步骤4、根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置。其中坐标系XOY为切割机的工作台坐标系，坐标系XOY中以机头左侧为X轴正方向，机头下侧为Y轴正方向，机头复位原点为原点O。
步骤5、根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，完成图案切割。
需要说明的是，寻标操作只负责寻找标记点，即步骤到步骤4即完成寻标操作。本申请为了完整性写入步骤5提供寻标后的操作，得到标记点的位置信息后，根据标记点信息即可计算其他点的信息完成切割。
其中，若寻标模式为单标模式，则根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，包括以下步骤：
步骤4.1、获取光电传感器的光标当前在坐标系XOY中的坐标位置，记为A点，坐标为(x0,y0)，此时光标位置为步骤3初始化后位于第一黑色正方形内的位置。
步骤4.2、往X轴发送脉冲和方向信号，使固定在机头的光电传感器向左移动
Figure BDA0003793138610000085
个脉冲到B点，B点坐标记为(x1,y0)，其中α为黑色正方形的边长对应的脉冲数；由于光电传感器固定在机头上，所以机头移动多少，光电传感器就移动多少。
步骤4.3、往X轴发送脉冲和方向信号，使机头从B点向右移动3α个脉冲到C点，C点坐标记为(x2,y0)，由于光电传感器的特性，移动过程中碰到黑色正方形左侧边缘时，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从B点到光电传感器跳变点G所发的脉冲数，记为Pulse1，计算可得跳变点G坐标为(x1+Pulse1,y0)。
需要说明的是，机头从B点移动至C点的过程中会先后碰到黑色正方形的左右侧边缘，但步骤4.3中仅取与左边缘发生电平跳变的这次，捕捉该跳变时刻，即跳变点G为针对黑色正方形左侧边缘的跳变点。
步骤4.4、再次往X轴发送脉冲和方向信号，使机头从C点向左移动到跳变点G，移动过程中碰到黑色正方形右侧边缘，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从C点到光电传感器跳变点F所发的脉冲数，记为Pulse2，计算可得跳变点F坐标为(x2-Pulse2,y0)。
步骤4.5、计算黑色正方形的中心点在坐标系XOY的X轴的坐标值xr为：
xr＝(x1+Pulse1+x2-Pulse2)/2
Figure BDA0003793138610000081
Figure BDA0003793138610000082
Figure BDA0003793138610000083
步骤4.6、从当前位置跳变点G移动到坐标为(xr,y0)的J点处，为了方便计算，令J点坐标同等于(x0′,y0′)。
步骤4.7、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置跳变点G向下移动
Figure BDA0003793138610000084
个脉冲到Q点，Q点坐标记为(x0′,y1′)正方形。
步骤4.8、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置Q点向上移动3α个脉冲到H点，H坐标记为(x0′,y2′)，移动过程中碰到黑色正方形下侧边缘时，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从Q点到光电传感器跳变点D所发的脉冲数，记为Pulse1′，计算可得跳变点D坐标为(x0′,y1′+Pulse1′)。
同理，机头从Q点移动至H点的过程中会先后碰到黑色正方形的下上侧边缘，但步骤4.8中仅取与下边缘发生电平跳变的这次，捕捉该跳变时刻，即跳变点D为针对黑色正方形下侧边缘的跳变点。
步骤4.9、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置H点向下移动到跳变点D，移动过程中碰到黑色正方形上侧边缘，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从H点到光电传感器跳变点E所发的脉冲数，记为Pulse2′，计算可得跳变点E坐标为(x0′,y2′-Pulse2′)。
步骤4.10、计算黑色正方形的中心点在坐标系XOY的Y轴的坐标值yr为：
yr＝(y1′+Pulse1′+y2′-Pulse2′)/2
Figure BDA0003793138610000091
Figure BDA0003793138610000092
Figure BDA0003793138610000093
计算得到第一黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置为(xr,yr)。
基于此，寻标模式为单标模式下，根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，包括：
因为黑色正方形的中心点在PLT文件中的坐标信息给定的，若第一黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息为(a,b)，则PLT文件中任意一点(m,n)在XOY坐标系上可表示为(xm,yn)，且：
(xm,yn)＝(xr,yr)-(a,b)+(m,n)
式中，xm为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的X轴的坐标值，yn为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的Y轴的坐标值。
以上为“单标模式”下寻标，有时材料运送到工作台时，切割材料相对切割平台发生了较小的偏差，则会导致寻标后得到的中心点坐标与实际中心坐标产生较大偏差，故则用“双标模式”去寻找两个黑色正方形标记的中心并计算得到偏差的角度从而更精确定位PLT其它点的信息。
若寻标模式为双标模式，则根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，包括以下步骤：
步骤4.2.1、获取光电传感器的光标当前在坐标系XOY中的坐标位置，记为(x0,y0)，此时光标位置为步骤3初始化后位于第一黑色正方形内的位置。
步骤4.2.2、通过单片机控制机头运动，使得固定在机头的光电传感器往左下方与水平面呈45°方向直线移动(该角度可通过修改参数而改变，保证运动直线延长后可以穿过上边缘和左边缘即可)。此时单片机不断发送脉冲，控制光电传感器移动，直到光电传感器碰到黑色正方形左侧边缘，电平发生跳变则停止移动，记当前点为B点，则该点坐标可由单片机通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xb,yb)。
步骤4.2.3、由于知道A、B两点坐标，那么单片机控制器可计算出一条垂直AB且过B点的直线，则可控制机头沿线段AB垂直方向往右下方进行直线移动，不断发送脉冲，直到光电传感器碰到黑色正方形下侧边缘，记当前点为C点，则该点坐标通过单片机计算获取后记为(xc,yc)。
步骤4.2.4、同理由于知道B、C两点坐标，使单片机控制机头沿线段BC垂直方向往右上方进行直线移动，不断发送脉冲，直到光电传感器碰到黑色正方形右侧边缘，记当前点为D，则该点坐标通过单片机计算获取后记为(xd,yd)。
步骤4.2.5、最后由C、D两点坐标，也使单片机控制机头沿线段CD垂直方向往左上方进行直线移动，不断发送脉冲，直到光电传感器碰到黑色正方形上侧边缘，记当前点为E，则该点坐标通过单片机计算获取后记为(xe,ye)。
步骤4.2.6、计算得到第一黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置(xfi,yfi)：
Figure BDA0003793138610000101
Figure BDA0003793138610000102
步骤4.2.7、根据PLT文件中记录的两个黑色正方形的中心点的位置信息得到两个黑色正方形中心点在切割材料上的坐标差dx和dy，通过给X轴和Y轴发送脉冲，移动到坐标为(x0-dx,x0-dy)的P点。
步骤4.2.8、以P点作为光电传感器在第二黑色正方形中的初始点，针对光电传感器当前所在黑色正方形执行如上步骤4.2.1～步骤4.2.6的寻标方式，得到第二黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置为(xse,yse)。
基于此，寻标模式为双标模式下，根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，包括：
若第一黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息为(a,b)，取PLT文件中的任意一点(m,n)，计算点(m,n)到(a,b)的距离，记为L1，计算出点(m,n)与(a,b)连线与水平线夹角κ的余弦值和正弦值，分别记为cosκ和sinκ，以及计算夹角度数δ，并判断正弦值是否小于0，确定夹角的取值；
lx＝m-a
ly＝n-b
Figure BDA0003793138610000111
cosκ＝lx/L1
sinκ＝ly/L1
若sinκ<0，则δ＝2π-cos-1(cosκ)，若sink≥0，则δ＝cos-1(cosκ)；
同样计算坐标位置(xfi,yfi)到(xse,yse)的距离，记为L2，计算出点(xfi,yfi)与(xse,yse)连线与水平线夹角
Figure BDA0003793138610000112
的余弦值和正弦值，分别记为
Figure BDA0003793138610000113
和
Figure BDA0003793138610000114
以及计算夹角度数λ；
lx′＝xfi-xse
ly′＝yfi-yse
Figure BDA0003793138610000115
Figure BDA0003793138610000116
Figure BDA0003793138610000117
则
Figure BDA0003793138610000118
得到任意一个PLT文件中的点(m,n)，在XOY坐标系上的坐标可表示为(xm,yn)：
(xm,yn)＝(x0+(L1×cos(δ+λ)),y0+(L2×cos(δ+λ)))
式中，lx，ly分别为点(m,n)和(a,b)在切割材料上的x方向和y方向坐标差，lx′，ly′分别为点(xfi,yfi)和(xse,yse)在坐标系XOY上的x方向和y方向坐标差，xm为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的X轴的坐标值，yn为PLT文件中点(m,n)在坐标系XOY的Y轴的坐标值。
本实施例寻标方案，为了克服传统寻标由于标记点本身尺寸问题，以及解决送料时切割材料相对切割平台发生了较小的偏移。本申请的寻标方案相对更加可靠，可有效减少由于机器结构或者其它硬件问题所带来的的误差，使裁床、模切机等加工路径更加准确，提高工作效率。
需要说明的是，图2～3中，沿X轴趋向或远离同一个点时，其运动路径实际是重合的，本实施例中为了便于观察描述将各路径均分离描述。Y轴方向的路径同理。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种模切机高精度快速寻标方法，应用于模切机对切割材料进行切割前的寻标定位，其特征在于，所述切割材料上设有两个尺寸相同的黑色正方形作为标记，且两个黑色正方形中一个位于切割材料上边缘，另一个相对布置在切割材料的下边缘，所述模切机高精度快速寻标方法，包括：
步骤1、读取PLT文件，所述PLT文件包含黑色正方形的中心点在切割材料上的位置信息，令两个黑色正方形分别为第一黑色正方形和第二黑色正方形；
步骤2、获取黑色正方形的边长，获取寻标模式，所述寻标模式包括单标模式和双标模式；
步骤3、初始化切割机上的光电传感器的光标移动至第一黑色正方形内；
步骤4、根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，所述坐标系XOY为切割机的工作台坐标系，坐标系XOY中以机头左侧为X轴正方向，机头下侧为Y轴正方向，机头复位原点为原点O；
步骤5、根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，完成图案切割；
其中，若所述寻标模式为单标模式，则所述根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，包括：
步骤4.1.1、获取光电传感器的光标当前在坐标系XOY中的坐标位置，记为A点，坐标为(x0，y0)，此时光标位置为步骤3初始化后位于第一黑色正方形内的位置；
步骤4.1.2、往X轴发送脉冲和方向信号，使固定在机头的光电传感器向左移动
Figure FDA0003793138600000011
个脉冲到B点，B点坐标记为(x1，y0)，其中α为黑色正方形的边长对应的脉冲数；
步骤4.1.3、往X轴发送脉冲和方向信号，使机头从B点向右移动3α个脉冲到C点，C点坐标记为(x2，y0)，移动过程中碰到黑色正方形左侧边缘时，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从B点到光电传感器跳变点G所发的脉冲数，记为Pulse1，计算可得跳变点G坐标为(x1+Pulse1，y0)；
步骤4.1.4、再次往X轴发送脉冲和方向信号，使机头从C点向左移动到跳变点G，移动过程中碰到黑色正方形右侧边缘，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从C点到光电传感器跳变点F所发的脉冲数，记为Pulse2，计算可得跳变点F坐标为(x2-Pulse2，y0)；
步骤4.1.5、计算黑色正方形的中心点在坐标系XOY的X轴的坐标值xr为：
xr＝(x1+Pulse1+x2-Pulse2)/2
Figure FDA0003793138600000021
Figure FDA0003793138600000022
Figure FDA0003793138600000023
步骤4.1.6、从当前位置跳变点G移动到坐标为(xr，y0)的J点处，令J点坐标同等于(x0′，y0′)；
步骤4.1.7、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置跳变点G向下移动
Figure FDA0003793138600000027
个脉冲到Q点，Q点坐标记为(x0′，y1′)；
步骤4.1.8、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置Q点向上移动3α个脉冲到H点，H点坐标记为(x0′，y2′)，移动过程中碰到黑色正方形下侧边缘时，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从Q点到光电传感器跳变点D所发的脉冲数，记为Pulse1′，计算可得跳变点D坐标为(x0′，y1′+Pulse1′)；
步骤4.1.9、往Y轴发送脉冲和方向信号，使机头从当前位置H点向下移动到跳变点D，移动过程中碰到黑色正方形上侧边缘，光电传感器电平发生跳变，捕捉跳变时刻，记录从H点到光电传感器跳变点E所发的脉冲数，记为Pulse2′，计算可得跳变点E坐标为(x0′，y2′-Pulse2′)；
步骤4.1.10、计算黑色正方形的中心点在坐标系XOY的Y轴的坐标值yr为：
yr＝(y1′+Pulse1′+y2′-Pulse2′)/2
Figure FDA0003793138600000024
Figure FDA0003793138600000025
Figure FDA0003793138600000026
计算得到第一黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置为(xr，yr)。
2.如权利要求1所述的模切机高精度快速寻标方法，其特征在于，所述寻标模式为单标模式下，所述根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，包括：
若第一黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息为(a，b)，则PLT文件中任意一点(m，n)在XOY坐标系上可表示为(xm，yn)，且：
(xm，yn)＝(xr，yr)-(a，b)+(m，n)
式中，xm为PLT文件中点(m，n)在坐标系XOY的X轴的坐标值，yn为PLT文件中点(m，n)在坐标系XOY的Y轴的坐标值。
3.如权利要求1所述的模切机高精度快速寻标方法，其特征在于，若所述寻标模式为双标模式，则所述根据寻标模式，计算黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置，包括：
步骤4.2.1、获取光电传感器的光标当前在坐标系XOY中的坐标位置，记为A点，坐标为(x0，y0)，此时光标位置为步骤3初始化后位于第一黑色矩形内的位置；
步骤4.2.2、发送脉冲和方向信号，使固定在机头的光电传感器往左下方与X轴呈45°方向直线移动，直到光电传感器碰到黑色正方形左侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为B点，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xb，yb)；
步骤4.2.3、根据A点和B点坐标，控制机头沿垂直于线段AB方向且往右下方进行直线移动，直到光电传感器碰到黑色正方形下侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为C点，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xc，yc)；
步骤4.2.4、根据B点和C点坐标，控制机头沿垂直于线段BC方向且往右上方进行直线移动，直到光电传感器碰到黑色矩形右侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为D电，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xd，yd)；
步骤4.2.5、根据C点和D点坐标，控制机头沿垂直于线段CD方向且往左上方进行直线移动，直到光电传感器碰到黑色矩形上侧边缘，光电传感器电平发生跳变时停止移动，记当前点为E点，则该点坐标通过计算发送的脉冲数进而获取，记为(xe，ye)；
步骤4.2.6、计算得到第一黑色矩形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置(xfi，yfi)为：
Figure FDA0003793138600000041
Figure FDA0003793138600000042
步骤4.2.7、根据PLT文件中记录的两个黑色正方形的中心点的位置信息得到两个黑色正方形中心点在切割材料上的坐标差dx和dy，通过给X轴和Y轴发送脉冲，移动到坐标为(x0-dx，x0-dy)的P点；
步骤4.2.8、以P点作为光电传感器在第二黑色正方形中的初始点，针对光电传感器当前所在黑色正方形执行步骤4.2.1～步骤4.2.6的寻标方式，得到第二黑色正方形的中心点位于坐标系XOY中的坐标位置为(xse，yse)。
4.如权利要求3所述的模切机高精度快速寻标方法，其特征在于，所述寻标模式为双标模式下，所述根据黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息以及在坐标系XOY中的坐标位置计算切割材料上每一点在坐标系XOY中的坐标位置，包括：
若第一黑色正方形的中心点在PLT文件中的位置信息为(a，b)，取PLT文件中的任意一点(m，n)，计算点(m，n)到(a，b)的距离，记为L1，计算出点(m，n)与(a，b)连线与水平线夹角κ的余弦值和正弦值，分别记为cosκ和sinκ，以及计算夹角度数δ，并判断正弦值是否小于0，确定夹角的取值；
lx＝m-a
ly＝n-b
Figure FDA0003793138600000043
cosκ＝lx/L1
sinκ＝ly/L1
若sinκ＜0，则δ＝2π-cos-1(cosκ)，若sinκ≥0，则δ＝cos-1(cosκ)；
同样计算坐标位置(xfi，yfi)到(xse，yse)的距离，记为L2，计算出点(xfi，yfi)与(xse，yse)连线与水平线夹角
Figure FDA0003793138600000044
的余弦值和正弦值，分别记为
Figure FDA0003793138600000045
和
Figure FDA0003793138600000046
以及计算夹角度数λ；
lx′＝xfi-xse
ly′＝yfi-yse
Figure FDA0003793138600000047
Figure FDA0003793138600000048
Figure FDA0003793138600000051
则
Figure FDA0003793138600000052
得到任意一个PLT文件中的点(m，n)，在XOY坐标系上的坐标可表示为(xm，yn)：
(xm，yn)＝(x0+(L1×cos(δ+λ))，y0+(L2×cos(δ+λ)))
式中，lx，ly为点(m，n)和(a，b)在切割材料上的坐标差，lx′，ly′为点(xfi，yfi)和(xse，yse)在坐标系XOY上的坐标差，xm为PLT文件中点(m，n)在坐标系XOY的X轴的坐标值，yn为PLT文件中点(m，n)在坐标系XOY的Y轴的坐标值。
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