WO2022032365A1 - Sistema e método de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante - Google Patents

Sistema e método de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante Download PDF

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cut
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Roni Anderson LESSA
André PAVILIONIS
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Definitions

  • the present invention belongs to the technical field of cutting machines, more specifically, a system and method of automatic parameterization for multilayer cutting machine with vibrating blade based on sensors coupled to the vibrating blade and an artificial intelligence algorithm included in the programmer logic of said vibrating blade cutting machine in order to pre-set the cutting parameters.
  • the textile industry encompasses several segments, such as fiber production, spinning, weaving, knitting and confection. Each of these segments has its particularities regarding raw material, technology and market, see the publication of the Brazilian Association of Machinery and Equipment Industry. The history of machines - Abimaq 70 years. S ⁇ o Paulo: ABIMAQ, 2006.
  • the CAD sends the patterns to be cut, as well as the cutting parameters (data such as blade movement speed, vibration speed, presser foot pressure, etc.; which must be described in the system by the user), to the programmable logic controller ( CLP), considered the brain of the machine. With the data received, the controller coordinates the cut made by the blade on the tissue.
  • the cutting parameters data such as blade movement speed, vibration speed, presser foot pressure, etc.; which must be described in the system by the user
  • CLP programmable logic controller
  • the controller coordinates the cut made by the blade on the tissue.
  • the blades of the spread cutting machines need to be equipped with materials with a hardness greater than the material of the fabric to be cut, so they are usually made of carbon steel or alloy elements such as tungsten (W) , cobalt (Co), chromium (Cr), vanadium (Va), molybdenum (Mo) and boron (B), which gives them wear-resistant properties, enabling higher cutting speed and better sharpening, see the book by Ferraresi , D. Fundamentals of metalworking, v. 1. S ⁇ o Paulo: Ed. E. Blucher, 1970.
  • Blade deflection Due to the density of the fabric, however, what what actually happens is what is illustrated in Figure 2, the deflection of the blade, that is, the execution of the cut with some degree of inclination: when the blade is moving (M) to the right, it deflects to the left, and vice versa.
  • M moving
  • Blade deflection therefore, is a technical problem that interferes with the execution of a cut with maximum efficiency and quality, impacting on maximizing the use of resources and the quality of the final piece made.
  • the system of the invention for the automatic parameterization of an automatic multilayer cutting machine with vibrating blade equipped with programmable logic control equipment comprises: a) coupled to said vibrating blade: i) a sensor LVDT (Linear Variable Differential Transformer or Linear Variable Differential Transformer) (H), which measures a linear displacement of the blade and the cutting speed; ii) a potentiometric ruler sensor (F), which measures the height of the spread; and iii) a barrier laser (G) sensor for the calculation of the blade width, this parameter being important to estimate the effect of the deflection; and b) wherein said PLC comprises an algorithm for processing data received from said sensors of i), ii) and iii).
  • LVDT Linear Variable Differential Transformer or Linear Variable Differential Transformer
  • the artificial intelligence is based on an adequate method of moving the blade within the layer.
  • the automatic parameterization method for a multilayer cutting machine with vibrating blade equipped with a computer with a CAD system and a PLC-type logic programmer using the system of the invention comprises the following steps: a) Step 1: the computer with the CAD ( A) sends the commands to the PLC equipped with an algorithm (C) to collect the data of the layers to be cut; b) Stages 2, 4 and 6: the cutting machine motors, controlled by the algorithm (C), they move to make the blade penetrate the layers of tissue (infestation), starting the execution of the routine; c) Steps 3, 5 and 7: sensors (H), (F) and (G), present on the blade, pass the signals read to the PLC equipped with an algorithm (C) and the PLC controller through the algorithm (C) defines the cutting parameters (D); and d) Step 8: sending said cutting parameters to the computer equipped with CAD (A).
  • the system of the present invention provides, for the automatic parameterization of a cutting machine with vibrating blade equipped with a CAD computer with PLC, a combination of sensors coupled to said blade to capture the cutting parameters: linear displacement of the blade and cutting speed, measuring the height of the spread; and blade width and an algorithm incorporated into said PLC for processing and parameterization of data received from said sensors.
  • the invention also provides an automatic parameterization method for processing the data obtained by the sensors coupled to said vibrating blade, the data being directed to said PLC, processed by the algorithm built into it, the cutting parameters being determined and executed automatically.
  • the invention additionally provides a system and method of automatic parameterization for cutting machines with vibrating blade that allow great precision in cutting the layers, eliminating errors resulting from decisions made by manual operators.
  • FIGURE 1 shows the ideal expected of a cutting blade within multilayers of tissue.
  • FIGURE 2 shows the reality of what happens, in this case, the deflection of the cutting blade, verified in cutting equipment of the state of the art.
  • FIGURE 3 is a diagram that shows the methodology of the automatic parameterization system according to the invention.
  • FIGURE 4 shows the deflection sensor connected to the cutting blade.
  • FIGURE 5 shows the height sensor acting on the spread.
  • FIGURE 6 shows the cutter blade width sensor connected to the tool.
  • FIGURE 7 shows how the sensors of Figures 4, 5 and 6 are arranged on the cutting blade.
  • An object of the invention is an automatic parameterization system for multilayer cutting machine with vibrating blade.
  • Another objective of the invention is the automatic parameterization method for multilayer cutting machine with vibrating blade that uses the system of the invention.
  • the system of the invention comprises, for a multilayer cutting machine with vibrating blade (L) and equipped with a Programmable Logic Controller (PLC): coupled to said vibrating blade (L), i) at least one LVDT (Linear Variable) sensor Differential Transformer or Linear Variable Differential Transformer) (H) for measuring a linear displacement of said blade (L); ii) at least one potentiometric ruler sensor (F), to measure the spread height; and iii) at least one blade width sensor (G), for determining the blade width (L); and, embedded in the Programmable Logic Controller, an artificial intelligence to receive and process data received from said sensors (H), ( F) and (G) in order to perform automatic parameterization without human interference.
  • PLC Programmable Logic Controller
  • the sensors (H), (F) and (G) used in the present system and method are commercial devices and as such are not an object of the invention. Thus, different brands and models of these sensors are useful for the purposes of the invention, according to each type of machine/blade to which they will be coupled.
  • the cutting machines where the present system and method can be applied comprise various cutting machines, but more specifically multilayer cutting machines with vibrating blade. These machines can cut fabrics, including from silk to denim and other fabrics of different thicknesses, plastics, cardboard, assorted papers, etc. Therefore, the invention, although directed more specifically to the cutting of layers (fabrics) in multilayer machines with vibrating blade, can also be adapted without major difficulties for the cutting of these other materials, not being, therefore, limited to the cutting of layers arranged in multilayers. .
  • the present invention deals with an innovative system that comprises both the sensors present in the blade, as well as the artificial intelligence present in the PLC controller of the machine.
  • Artificial intelligence is based on an adequate method of moving the blade within the layer, in order to extract the maximum information from the sensors and, through response patterns, understand the type of layer that will be cut.
  • Figure 3 brings a flowchart with the steps of the cutting process numbered from 1 to 8.
  • the automatic parameterization method starts (step 1) when the computer with the CAD (A) sends the commands to the PLC (C) to collect the data of the layer that will be cut .
  • the equipment's motors then, controlled by the algorithm (C) built into the PLC, move to make the blade penetrate the layers of tissue (covering), starting the execution of the routine (steps 2, 4 and 6), in which the sensors (H), (F) and (G), coupled to the blade, pass the read signals (steps 3, 5 and 7) to the PLC (C).
  • the controller (C) where the artificial intelligence is embedded , defines the cutting parameters (D) and sends them (step 8) to the CAD computer (A).
  • the LVDT (Linear Variable Differential Transformer) sensor (H) measures a linear displacement of the blade.
  • the operation of the LVDT sensor in the system of the invention is detailed in the attached Figure 4, in which it is possible to visualize that when there is a force (M) being exerted on the side of the blade (L) ( Figure 4A), rollers (R) ( Figure 4B) ensure that the blade (L) continues to exert its vibration (V), moving it if, too, up and down the fabric cut.
  • the housing (I) ( Figure 4C), which also surrounds the rollers (R) ( Figure 4B) allows the connection of the sensor (H) that captures the deflection movement.
  • the inner part of it is based on three coils and a cylindrical core of ferromagnetic material.
  • the output signal is proportional to the displacement in the core, that is, to the linear displacement that must be fixed or in contact with what is to be measured.
  • the potentiometric ruler sensor (F), which measures the layer height, is illustrated in Figure 5. As shown in Figure 5A, this sensor is installed parallel to the cutting blade (L) and, when the blade descends over layer (E) ( Figure 5B), the sensor (F) automatically descends together and measures the height of the material to be cut.
  • the sensor (F) thus, constitutes a potentiometer with linear variation that shows to have an acceptable precision, considering that it is possible to have an error of one millimeter in the measurement.
  • the blade must be routinely sharpened, removing material from the blade, making it less resistant. Thus, it becomes important to associate a barrier laser sensor (G) to the blade (L) to estimate the blade width (L), since the thinner the blade (L), the more it suffers the effect of deflection. .
  • FIG. 6 shows a barrier laser sensor (G) where the arrows indicate the light beams (FL) that leave the emitter module (Ge) towards the receiver module (GO, going through the tool.
  • the blade is new (Ln) ( Figure 6A) it obstructs a greater number of light beams; while a worn blade (Lg) ( Figure 6B) obstructs less, passing more beams.
  • the senor (G) is also able to identify the wear that the blade undergoes, through the sharpening, and its consequent decrease in width: the thinner the blade, the more light beams pass through it and reach the receiver module (Gr ), which, in turn, informs the artificial intelligence embedded in the PLC of the new dimension of the blade (L).
  • the algorithm (C) receives the data from the sensors listed above, calculates the parameters and defines the stiffness of the fabric (step 8 of the present method) to then define all the cutting parameters (D) necessary for the machine to start cutting, sending the command to the motors that will start cutting of the fabric.
  • the resulting system manages, even before starting the cutting process, to use the sensors coupled to the blade (L) to predefine and configure the cutting parameters at the moment the blade (L) enters the fabric layers and detects the type of material to be cut, without the need for them to be previously defined by the user in the CAD system.
  • a cut of a layer composed of Denim for example, is similar to a cut of wood, presenting much more deflection of the blade than a cut of mesh, even with layers of similar height and/or weight, and each one operating with parameters cutting edges for efficiency and quality. It is not only the height of the spread, therefore, that is responsible for the deflection of the blade; the density of the material to be cut also depends on the type of fabric.
  • each arrangement implies an ideal cut parameterization to have quality and efficiency in the process, resulting, consequently, in a number of combinations so high that requires extensive instrumentation of the equipment to obtain the best efficiency.
  • the innovation of the system focus of the present application is, exactly, in the integration between such sensors and the artificial intelligence (algorithm) that (re)calculates the parameters before starting the cut, exempting the user from the responsibility to configure them.
  • the invention therefore, makes it possible to go beyond the objective revealed in the state of the art of just controlling the deflection of the blade during cutting, which was restricted to the correction control system on the trajectory, a theme already found and informed in other patents such as those mentioned. EP0644022 and GB2094031.
  • the invention deals with a system that, from the height of the layer, its stiffness and the measurement of the cutting tool (blade), is able to define the type of fabric that will be cut, even before making the cut and, with this, the machine is self-parameterized in order to achieve greater efficiency and high quality, without the operator needing to have specific knowledge of the fabric to be cut or a high degree of empirical experience in the cutting process .
  • the created system acts before the cut ( FigureS), when performing the process in which the machine operator only needs to select the design he wants to cut, because, through the sensors (LVDT, potentiometric ruler and sensor that determines the blade dimension), performs a routine on the fabric to be cut to detect the type based on the quantity of the same, and then determines and modifies the parameters of the machine in the most appropriate way, thus making the blade follow the path through the material more accurately.
  • the operator's expertise is no longer needed, since the system, by itself, automatically detects the type of material to be cut.
  • the system uses a cutter to control the blade and, if it leaves the desired path, the system acts by correcting it during the process. This correction happens because the system sensors are able to capture the movement of the blade leaving the trajectory, calculate the parameters necessary for the correction to be applied. on the blade and thus return it to the correct path as it progresses through the cut.

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Abstract

É descrito um sistema de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante dotada de Controlador Lógico Programável (CLP), o sistema compreendendo, acoplados à lâmina vibrante (L), i) um sensor LVDT (H), para a medição de um deslocamento linear da lâmina e da velocidade de corte; ii) um sensor régua potenciométrica (F), para a medição da altura do enfesto; e iii) um sensor (G) a laser de barreira para o cálculo da largura da lâmina; e onde o dito CLP compreende uma inteligência artificial para receber e processar os ditos dados dos ditos sensores i), ii) e iii) e efetuar a parametrização (D) automática do corte. O método que utiliza o sistema da invenção também é descrito.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE PARAMETRIZAÇÃO AUTOMÁTICA PARA MÁQUINA DE CORTE MULTICAMADAS COM LÂMINA VIBRANTE
CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção pertence ao campo técnico das máquinas de corte mais especificamente, a um sistema e método de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante à base de sensores acoplados à lâmina vibrante e um algoritmo de inteligência artificial incluído no programador lógico da dita máquina de corte com lâmina vibrante de modo a pré-definir os parâmetros de corte.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] A indústria têxtil engloba vários segmentos, tais como produção de fibras, fiação, tecelagem, malharia e confecção. Cada um desses segmentos tem as suas particularidades relativas à matéria-prima, tecnologia e mercado, vide a publicação da Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos. A história das máquinas - Abimaq 70 anos. São Paulo: ABIMAQ, 2006.
[003] No segmento de confecção, especificamente, o corte é uma das principais atividades da produção, sendo responsável pela transformação da matéria-prima em produto acabado. Quando mal planejado ou executado, pode colocar em risco a qualidade e o desenvolvimento da empresa e do produto em si.
[004] Com o avanço da tecnologia, foram desenvolvidas máquinas de corte sofisticadas que permitem um aumento de até 80% da produção da indústria têxtil. Dentre essas máquinas, destacam-se a máquina de corte automática camada única com disco e a máquina de corte automática multicamadas com lâmina vibrante. Essas máquinas recebem o comando para o corte das peças projetadas em sistema CAD (Computer Aided Design), executando, assim, os lotes de produção de uma confecção, vide Silva, C. E. e Ribeiro, F. A:. Estudo comparativo entre sistema de corte convencional e automático. 2010. 24 f. Pesquisa (Técnico em Calçados) - Curso Técnico em Calçados do SENAI, Birigui, SP. O CAD envia os moldes a serem cortados, bem como os parâmetros de corte (dados como velocidade de movimento da lâmina, velocidade de vibração, pressão do calcador, etc.; que devem ser descritos no sistema pelo usuário), ao controlador lógico programável (CLP), considerado o cérebro da máquina. Com os dados recebidos, o controlador coordena o corte feito pela lâmina no tecido.
[005] As lâminas das máquinas de corte de enfesto, por sua vez, precisam ser dotadas de materiais com dureza superior ao material do tecido a ser cortado, por isso, geralmente são feitas de aço carbono ou elementos de liga como tungsténio (W), cobalto (Co), cromo (Cr), vanádio (Va), molibdênio (Mo) e boro (B), o que lhes dá propriedades de resistência ao desgaste, possibilitando maior velocidade no corte e melhor afiação, vide o livro por Ferraresi, D. Fundamentos da usinagem dos metais, v. 1. São Paulo: Ed. E. Blucher, 1970.
[006] As denominadas máquinas de corte automáticas multicamadas com lâmina vibrante, foco deste trabalho, são usadas para executar altos volumes de produção, atuando sobre múltiplas camadas de tecido (os chamados enfestos) simultaneamente, extraindo, assim, um número x de peças a cada corte. No entanto, quanto mais elevado for o número de camadas do enfesto, mais denso ele será, o que geralmente ocasiona uma deflexão da lâmina em movimento, ao entrar em contato com o tecido para cortá-lo, conforme ilustrado nas Figuras apensas 1 e 2. A Figura 1 representa o que se espera no momento do corte: que a lâmina (L) corte verticalmente o enfesto (E). Por conta da densidade do tecido, porém, o que de fato acontece é o que está ilustrado na Figura 2, a deflexão da lâmina, ou seja, a execução do corte com algum grau de inclinação: quando a lâmina está se movimentando (M) para a direita, ela deflete para a esquerda, e vice-versa. Quanto maior a densidade do tecido, maior é a deflexão da lâmina em movimento, o que resulta na produção de peças diferentes geometricamente e no tamanho, desde a primeira até a última camada cortada naquele momento. Tais diferenças são fonte de problemas na qualidade das roupas. A deflexão da lâmina, portanto, é um problema técnico que interfere na execução de um corte com máxima eficiência e qualidade, impactando na maximização do uso de recursos e da qualidade da peça final confeccionada.
[007] A diferença entre as peças cortadas acontece porque a ferramenta de corte (a lâmina) sofre uma força do tecido e flexiona. O operador da máquina de corte, sem um sistema de controle automático para evitar tal deflexão, nada pode fazer para evitar esse problema, pois a lâmina fica dentro do material e não pode ser vista durante o processo - o problema só é detectado ao final, com o resultado das peças cortadas diferentemente. O que usualmente se faz nesses casos é, em um corte posterior, diminuir a velocidade de corte da máquina e/ou diminuir o número de camadas do enfesto para evitar ao máximo esse problema na produção do corte. Diminuir a velocidade do corte ou o número de camadas do enfesto, porém, implica na diminuição do número de peças produzidas a cada corte, resultando em baixa produção e ineficiência para a confecção.
[008] Estudos diversos já buscaram minimizar tal impasse, desenvolvendo soluções que evitem a deflexão da lâmina sem diminuir a qualidade e a quantidade da produção. É o caso de patentes, tais como os documentos de patente EP0644022 e GB2094031. Nesses trabalhos, o sistema atuante no corte compara a força de corte baseada em parâmetros configurados pelo usuário com a força real exercida pela máquina, ajustando e (re)calculando durante o processo. As patentes citadas, assim, apresentam soluções para o problema de deflexão atuando em ajustes na trajetória de corte em função de sensores agregados na lâmina. Ainda assim, essas soluções exigem alto grau de conhecimento do operador da máquina, que deve configurar os parâmetros de corte do enfesto (camadas de tecido).
[009] É preciso, então, encontrar as variáveis que mais influenciam na deflexão da lâmina e projetar um novo sistema de corte, de modo a fazer com que a ferramenta sofra o mínimo de deflexão possível durante o corte e que tenha a máxima sensibilidade para predefinir os parâmetros do corte, sem depender da expertise do usuário da máquina. Com esse objetivo, foi realizado o aprimoramento do sistema de controle de corte de uma máquina de corte automática multicamadas com lâmina vibrante, a partir do estudo de variados sensores que poderiam medir essa deflexão da ferramenta de corte e, com essa medição, atuar sobre os parâmetros que mais causavam tal problema na máquina.
[0010] A relevância da pesquisa efetuada pelos técnicos da Requerente e que conduziu ao presente pedido está no conhecimento do comportamento de deflexão da ferramenta sobre o tecido, assim como a reprogramação do equipamento automaticamente - parametrização automática - para obter alta produtividade com qualidade.
[0011] O desenvolvimento da pesquisa que levou ao presente pedido é baseado nas possibilidades oferecidas por diversos sensores que podem medir a deflexão da lâmina de corte bem como a densidade e a altura do material a ser cortado de modo que com essas medições, seja possível atuar sobre os parâmetros que definem o processo e definir valores ideais para os mesmos. Assim são obtidos cortes com o máximo de precisão sem a interferência de operador. [0012] Em suma, o sistema da invenção permite que os parâmetros sejam (re)calculados antes de iniciar o corte, eximindo o usuário da responsabilidade de configurar os mesmos.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0013] De modo amplo, o sistema da invenção para a parametrização automática de uma máquina de corte automática multicamadas com lâmina vibrante dotada de um equipamento de controle lógico programável (CLP) compreende: a) acoplados à dita lâmina vibrante: i) um sensor LVDT (Linear Variable Differential Transformer ou Transformador Diferencial Variável Linear) (H), que faz a medição de um deslocamento linear da lâmina e da velocidade de corte; ii) um sensor régua potenciométrica (F), que faz a medição da altura do enfesto; e iii) um sensor (G)a laser de barreira para o cálculo da largura da lâmina, este parâmetro sendo importante para estimar o efeito da deflexão; e b) onde o dito CLP compreende um algoritmo para o processamento dos dados recebidos dos ditos sensores de i), ii) e iii).
[0014] De acordo com o sistema da invenção, a inteligência artificial se baseia em um método de movimentação adequado da lâmina dentro do enfesto.
[0015] Já o método de parametrização automática para uma máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante dotada de computador com sistema CAD e programador lógico tipo CLP utilizando o sistema da invenção compreende as seguintes etapas: a) Etapa 1 : o computador com o CAD (A) envia para o CLP dotado de algoritmo (C) os comandos para coletar os dados do enfesto que será cortado; b) Etapas 2, 4 e 6: os motores da máquina de corte, controlados pelo algoritmo (C), movem-se para fazer a lâmina penetrar nas camadas de tecido (enfesto), iniciando a execução da rotina; c) Etapas 3,5 e 7: os sensores (H), (F) e (G), presentes na lâmina, repassam os sinais lidos ao CLP dotado de algoritmo (C) e o controlador CLP por meio do algoritmo (C) faz a definição dos parâmetros (D) de corte; e d) Etapa 8: envio dos ditos parâmetros de corte para o computador dotado de CAD (A).
[0016] Portanto, o sistema da presente invenção provê, para a parametrização automática de uma máquina de corte com lâmina vibrante dotada de computador CAD com CLP, uma combinação de sensores acoplados a dita lâmina para capturar os parâmetros de corte: deslocamento linear da lâmina e da velocidade de corte, medição da altura do enfesto; e largura da lâmina e um algoritmo incorporado ao dito CLP para o processamento e parametrização dos dados recebidos dos ditos sensores.
[0017] A invenção provê ainda um método de parametrização automática para o processamento dos dados obtidos pelos sensores acoplados a dita lâmina vibrante, os dados sendo dirigidos para o dito CLP, processados pelo algoritmo embutido no mesmo, os parâmetros de corte sendo determinados e executados automaticamente.
[0018] A invenção provê adicionalmente um sistema e método de parametrização automática para máquinas de corte com lâmina vibrante que permitem grande precisão de corte do enfesto, eliminando erros decorrentes de decisões de operadores manuais.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0019] A FIGURA 1 mostra o ideal esperado de uma lâmina de corte dentro de multicamadas de tecido. [0020] A FIGURA 2 mostra a realidade do que acontece, no caso, a deflexão da lâmina de corte, verificada em equipamentos de corte do estado da técnica.
[0021] A FIGURA 3 é um esquema que mostra a metodologia do sistema de parametrização automática conforme a invenção.
[0022] A FIGURA 4mostra o sensor de deflexão conectado à lâmina de corte.
[0023] A FIGURA 5 mostra o sensor de altura atuando no enfesto.
[0024] A FIGURA 6 mostra o sensor de largura da lâmina de corte conectado à ferramenta.
[0025] A FIGURA 7 mostra como são dispostos os sensores das Figuras 4, 5 e 6 sobre a lâmina de corte.
[0026] DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0027] Um objetivo da invenção é um sistema de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante.
[0028] Outro objetivo da invenção é o método de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante que utiliza o sistema da invenção.
[0029] O sistema da invenção compreende, para uma máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante (L) e dotada de Controlador Lógico Programável (CLP): acoplados à dita lâmina vibrante(L), i) pelo menos um sensor LVDT (Linear Variable Differential Transformer ou Transformador Diferencial Variável Linear) (H)para a medição de um deslocamento linear da dita lâmina (L); ii) pelo menos um sensor régua potenciométrica (F),para fazer a medição da altura do enfesto; e iii) pelo menos um sensor da largura da lâmina (G), para determinar a largura da lâmina (L);e, embarcada no Controlador Lógico Programável, uma inteligência artificial para receber e processar dados recebidos dos ditos sensores (H), (F) e (G) de modo a efetuar a parametrização automática sem interferência humana.
[0030] Os sensores (H), (F) e (G) utilizados no presente sistema e método são dispositivos comerciais e como tal não constituem objeto da invenção. Assim, diferentes marcas e modelos desses sensores são úteis para as finalidades da invenção, conforme cada tipo de máquina/lâmina à qual serão acoplados.
[0031] As máquinas de corte onde o presente sistema e método podem ser aplicados compreendem máquinas de corte variadas, mas mais especificamente máquinas de corte multicamadas com lâmina vibrante. Essas máquinas podem cortar tecidos, incluindo desde seda até Denim e outros tecidos de diferentes espessuras, plásticos, cartolinas, papéis variados, etc. Portanto, a invenção, embora dirigida mais especificamente para o corte de enfestos (tecidos) em máquinas multicamadas com lâmina vibrante também pode ser adaptada sem maiores dificuldades para o corte desses outros materiais, não sendo, portanto, limitada ao corte de enfesto arranjados em multicamadas.
[0032] A caracterização da presente invenção é feita por meio de Figuras esquemáticas anexas, representativas do sistema de controle proposto, de tal modo que o produto possa ser integralmente reproduzido por técnica adequada, permitindo plena caracterização da funcionalidade do objeto pleiteado.
[0033] Assim, as Figuras anexas expressam a melhor forma ou a forma preferencial de realizar o objeto da invenção ao mesmo tempo em que é fundamentada a parte descritiva do relatório através de uma numeração detalhada e consecutiva, a qual esclarece aspectos que possam ficar subentendidos pela representação adotada, de modo a determinar claramente a proteção pretendida.
[0034] Deve ficar bem claro igualmente para os especialistas que as Figuras anexas são meramente ilustrativas, podendo apresentar variações, todas estando compreendidas no escopo da invenção.
[0035] Conforme o presente relatório, a presente invenção trata de um sistema inovador que compreende tanto os sensores presentes na lâmina, quanto a inteligência artificial presente no controlador CLP da máquina. A inteligência artificial se baseia em um método de movimentação adequado da lâmina dentro do enfesto, a fim de extrair o máximo de informações dos sensores e, através de padrões de resposta, compreender o tipo de enfesto que será cortado.
[0036] Para detalhar o método de parametrização automática de máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante utilizando o sistema conforme a invenção, a Figura 3 traz um fluxograma com as etapas do processo de corte enumeradas de 1 a 8.
[0037] Conforme ilustrado na Figura 3, o método de parametrização automática conforme a invenção se inicia (etapa 1 ) quando o computador com o CAD (A) envia para o CLP (C) os comandos para coletar os dados do enfesto que será cortado. Os motores do equipamento, então, controlados pelo algoritmo (C) embutido no CLP, movem-se para fazer a lâmina penetrar nas camadas de tecido (enfesto), iniciando a execução da rotina (etapas 2, 4 e 6), na qual os sensores (H), (F) e (G), acoplados à lâmina, repassam os sinais lidos(etapas 3, 5 e 7) ao CLP (C).Por fim, o controlador (C),onde está embutida a inteligência artificial, faz a definição dos parâmetros (D) de corte e os envia (etapa 8) para o computador CAD (A).
[0038] Nesse método são utilizados os seguintes sensoriamentos:
[0039] O sensor LVDT (Linear Variable Differential Transformer ou Transformador Diferencial Variável Linear) (H) faz a medição de um deslocamento linear da lâmina. O funcionamento do sensor LVDT no sistema da invenção é detalhado na Figura 4 anexa, na qual é possível visualizar que, quando há uma força (M) sendo exercida na parte lateral da lâmina(L) (Figura 4A), roletes (R)(Figura 4B) garantem que a lâmina (L) continue exercendo sua vibração (V), movendo-se, também, para cima e para baixo no corte do tecido. O invólucro (I) (Figura 4C), que também envolve os roletes(R) (Figura 4B) permite a conexão do sensor (H) que captura o movimento da deflexão.
[0040] Em relação ao sensor (H), a parte interna do mesmo se baseia em três bobinas e um núcleo cilíndrico de material ferromagnético. O sinal de saída é proporcional ao deslocamento no núcleo, ou seja, ao deslocamento linear que deve estar fixado ou em contato com o que se deseja medir.
[0041] O sensor régua potenciométrica (F), que faz a medição da altura do enfesto, está ilustrado na Figura 5. Conforme a Figura 5A, esse sensor é instalado paralelamente à lâmina de corte (L) e, quando a lâmina desce sobre o enfesto (E) (Figura 5B), automaticamente o sensor (F)desce junto e já faz a medição da altura do material a ser cortado. O sensor (F), assim, constitui um potenciômetro com variação linear que mostra ter uma precisão aceitável, haja vista que é possível ter um erro de um milímetro na medição. [0042] Tendo em vista que para melhor realizar o corte de tecido, a lâmina deve ser rotineiramente afiada, com remoção de material da lâmina, deixando-a menos resistente. Assim, torna-se importante associar à lâmina (L) um sensor (G) a laser de barreira para estimar a largura da lâmina(L),já que quanto mais fina é a lâmina (L), mais esta sofre o efeito da deflexão.
[0043] Sensores de barreira a laser (“through-beam photoelectric sensors”), também conhecidos como sensores de modo oposto, o transmissor e o emissor estão em alojamentos separados. A luz emitida pelo emissor é diretamente dirigida para o receptor. Quando um objeto quebra o raio de luz entre o emissor e o receptor, a saída do receptor mude de estado.
[0044] [0045] A atuação do sensor (G) pode ser visualizada na Figura 6, que mostra um sensor (G)a laser de barreira onde as setas indicam os feixes de luz (FL) que saem do módulo emissor(Ge) em direção ao módulo receptor (GO, atravessando a ferramenta. Quando a lâmina é nova (Ln)(Figura 6A) ela obstrui uma maior quantidade de feixes de luz; já uma lâmina gasta (Lg) (Figura 6B) obstrui menos, passando mais feixes. Desse modo, o sensor(G) consegue, ainda, identificar os desgastes que a lâmina sofre, através das afiações, e sua consequente diminuição de largura:quanto mais fina a lâmina, mais feixes de luz atravessam a mesma e chegam ao módulo receptor (Gr), que, por sua vez, informa à inteligência artificial embarcada no CLP a nova dimensão da lâmina (L).
[0046] A relação entre os sensores (H, F e G) no sistema tem função de integrar os fatores mais relevantes como parâmetros para o corte. Para tanto, fornecem os seguintes dados para o algoritmo:
- a altura do enfesto, medida pelo sensor (F), que fornece o senso de densidade de material a ser cortado;
- a largura da lâmina, medida pelo sensor (G), que é uma característica da ferramenta de corte - quanto mais fina a lâmina, mais ela deflete e maior o risco de quebrar pela fragilidade;
- a velocidade de vibração da ferramenta, medida pelo sensor (H), atributo que dá poder de corte à ferramenta - quanto mais vibração, mais vezes a parte cortante passa no mesmo local do tecido, e mais tramas do tecido são cortadas, sendo menor a deflexão da lâmina; e
- a velocidade de corte, também medida pelo sensor (H) - quanto maior a velocidade de movimentação dos eixos para o corte, maior a produção, porém, menor a qualidade devido à grande quantidade de deflexão da lâmina no material.
[0047] Em termos gerais, o algoritmo (C) recebe dos sensores os dados listados anteriormente, calcula os parâmetros e define a rigidez do tecido (etapa 8 do presente método) para, então, definir todos os parâmetros de corte (D) necessários para a máquina iniciar o corte, enviando o comando aos motores que darão início ao corte do tecido.
[0048] Dessa maneira, o sistema resultante, representado no fluxograma da Figura 3, consegue, antes mesmo de iniciar o processo de corte, utilizar os sensores acoplados à lâmina (L) para predefinir e configurar os parâmetros de corte no momento em que a lâmina (L) entra nas camadas de tecido e detecta o tipo de material a ser cortado, sem necessidade que os mesmos sejam previamente definidos pelo usuário no sistema CAD.
[0049] Essa detecção, abarcando todos os dados listados, é extremamente importante no processo, uma vez que a diversidade existente de tecidos implica diferentes comportamentos físicos. Um corte de um enfesto composto por Denim, por exemplo, assemelha-se ao corte de madeira, apresentando muito mais deflexão da lâmina do que um corte de malha, mesmo com enfestos de similar altura e/ou peso, e cada qual operando com parâmetros de corte distintos para obter eficiência e qualidade. Não é só a altura do enfesto, portanto, a responsável pela deflexão da lâmina; a densidade do material a ser cortado também depende do tipo de tecido. E por haver essa diversidade de tecidos, somando-se à variável do número de camadas a serem cortadas, cada arranjo implica uma parametrização de corte ideal para se ter qualidade e eficiência no processo, resultando, consequentemente, em um número de combinações tão alto que exige grande instrumentação do equipamento para obter a melhor eficiência do mesmo.
[0050] A inovação do sistema foco do presente pedido está, exatamente, na integração entre tais sensores e a inteligência artificial (algoritmo) que (re)calcula os parâmetros antes de iniciar o corte, eximindo o usuário da responsabilidade de os configurar. A invenção, assim, permite ir além do objetivo revelado no estado da técnica de apenas controlar a deflexão da lâmina durante o corte, que se restringia ao sistema de controle de correção sobre a trajetória, tema já encontrado e informado em outras patentes como as mencionadas EP0644022 e GB2094031 .
[0051] Diferentemente desses documentos de patente, a invenção trata de um sistema que, a partir da altura do enfesto, rigidez do mesmo e a aferição da dimensão da ferramenta de corte (lâmina), é capaz de definir o tipo de tecido que será cortado, antes mesmo de realizar o corte e, com isso, a máquina é autoparametrizada de forma a alcançar maior eficiência e alta qualidade, sem que o operador necessite ter conhecimentos específicos do tecido a ser cortado ou alto grau de experiência empírica no processo de corte.
[0052] Sendo assim, o sistema criado atua antes do corte (FiguraS), quando realiza o processo no qual o operador da máquina precisa apenas selecionar o desenho que deseja cortar, pois, através dos sensores (LVDT, régua potenciométrica e sensor que determina a dimensão da lâmina), realiza uma rotina sobre o tecido a ser cortado para detectar o tipo baseado na quantidade do mesmo e, então, determina e modifica os parâmetros da máquina da maneira mais adequada, fazendo, assim, com que a lâmina siga o caminho no material com mais precisão. Reitera-se, aqui, a não mais necessidade de expertise do operador, uma vez que o sistema, por si só, faz a detecção automática do tipo de material a ser cortado.
[0053] Já durante o corte, o sistema utiliza uma cortadora para controlar a lâmina e, caso a mesma saia da trajetória desejada, o sistema atua corrigindo-a durante o processo. Essa correção acontece porque os sensores do sistema conseguem captar o movimento da lâmina saindo da trajetória, calcular os parâmetros necessários para a correção a ser aplicada na lâmina e, assim, fazê-la voltar ao percurso correto à medida que avança no corte.
EXEMPLO
[0054] O sistema criado foi testado, inicialmente, no corte de pequenos enfestos, de modo que se pudesse relacionar o que os sensores estavam detectando com os diversos tipos de tecidos e alturas. Para o estudo, foi definido um molde que seria cortado segundo os especialistas de corte de tecido envolvidos no projeto, devendo a cortadora fazer trajetórias curvadas, pois a maior força de deflexão é quando se está fazendo isso, assim, uma forma curvilínea foi desenhada. Para a execução do teste, foi padronizada também uma altura de 50mm para todos os enfestos e usado o programa que monitora a força sofrida sobre a lâmina, sem que houvesse qualquer controle de correção da trajetória acionado, uma vez que o objetivo era detectar a força sofrida sobre a lâmina.
[0055] Após esse estudo, foi implementado um algoritmo baseado no atributo “rigidez do tecido”, e, nessa função, a lâmina entrou no material, capturou a altura do enfesto e, então, movimentou-se lateralmente 2mm. Com a realização desse movimento, o tecido gerou uma força na lâmina, defletindo-a e, consequentemente, coletando um valor para classificar a rigidez encontrada. Após essa classificação, o sistema alterou o valor de outros parâmetros necessários como velocidade de corte, velocidade de vibração e quantidade de afiação, para, então, obter um corte com mais qualidade, na máxima velocidade possível e economia.
[0056] Com a aplicação do sistema criado na máquina de corte, não houve mais a necessidade de um técnico com grandes conhecimentos e experiência que precisasse entender as especificidades de cada tecido para, então, parametrizar a máquina de corte multicamadas e alcançar a qualidade desejada; o próprio sistema desenvolvido, com base na detecção, possuindo inteligência suficiente para conseguir um corte com maior produtividade e qualidade. Dessa maneira, consegue-se remover totalmente a responsabilidade do operador e alcançar, assim, o controle de qualidade desejável de uma confecção com credibilidade.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema de parametrização automática para máquina de corte multicamadas com lâmina vibrante (L) dotada de um equipamento de controle lógico programável (CLP), dito sistema sendo caracterizado por compreender: a) acoplados à lâmina vibrante (L), i) um sensor LVDT (H), para a medição de um deslocamento linear da lâmina e da velocidade de corte; ii) um sensor régua potenciométrica (F), para a medição da altura do enfesto; e iii) um sensor (G) a laser de barreira para o cálculo da largura da lâmina; e b) onde o dito CLP compreende um algoritmo para receber e processar os ditos dados dos ditos sensores i), ii) e iii) e efetuar a parametrização (D) automática do corte.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por, em funcionamento, para uma força (M) sendo exercida na parte lateral da lâmina (L) enquanto roletes (R) garantem que a lâmina (L) continue exercendo sua vibração (V) o sensor (H) de LVDT capturar o movimento de deflexão da lâmina (L) e informar dita deflexão à inteligência artificial (C) embarcada no dito CLP da dita máquina de corte para definição dos parâmetros (D) de corte.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por, em funcionamento, o sensor régua potenciométrica (F), instalado em paralelo à lâmina de corte (L), acompanhar de modo automático o movimento da lâmina (L) quando a mesma desce sobre o enfesto (E), efetuando a medição da altura do material a ser cortado e informar dita altura à inteligência artificial embarcada no dito CLP da dita máquina de corte para definição dos parâmetros (D) de corte.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por, em funcionamento, a variação dos feixes de luz (FL) que atravessam a lâmina nova (Ln) ou gasta (Lg) a partir do módulo emissor (Ge) e atingem o módulo receptor (Gij ser lida pelo sensor (G) a laser de barreira, indicando variação da largura da lâmina (L) ser informada à inteligência artificial embarcada no dito CLP da dita máquina de corte para definição dos parâmetros (D) de corte. Método de parametrização automática para máquina de corte com lâmina vibrante com auxílio do sistema de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por compreender as etapas de: a) - iniciar (etapa 1 ) quando o computador com o CAD (A) envia para o CLP (C) os comandos para coletar os dados do enfesto que será cortado; b) com os motores do equipamento, controlados pela inteligência artificial (C) embarcada no CLP, moverem-se para fazer a lâmina (L) penetrar nas camadas de tecido (enfesto), iniciando a execução da rotina (etapas 2, 4 e 6), na qual os sensores (H), (F) e (G), presentes na lâmina, repassam os sinais lidos (etapas 3, 5 e 7) ao CLP (C); e c) o CLP (C) faz a definição dos parâmetros (D) de corte e envia os mesmos (etapa 8) para o computador CAD (A), automatizando a parametrização.
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