CN1986835B - 功能集成式数控自动化皮革裁剪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能集成式数控自动化皮革裁剪方法。它是由自动化皮革颜色及纹理识别分类、自动化皮革瑕疵检测及边界识别、自动化优化模板排样和数控裁剪四个子系统组成。自动化皮革颜色及纹理识别分类子系统识别皮革颜色及其表面纹理分布，用于在皮革制品加工时进行颜色及纹理匹配；自动化皮革瑕疵检测及边界识别子系统对不同颜色及纹理特征的皮革，通过检测皮革表面瑕疵、识别皮革边界轮廓、图像拼接获得皮革表面可利用区域信息；自动化优化排样子系统根据皮革表面瑕疵检测及边界识别信息将待裁剪模板优化排布在皮革表面可使用区域，以获得最大限度的皮革材料利用率；在完成自动化优化排样后，数控皮革裁剪子系统完成皮革材料的自动化裁剪。

Description

功能集成式数控自动化皮革裁剪方法
技术领域
本发明涉及一种功能集成式数控自动化皮革裁剪方法。
背景技术
皮革裁剪是各类皮革制品加工工艺流程中一道必不可少的关键工序。在传统皮革制品加工工艺中，一般采用人工或简单机械辅助的方法裁剪皮革材料，[李思益皮革制品生产机器及设备.北京：中国轻工业出版社，2001.]介绍了用简单机械进行皮革材料冲裁及剪裁的多种方法，这些皮革裁剪方法存在工人劳动强度大、皮革裁剪质量不高、品种变型不灵活、需要大量的裁剪模板或刀模、产品附加值低以及生产效率低下等缺点。[李亚静.数控裁剪机设计及协同设计技术应用.上海大学硕士学位论文，2002.；张宏建.数控裁剪机的系统设计与研究.上海大学硕士学位论文，2002.]研究了采用裁刀实现服装自动化裁剪技术。[徐灏，李树军，杨贵修等.激光裁剪机：中国专利，92216475.4；周洪宇.激光服装自动裁剪系统的设计.长春理工大学硕士学位论文，2002.]介绍了激光服装裁床的研制。从裁剪运动实现形式上看，皮革裁剪与服装裁剪一样都是二维裁剪运动，但是皮革材料具如下的特点：面积大，一张皮革材料面积可达10平方米以上；每张皮都有其独特的纹理分布；材料的边界轮廓不是规则曲线；每张皮上的瑕疵分布情况不一样；皮革材料质地柔软。皮革材料的这些特点决定了服装自动化裁剪技术不能直接应用于自动化皮革裁剪。传统的皮革裁剪工艺中，一般先进行皮革颜色、纹理分类，然后由裁剪师傅同时完成瑕疵检测及边界识别、模板排样、裁剪等工序，而自动化皮革裁剪设备则必须是集成自动化皮革颜色及纹理识别分类、自动化瑕疵检测及边界识别、自动化优化排样等自动化裁剪辅助功能及自动化裁剪功能于一体的裁剪方法。
发明内容
为了克服现有的人工或机械辅助式皮革裁剪技术的不足，本发明提供一种功能集成式数控自动化皮革裁剪方法，该自动化裁剪方法可以实现皮革颜色及纹理自动化识别分类、皮革瑕疵自动化检测及边界识别、皮革裁剪自动化模板排样、皮革材料自动化裁剪等功能，并且能将这几个功能集成在一起，实现从皮革原材料到皮革制品裁片生成的自动化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该方法的步骤如下：
1)采用计算机辅助设计软件绘制待裁剪样片数字化图形，并将该数字化样片信息保存在皮革自动化优化排样子系统中；
2)在皮革颜色及纹理识别子系统中，采用智能化算法识别皮革的颜色信息、皮革材料表面纹理分布情况，根据皮革制品加工的工艺需要，利用识别出来的皮革颜色及纹理信息将皮革材料分成不同的类别，在皮革裁剪中根据皮革材料不同的工艺用途进行不同颜色及纹理类别的皮革材料匹配；
3)采用工业摄像机拍摄获取皮革图像信息，将皮革图像信息传送到皮革表面瑕疵检测及边界识别子系统，在皮革瑕疵检测及边界识别子系统中，采用智能算法检测皮革上存在的瑕疵信息、识别皮革的边界信息，然后输出皮革材料表面可以使用区域的边界信息；
4)在皮革样片自动化优化排样子系统中，采用智能化算法，利用瑕疵检测及边界识别得到的皮革材料可以利用区域的信息，将待裁剪皮革样片优化排布在皮革材料表面可以使用的区域，输出经过排样后的样片轮廓在皮革材料上可以使用的区域分布信息；
5)数控裁剪子系统则根据自动化优化排样信息，向裁剪控制系统发出控制裁刀运动的指令信息，控制裁刀在皮革裁剪机床上自动化裁剪皮革材料获得所需要的裁片零件。
本发明具有的有益效果是：可以将皮革裁剪中的辅助工艺过程：皮革颜色及纹理识别、皮革表面瑕疵检测及边界识别、皮革排样以自动化的软件子系统实现，并将裁剪辅助功能子系统与数控自动化裁剪系统有机的结合在一起，形成功能集成式的自动化皮革裁剪系统。与传统皮革裁剪方式相比，功能集成式自动化皮革裁剪方法可以大大减少从皮革表面瑕疵剪刀及边界识别到手工裁剪整个工艺流程中的劳动力，减少了裁剪过程中人为的、偶然的因素对裁剪质量的影响，提高裁剪质量，去掉了人工裁剪中刀模或裁剪模板，可以灵活的改变皮革制品的型式，提高皮革制品生产厂家对客户市场的响应速度。
附图说明
图1是本发明的实施原理图。
图2是本发明数控裁床图，图2(a)是数控裁床主视图，图2(b)是数控裁床俯视图。
图3是本发明图2(a)的侧视图。
图4是本发明自动化纹理及颜色识别分类软件系统工作界面图。
图5是本发明自动化皮革表面瑕疵检测及边界识别软件系统工作界面图。
图6是本发明自动化优化排样软件系统工作界面图。
图7是本发明自动化裁剪控制系统工作界面图。
图中：1.待裁剪皮革材料，2.颜色及纹理识别子系统，3.瑕疵检测及边界识别子系统，4.自动化优化排样子系统，5.数控裁剪子系统，6.裁床，7.横梁，8.摄像装置，9.多功能裁剪刀架，10.多孔工作台面，11.操作台，12.真空吸附系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，将皮革材料1铺放在裁床6的多孔工作台面10上，开启真空吸附系统12如图3所示，通过工作台面上的吸气口，真空吸附系统12将皮革材料1吸附在多孔工作台面10上如图2所示，也可以采用其他的皮革材料1定位方式将皮革材料1定位在工作台面上。如图2所示，开启横梁7驱动电机，驱动横梁7沿着裁床6的纵向以一定的步距运动，在横梁7每移动一个步距时，启动横梁7上的多功能裁剪刀架9驱动电机驱动多功能裁剪刀架9沿着横梁7运动，此时在横梁7每前进一个步距位置，使用装在多功能裁剪刀架9另一侧的摄像装置8拍摄皮革材料1表面的一幅局部图像，当横梁7沿着导轨以步进方式运动完皮革材料1长度方向的距离并且多功能裁剪刀架9沿着横梁7以步进方式运动完皮革材料1宽度方向的距离时，摄像装置8就拍摄到若干幅皮革材料1表面局部图像，将此若干幅图像信息传送到皮革材料1表面瑕疵检测及边界识别子系统3中，如图5所示，进行图像拼接，就得到一张整块皮革材料1的图像信息，采用智能算法，如遗传算法或蚂蚁算法，也可以采用小波算法对此整张皮革材料1信息分析就可以得出皮革材料1的轮廓信息及瑕疵在皮革材料1表面的分布信息。将获得的整张皮革材料1表面瑕疵分布信息及皮革材料1轮廓信息传送到自动优化排样子系统4如图6所示，自动化优化排样子系统4结合经过皮革颜色及纹理识别子系统2如图4所示分类的皮革材料1信息，从模板库中调用相应的模板信息，采用优化算法，如遗传算法，将样片优化排布在皮革材料1表面可以利用的区域，然后自动化优化排样子系统4将排样后的信息传送到皮革材料1数控裁剪子系统5中如图7所示。根据排样信息，通过数控裁剪子系统5的操作台11控制，皮革数控裁剪子系统5如图7所示向驱动横梁7运动的伺服电机及驱动多功能裁剪刀架9运动的伺服电机发出控制信号，从而控制横梁7沿着床身纵向运动及多功能裁剪刀架9沿着横梁7运动，横梁7沿着床身的纵向运动及多功能裁剪刀架9沿着横梁7的运动相结合产生裁刀的二维裁剪运动，从而在皮革材料1裁剪上裁剪出所需要的样片，如图7所示。
这里给出本发明的一个施例，在实际使用中，功能集成式皮革裁剪自动化方法中各个子系统的实现方式可以采用与这里介绍的相类似的方式实现，而不限于这里介绍的方式。

Claims (1)

1. 一种功能集成式数控自动化皮革裁剪方法，其特征在于该方法的步骤如下：
1)采用计算机辅助设计软件绘制待裁剪样片数字化图形，并将该数字化样片信息保存在皮革自动化优化排样子系统中；
2)在皮革颜色及纹理识别子系统中，采用智能化算法识别皮革的颜色信息、皮革材料表面纹理分布情况，根据皮革制品加工的工艺需要，利用识别出来的皮革颜色及纹理信息将皮革材料分成不同的类别，在皮革裁剪中根据皮革材料不同的工艺用途进行不同颜色及纹理类别的皮革材料匹配；
3)采用工业摄像机拍摄获取皮革图像信息，将皮革图像信息传送到皮革表面瑕疵检测及边界识别子系统，在皮革瑕疵检测及边界识别子系统中，采用智能算法检测皮革上存在的瑕疵信息、识别皮革的边界信息，然后输出皮革材料表面可以使用区域的边界信息；
4)在皮革样片自动化优化排样子系统中，采用智能化算法，利用瑕疵检测及边界识别得到的皮革材料可以利用区域的信息，将待裁剪皮革样片优化排布在皮革材料表面可以使用的区域，输出经过排样后的样片轮廓在皮革材料上可以使用的区域分布信息；
5)数控裁剪子系统则根据自动化优化排样信息，向裁剪控制系统发出控制裁刀运动的指令信息，控制裁刀在皮革裁剪机床上自动化裁剪皮革材料获得所需要的裁片零件。
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