JP7080261B2 - 切断ツールに取り付けられた振動刃の背中と刃先との間の寸法を決定するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、単層または積層の形態の切断テーブル上に配置された柔軟な材料の振動刃による自動的な切断という全体的な分野に関する。

本発明の応用の１つの分野は、特には既製服、家具、または自動車内装の産業における柔軟な織物または非織物（例えば、皮革）材料による部品の自動的な切断の分野である。

柔軟な材料による部品を自動的に切断するための１つの既知の方法は、材料を切断テーブルの固定または可動の切断サポートへと、マットレスを形成する単層または積層の形態で供給し、テーブルの切断サポートの上方を移動する切断ツールによって部品を切り出すことからなる。切断ヘッドは、特には、振動する鋼製の刃を保持し、この刃は、材料を切断するために刃先の方向へと垂直に振動させられる。

切断刃のプロファイル、特にその刃先の位置は、使用中に、実行される連続的な刃研ぎの関数として、定期的に変化する。変化中の刃の刃先のプロファイルについての正確な知識は、部品の連続的な切断を正確にパラメータ化して、その時間の期待に従って留まるための必要な情報である。

この目的のために、刃の刃先の摩耗計画および刃の刃研ぎに使用される研磨材の摩耗補償計画（刃の寿命の最中の研磨片または刃研ぎ車の圧力の変化に対応する）を使用することが一般的であり、研磨材の摩耗補償計画は、刃の性質および刃研ぎの条件ならびに研磨材の性質の関数である。この情報に鑑みて、切断ヘッドのパラメータが更新され、特には切断経路が変更される。

しかしながら、振動刃の背中と刃先との間の寸法をチェックするこの方法は、いくつかの欠点を有する。一般に、刃の背中および刃先の理論的な寸法と、その実際の寸法との間に、初期の寸法ギャップが観測される。しかしながら、このギャップは継続的に使用され、取得される情報を誤らせる。さらに、刃研ぎパラメータのばらつきにより、刃先の計画された摩耗と、この摩耗の現実との間にドリフトが生じる可能性があり、結果として、刃の寸法を手動で定期的に測定し、切断経路の処理データに再統合する必要が生じる。さらに、製造公差（寸法、形状、および冶金）に鑑み、ギャップが発生する。

米国特許出願公開第２０１５／００８２９５７号から、センサを切断ヘッドの押さえ足に取り付けて備えている測定装置が知られており、繰り返される刃研ぎに起因する刃の刃先の端部の変位の近接センサによる測定を可能にしている。しかしながら、この測定方法は、特には精度を欠いており、刃の刃先の摩耗の測定が間欠的でしかないという事実ゆえ、いくつかの欠点を有する。

さらに、仏国特許出願公開第２，７０９，１７７号から、接触によって刃を測定するための装置も知られており、この装置は、切断ヘッドに取り付けられている。ここで、測定は、プロービングおよび刃の刃先の端部との機械的接触によって行われる。間欠的な測定の精度の欠如に関連する欠点に加えて、この測定方法は、接触によって刃の刃先を劣化させる可能性がある機械的手段の実装を必要とする。

米国特許出願公開第２０１５／００８２９５７号明細書 仏国特許出願公開第２，７０９，１７７号明細書

したがって、本発明の主な目標は、振動刃の背中と刃先との間の寸法を決定するための方法であって、上述の欠点を有さない方法を提案することである。

本発明によれば、この目標が、切断ヘッドに取り付けられ、柔軟な材料を切断するために垂直方向に振動させられることができる振動刃の背中と刃先との間の寸法を決定するための方法であって、
切断ツールに取り付けられた刃のデジタル画像を、刃の刃先に対応する線および刃の背中に対応する線を画像において視認できるように取得するステップと、
デジタル画像上で、刃の刃先に対応する線に垂直な直線に沿って、刃の刃先に対応する線と刃の背中に対応する線との間に含まれるピクセルの数を決定するステップと、
刃の刃先に対応する線と刃の背中に対応する線との間に含まれるピクセルの数に基づいて、刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法を計算するステップと
を連続して含む方法によって達成される。

本発明による方法は、多数の利点を有する。特には、刃の刃先の全長の取得画像に適用される画像処理により、本発明による方法は、背中と刃先との間の単一の寸法ではなく、背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法の決定を可能にする。刃先の摩耗は、刃の高さ全体にわたって均一ではないため、刃先のフィルタ処理された寸法を決定することで、より正確で現実に近い結果を得ることができる。さらに、本発明による方法は、刃との機械的な接触がないため、測定中の刃先の劣化の危険が回避される。さらに、振動刃の刃先のプロファイルを知ることで、達成されるべき切断品質に適合する範囲内にとどまっているかどうかを検証することが可能になる。最後に、刃先のプロファイルのデジタル画像を作成することで、刃研ぎツールの調整不良または摩耗の可能性を検出することが可能である。

好ましくは、刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップは、切断機において許される最大振動周波数に到達できる振動周波数で刃を振動させることによって達成される。刃の振動は、取得画像の平滑化を可能にし、振動の軸に沿った刃の刃先のより大きい範囲を考慮することを可能にする。

やはり好ましくは、刃の振動は、０．５ｍｍ～３０ｍｍの間に含まれる振動振幅で達成される。この振動振幅は、例えば１３０ｍｍ程度など、１～１５０ｍｍの範囲内に含まれる刃先の全高と比較されるべきであり、刃先の有意な平均寸法の取得を可能にする。

あるいは、刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップを、刃を静止位置にして達成することができる。この実施形態においては、取得画像のフィルタ処理を、適切なデジタル処理によって画像に適用することができる。

やはり好ましくは、この方法は、刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップの前に、切断ヘッドに取り付けられた標準刃のデジタル化された画像を取得することからなる較正ステップをさらに含み、この標準刃は、背中と刃先との間の既知の寸法を有している。

この方法は、刃の背中と刃先との間の寸法を使用して切断ヘッドデータを更新するステップをさらに含むことができる。切断ヘッドデータは、特には、刃先について得られた寸法に応じて修正される切断経路を含む。

刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップは、刃に面して切断ヘッドに取り付けられたデジタルカメラによって達成することができる。したがって、背中と刃先との間の寸法のフィルタ処理された決定は、切断ヘッドに取り付けられた刃のいかなる特定の操作も必要としない。

カメラは、２５９２ｘ１９４４ピクセルの解像度と、毎秒１５画像の取得速度とを有するデジタルセンサを備えることができる。

さらに、本発明の目的は、切断ヘッドに取り付けられ、柔軟な材料を切断するために垂直方向に振動させられることができる振動刃の背中と刃先との間の寸法を決定するための装置であって、刃を垂直方向に振動させるための手段と、刃のデジタル画像を取得するための手段と、刃の刃先に対応する線と刃の背中に対応する線との間に含まれるピクセルの数に基づいて、刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法を計算するための手段と、を備える装置である。

好ましくは、この装置は、刃の刃先を照明する手段も含む。

本発明の他の特徴および利点が、いかなる限定の性質も伴わずに本発明の一実施形態を示している添付の図面を参照して以下に示される説明によって明らかにされるであろう。

本発明による振動刃の背中と刃先との間の寸法を決定するための装置を備えた切断ヘッドを示す概略図である。 本発明による振動刃の背中と刃先との間の寸法を決定する方法の実施の例を示す概略図である。

本発明は、単層または積層の形態で現れる柔軟な材料による部品の自動切断に適用される。

そのような切断作業は、一般に、切断されるべき柔軟な材料が供給される水平な切断支持体を備えた切断機によって達成される。

切断機は、図１に部分的に示されている切断ヘッド２などの切断ヘッドが取り付けられたガントリも備える。典型的には、この切断ヘッドは、特には振動刃４を備え、１つ以上の二次切断ツール（例えば、ドリル）を備えることができる。

切断ソフトウェアが、柔軟な材料のさまざまな切断経路を決定する。ワークステーションの制御下で、切断ソフトウェアによって計算されたさまざまな切断経路をたどることができるように、切断機のガントリが切断支持体に沿って移動すると同時に、切断ヘッドがガントリに沿って移動することができる。

既知のやり方で、切断ヘッド２は、切断機のガントリに取り付けられたフレーム６を備え、このフレームが振動刃４を支持する。より正確には、切断ヘッドは、ツールホルダ８を備え、ツールホルダ８の端部に振動刃４が取り付けられ、振動刃４は垂直に取り付けられている。

既知のやり方で、切断ヘッド２は、あらかじめ確立された切断経路をたどるように振動刃４をその垂直軸Ｘ－Ｘを中心にして回転させることができる刃の回転用のモータ（図には示されていない）と、刃を（その垂直軸に平行な方向に）振動させることができる刃用の振動モータ（図には示されていない）とをさらに備える。

例として、長さ３００ｍｍの振動刃４の場合、その振動は、２５ｍｍの垂直振幅および１００Ｈｚの最大振動周波数で達成される。

さらに、切断ヘッド２は、下方の作動位置と上方位置との間の振動刃４の垂直方向の変位を可能にする２つのラム（図には示されていない）を有する機構を備える（図１において、刃は上方位置にある）。

押さえ足１６が、切断ヘッドのフレーム６の下部に取り付けられ、切断時に柔軟な材料を切断支持体へと押さえ付け、この押さえ足の高さは、切断支持体上に置かれた柔軟な材料の高さに応じて調整可能である。

ツールキャリア８は、振動刃４を研ぎ、より正確にはその刃先４ａを研ぐための手段を備える。図１の典型的な実施形態において、これらの刃研ぎ手段は、互いに垂直方向に間隔を空けつつ配置され、モータによって振動刃の垂直軸Ｘ‐Ｘに平行な垂直軸を中心にして回転可能である３つの研磨片１８を備える。

研磨片、砥石車、または任意の他の装置による振動刃４の刃先４ａの刃研ぎは、所与の切断の周囲に達した後に達成され、あるいは切断すべき輪郭の角部に到達したときに達成される。この目的のために、振動刃を、垂直方向に移動させて上方位置へともたらし、刃先の第１の側面が研磨片に面するように垂直軸を中心にして回転させ、刃を振動させて、回転中の研磨片を刃に接触させることで、刃先をその高さの大部分にわたって研ぐ。このプロセスが、刃に接触している研磨片を離した後に、刃の第２の側面について繰り返される。刃は、第２の側面が研磨片に面するように１８０°回転させられる。

本発明によれば、装置が、特には各々の刃研ぎ作業の後、または所定の回数の刃研ぎの後に、振動刃４の背中と刃先４ａとの間のフィルタ処理された寸法を自動的に決定することを可能にする。この決定は、振動刃が切断ヘッド２に取り付けられた状態で分解を必要とせずに達成される。

この目的のために、振動刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法を決定するための装置は、特には、上方位置（図１）へともたらされたときの振動刃４に面するように切断ヘッド２のフレーム６に取り付けられたデジタル画像取得用カメラ２０を備える。

デジタル画像取得用カメラ２０は、例えば、２５９２×１９４４ピクセルの解像度および毎秒１５画像の撮像速度を有するデジタルセンサを備えたカメラである。

デジタル画像取得用カメラ２０は、デジタル画像について特定のいくつかの計算を達成するために、当業者には知られているソフトウェア画像処理手段（図には示されていない）に接続される。

さらに、振動刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法を決定するための装置は、撮像の際に振動刃の刃先を照明するために、切断ヘッドのフレーム６に取り付けられた照明手段２２を備える。

本発明によれば、振動刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法の決定は、以下のやり方で達成される。

第１のステップは、振動刃４を、図１の場合のように、上方位置へともたらすことからなる。このステップは、切断ヘッドのラム機構を動作させることによって実行される。この上方位置において、刃の刃先４ａはカメラ２０に面して位置する。

次に、振動刃は、刃先がカメラ２０の撮像軸に垂直な方向に配置されるように、垂直軸Ｘ－Ｘの周りに配置される。このステップは、切断ヘッドの刃回転モータを動作させることによって実行される。

振動刃をカメラ２０の撮像軸と完全に整列させるために、刃の基準傾斜を定義して、それをすべての撮像に適用することが有利である。

次いで、一実施形態において、振動刃は、好ましくは１～２０Ｈｚの間に含まれる振動周波数で垂直方向にゆっくりと振動させられる。このステップは、切断ヘッドの刃振動モータを動作させることによって実行される。

振動刃のゆっくりとした振動は、平滑化され、刃の刃先のより大きな範囲を考慮可能にする刃のデジタル画像の利益を有することを、後に可能にする。換言すると、ゆっくりとした振動における振動刃の刃先の画像は、刃先の最大値のプロファイルの包絡線および刃先の最小値の包絡線の確立を可能にする。

別の実施形態において、振動刃は、デジタル画像の取得の最中にゆっくりと振動させられることがなく、静止したままである。完全に鮮明なデジタル画像を得るために、デジタル画像処理が行われる。

次いで、カメラ２０により、（ゆっくりとした振動しており、あるいは静止している）振動刃のデジタル画像を取得することができる。図２は、画像処理ソフトウェアに送られたこれらのデジタル画像２４のうちの１つのデジタル画像の処理を示している（簡略化のため、振動刃以外のすべての要素はデジタル画像２４から取り除かれている）。

本発明による方法に従って、デジタル画像２４上で、刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法、すなわち振動刃４の刃先４ｂの最大値のプロファイルの包絡線の最大値に対応する第１の線Ｌ１と、振動刃の背中４ｃに対応する第２の線Ｌ２との間の距離ｄが計算される。線Ｌ１を決定するために、特定の点を除去するフィルタを適用することによる最大値の決定を使用することができる。

画像処理の分野におけるさまざまな方法を使用して、デジタル画像２４に基づいてこの距離ｄを計算することができる。

ここで説明される方法のうちの１つによれば、線Ｌ１およびＬ２を決定する点がしきい値処理によって抽出され、次いでこれらの線Ｌ１およびＬ２の間の距離ｄが決定される。この目的のために、画像処理ソフトウェアは、デジタル画像２４上で、刃の刃先に対応する線Ｌ１に垂直な直線Ｌ３に沿って、線Ｌ１およびＬ２の間に含まれるピクセルの数を決定する。

次いで、ピクセルの既知の寸法に基づいて、ソフトウェアは、振動刃４の背中４ｃから刃先４ｂを隔てている距離ｄを計算することができる。

刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法の決定は、通常は、刃の動作期間の最中（例えば、１００回の刃研ぎごと）に行われる。次に、これらのデータが、振動刃の刃先のプロファイルの変化に応じて切断ツールのパラメータ、特には切断経路を変更するために、切断機の制御ソフトウェアへと転送される。

刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法の計算を実行する前に、較正ステップが必要であることに留意されたい。

この較正ステップは、基本的に、切断ヘッドに取り付けられた標準刃のデジタル化された画像を取得することからなり、この標準刃は、後に各々の測定において計算されるフィルタ処理された寸法と比較することができる背中と刃先との間の既知の寸法を有している。

また、カメラによって取得されたデジタル画像に対し、特には採用された撮像条件（輝度、照明、コントラスト、撮像角度、など）の関数として、追加の処理を適用できることにも留意されたい。

また、ゆっくりと振動する振動刃の刃先の画像に基づいて、振動刃の刃先の最小値のプロファイルの包絡線の最小値に対応する線と、振動刃の背面に対応する線との間の距離を決定することも可能であることに留意されたい。この距離の決定により、刃の摩耗プロファイルが所定の範囲内に含まれ続けることを保証することができる。したがって、この特徴は、
・刃研ぎシステムの正確な調整および良好な動作状態を確認すること、
・刃研ぎシステムの調整を開始し、あるいはこの範囲を超えている場合に刃研ぎシステムの構成要素の全部の交換または部分的な交換を開始する必要性を、ユーザおよび保守作業者に知らせること、および
・問題を予知し、したがって切断に関する機械の最適な動作を保証すること
を可能にする。

Claims (8)

1. 切断ヘッド（２）に取り付けられ、柔軟な材料を切断するために垂直方向に振動させられることができる振動刃（４）の背中と刃先（４ａ）との間の寸法を決定するための方法であって、
   切断ツールに取り付けられた刃のデジタル画像（２４）を、刃の刃先（４ｂ）に対応する線（Ｌ１）および刃の背中（４ｃ）に対応する線（Ｌ２）を画像において視認できるように取得するステップと、
   デジタル画像上で、刃の刃先に対応する線に垂直な直線（Ｌ３）に沿って、刃の刃先に対応する線と刃の背中に対応する線との間に含まれるピクセルの数を決定するステップと、
   刃の刃先に対応する線と刃の背中に対応する線との間に含まれるピクセルの数に基づいて、刃の背中と刃先との間のフィルタ処理された寸法（ｄ）を計算するステップと
   を連続して含む方法。
2. 刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップは、切断機において許される最大振動周波数に到達できる振動周波数で刃を振動させることによって達成される、請求項１に記載の方法。
3. 刃の振動は、０．５ｍｍ～３０ｍｍの間に含まれる振動振幅で達成される、請求項２に記載の方法。
4. 刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップは、静止位置にある刃にて達成される、請求項１に記載の方法。
5. 刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップの前に、切断ヘッドに取り付けられた標準刃のデジタル化された画像を取得することからなる較正ステップをさらに含み、前記標準刃は、背中と刃先との間の既知の寸法を有している、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 刃の背中と刃先との間の寸法を使用して切断ヘッドデータを更新するステップをさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 刃のデジタル化された画像を取得することからなるステップは、刃に面して切断ヘッドに取り付けられたデジタルカメラ（２０）によって達成される、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記カメラは、２５９２ｘ１９４４ピクセルの解像度と、毎秒１５画像の取得速度とを有するデジタルセンサを備える、請求項７に記載の方法。

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