自动裁剪机及其压痕方法
【专利摘要】本发明涉及自动裁剪【技术领域】，公开了一种自动裁剪机及其压痕方法。本发明中，自动裁剪机获取压痕机构最低端与台面之间的距离，使压痕机构最低端与台面之间的距离保持预设距离；其中，预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。通过控制压痕机构与台面之间的距离，可以使压痕机构跟随裁剪台面运动，从而得到深浅一致的压痕，提升压痕效果。
【专利说明】自动裁剪机及其压痕方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动裁剪【技术领域】，特别涉及自动裁剪机及其压痕方法。
【背景技术】
[0002]自动裁剪机是一种自动化裁剪面料的设备，最常见的面料是布料或皮革。目前，自动裁剪机的机头根据预先制成的裁剪数据，裁剪铺设在裁剪台上的面料。为了使面料铺设平整，裁剪台通常采用质地较硬的材料制成，比如，采用不锈钢制成。在裁剪面料过程中，由于裁剪台面不可能做到完全处于同一水平面，不可避免地会出现机头上的裁刀接触裁剪台面的情况，但由于裁剪台的质地较硬，裁刀或多或少会受到损伤。或者为了避免裁刀接触台面，调整机头与裁剪台之间的距离，但这种调整总是没有办法兼顾裁剪台凹陷位置和突起位置。比如说，如果调整机头使裁刀能完全切割裁剪台凹陷位置的面料，那么在突起位置，裁刀会接触裁剪台面；而如果调整机头使裁刀在突起位置不接触裁剪台面，那么在凹陷位置，无法完全切割面料。
[0003]基于保护裁刀的考虑，可在裁剪台上先铺设一层质地较软而又比较平整的保护层(比如，毛毡)，然后再铺设面料，在裁剪面料过程中，裁刀一般不会接触裁剪台面，避免了裁刀的损伤。此外，由于保护层的厚度也不可能做到完全一致，进一步导致面料的铺设平面随着裁剪台面和保护层突起或凹陷。为了保证对面料进行完全地切割，裁刀在突起位置必然会割伤保护层，保护层损坏到一定程度时，不能再使用，则需要更换该保护层，从而造成了成本的增加。
[0004]此外，目前在对面料的加工过程中，可能还需要对面料进行打孔、划线或压痕等多工序加工处理，那么，在机头上除了安装裁刀之外，还可能安装打孔、划线或压痕装置。这些装置在使用过程中，也存在与裁刀类似的问题:如果避免这些装置在突起位置的损伤，则无法对凹陷位置的完全处理；如果能够对凹陷位置进行完全处理，则不可避免在突起位置对加工装置或保护层造成损伤。
[0005]目前，对皮革的压痕处理，一般采用高频热熔技术将皮革表面刻蚀掉一部分，使其表面形成凹陷的效果。按照预先设计的图案进行处理，即可得到想要的花纹或字符。应用这种原理进行处理，若待加工材料(主要是皮革)铺设在并不完全平整的台面上进行处理，很可能在突起位置和凹陷位置，处理后其刻痕深度不一致，影响最后花纹或字符的显示效果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种自动裁剪机及其压痕方法，使得压痕机构跟随裁剪台面运动，可以得到深浅一致的压痕，从而提升压痕效果。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种自动裁剪机的压痕方法，包含以下步骤:
[0008]获取压痕机构最低端与台面之间的距离，减去预设距离，得到压痕机构的调整量;
[0009]若压痕机构的调整量不为0，则调整压痕机构的上下位置，直到压痕机构的调整量为O ;
[0010]其中，所述预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。
[0011]本发明的实施方式还提供了一种自动裁剪机的压痕方法，包含以下步骤:
[0012]采用距离感应器感应得到其所处位置与其垂直下方待压痕材料之间的距离；
[0013]根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与压痕机构之间的位置关系，计算压痕机构最低端与待压痕材料表面之间的距离；
[0014]若压痕机构最低端与待压痕材料之间的距离大于0，则控制压痕机构向下运动，直到压痕机构最低端与待压痕材料之间的距离等于O ;
[0015]若压痕机构最低端与台面之间的距离大于预设距离，则控制压痕机构向下运动，直到压痕机构最低端与台面之间的距离等于预设距离；
[0016]其中，所述预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。
[0017]本发明的实施方式还提供了一种自动裁剪机，采用上述的自动裁剪机的压痕方法对材料进行压痕。
[0018]本发明实施方式相对于现有技术而言，自动裁剪机获取压痕机构最低端与台面之间的距离，使压痕机构最低端与台面之间的距离保持预设距离；其中，预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。通过控制压痕机构与台面之间的距离，可以使压痕机构跟随裁剪台面运动，从而得到深浅一致的压痕，提升压痕效果。
[0019]另外，在获取压痕机构最低端与台面之间的距离的步骤之前，还包含以下步骤:
[0020]预先扫描整个台面，建立台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所述台面上各点的Z坐标。
[0021]另外，在扫描整个台面，建立台面坐标数据库的步骤中，包含以下子步骤:
[0022]采用原点定位机构，确定台面坐标原点；
[0023]采用距离感应器获取其所处位置与所述台面之间的距离；
[0024]根据所述距离感应器获取的距离，以及原点定位机构与距离感应器之间的位置关系，计算得到台面上各点的Z坐标。
[0025]另外，在获取压痕机构最低端与台面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤:
[0026]采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待压痕材料之间的距离；
[0027]根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，计算待压痕位置材料的上表面的Z坐标；
[0028]在所述坐标数据库中，查找待压痕位置对应台面的Z坐标；
[0029]根据压痕机构的尺寸及其与原点定位机构的位置关系，计算压痕机构最低端的Z坐标；
[0030]将压痕机构最低端移动到待压痕材料的上表面；
[0031]开启压痕机构，同时控制压痕机构向下运动；
[0032]计算压痕机构最低端的Z坐标与压痕机构垂直下方台面的Z坐标之间的差值，得到压痕机构最低端与台面之间的距离。
[0033]另外，所述待压痕材料铺设在裁剪台的台面上。
[0034]另外，所述裁剪台上铺设有保护层，所述待压痕材料铺设在保护层上；在获取压痕机构最低端与台面之间的距离，减去预设距离，得到压痕机构的调整量的步骤中，压痕机构最低端与台面之间的距离减去预设距离和保护层的厚度，得到压痕机构的调整量。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的压痕方法中坐标示意图；
[0036]图2是根据本发明第二实施方式的自动裁剪机的压痕方法的流程图；
[0037]图3是根据本发明第二实施方式压痕机构最低端、距离感应器、待压痕材料和裁剪台面之间的位置关系示意图；
[0038]图4是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的机头示意图；
[0039]图5是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的上下运动机构示意图；
[0040]图6是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的原点定位机构示意图；
[0041]图7是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的上下运动机构以及辅助运动机构示意图；
[0042]图8是根据本发明第三实施方式的自动裁剪机的上下运动机构以及辅助运动机构上安装滑板的示意图。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0044]本发明的第一实施方式涉及一种自动裁剪机的压痕方法。该方法通过控制压痕深度来控制机头的上下位置。
[0045]在对待加工材料进行压痕的过程中，控制机头上下运动的调整量，可通过距离感应器获取距离感应器与待压痕材料之间的距离，先将压痕机构最低端移动到待压痕的位置，然后通过控制机头向下调整的量来控制压痕机构对待加工材料的压痕深度，从而得到深浅一致的压痕。此处所说的压痕装置最低端指的是在压痕装置从未接触面料的高度向下运动，最先接触面料的部位。
[0046]具体地说，可以先采用距离感应器感应得到其所处位置与其垂直下方待压痕材料之间的距离，然后根据感应得到的距离，以及距离感应器与压痕机构之间的位置关系，计算压痕机构最低端与待压痕材料表面之间的距离。若压痕机构最低端与待压痕材料之间的距离大于0，则控制压痕机构向下运动，直到压痕机构最低端与待压痕材料之间的距离等于0，此时压痕机构最低端与待压痕材料接触。此时，使压痕机构发出热量，再控制机头向下调整，调整量可根据欲刻痕的深度决定。
[0047]本发明的第二实施方式涉及一种自动裁剪机的压痕方法。该方法获取压痕机构最低端与台面之间的距离，减去预设距离，得到压痕机构的调整量；若压痕机构的调整量不为0，则调整压痕机构的上下位置，直到压痕机构的调整量为O ;其中，预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。由于自动裁剪机可以控制机头上下运动，使得压痕机构最低端与台面之间的距离为预设距离，可以使压痕机构跟随裁剪台面运动，从而得到深浅一致的压痕，提升压痕效果。
[0048]具体地说，可根据压痕机构最低端与台面之间的距离来控制机头向下的调整量。也就是说，若压痕机构最低端与台面之间的距离大于预设距离，则控制压痕机构向下运动，直到压痕机构最低端与台面之间的距离等于预设距离。这里的预设距离应该是待加工材料刻痕位置被刻蚀之后剩余的厚度。这种情况特别适合待加工材料厚度一致的情形。
[0049]为了进一步精确确定压痕机构上下运动的调整量，可以建立坐标系。建立坐标系之后，可确定压痕机构最低端、台面上各点的坐标，准确确定压痕机构最低端与台面之间的距离，从而控制压痕机构的位置。
[0050]具体地说，可以预先扫描整个裁剪台或者裁剪台上方铺设的保护层，建立台面坐标数据库；其中，台面坐标数据库包含台面上各点的Z坐标。比如说，可以建立如图1所示的坐标系，图中，X轴正方向为裁剪台的宽度方向，Y轴正方向为裁剪台的长度方向，Z轴正方向为垂直于裁剪台面向上的方向，O为坐标原点。当机头处于X和Y的原点位置时，调整机头的上下位置，使其处于原点定位机构所确定的原点位置，采用安装在机头下部，压痕机构附近的距离感应器获得其所处位置与其垂直下方台面之间的距离，以此时获得的距离为基准；机头沿X方向和Y方向移动，在每一个位置处采用距离感应器获得其所处位置与其垂直下方台面之间的距离，然后减去基准，得到每一个位置处的Z坐标，记录每一个位置的X、Y、Z坐标。由于台面坐标数据库包含台面上各点的Z坐标，因此，可以在压痕过程中，控制机头与台面之间的距离，实现机头跟随裁剪台面运动。又由于压痕机构一般位于机头下部，且压痕机构的位置相对固定，因此，在确定机头重心位置坐标的情况下，也可确定压痕机构最低端的位置。简单来说，可通过下述方法扫描整个台面，建立台面坐标数据库:
[0051]采用原点定位机构，确定台面坐标原点；
[0052]采用距离感应器获取其所处位置与台面之间的距离；
[0053]根据距离感应器获取的距离，以及原点定位机构与距离感应器之间的位置关系，计算得到台面上各点的Z坐标。
[0054]在压痕过程中，根据压痕机构最低端与台面之间的位置关系，可采用安装在机头下部的距离感应器来确定待压痕材料的上表面坐标，然后查找对应的台面Z坐标，从而准确地得到压痕机构向下压痕的深度。具体地说，距离感应器可跟随机头移动到待压痕位置，将距离感应器移动到待压痕位置，距离感应器可测量所处位置与待压痕材料上表面之间的距离，压痕机构移动到该位置时，其最低端的Z坐标应大于材料待压痕位置上表面的Z坐标，也就是说，以此来确定机头是否需要上下调整以及调整量大小。具体流程如图2所示，包含以下步骤:
[0055]步骤201，将距离感应器移动到待压痕位置，感应得到其与垂直下方待压痕材料之间的距离。
[0056]步骤202，根据感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，计算待压痕位置材料的上表面的Z坐标；
[0057]具体地说，距离感应器在测量当前所处位置与材料之间的距离时，可将机头调整到测量Z原点的位置，这样测出的距离减去基准，得到的即为待压痕位置材料的上表面的Z坐标。
[0058]步骤203，在坐标数据库中，查找待压痕位置垂直下方台面的Z坐标。
[0059]步骤204，根据压痕机构的尺寸及其与原点定位机构的位置关系，计算压痕机构最低端的Z坐标。
[0060]步骤205，将压痕机构最低端移动到待压痕材料的上表面。
[0061]步骤206，开启压痕机构(使压痕机构产生热量)，同时控制压痕机构向下运动。
[0062]步骤207，计算压痕机构最低端的Z坐标与压痕机构垂直下方台面的Z坐标之间的差值，得到压痕机构最低端与台面之间的距离。
[0063]步骤208，判断压痕机构最低端与台面之间的距离是否为预设距离，若否，则返回执行步骤206 ;若是，则结束本位置的压痕处理。
[0064]举例来说，如图3所示，图中阴影部分为待压痕材料，原点定位机构所在位置为A，当前压痕机构最低端为E，距离传感器所处位置为B，距离传感器垂直下方待压痕材料上表面为C，距离传感器垂直下方裁剪台面为D ;压痕机构最低端需从A移动到C，然后向下压痕至F。在确定C的坐标时，可将机头移动到扫描裁剪台的状态，此时距离感应器测量到待压痕材料上表面的距离(即图中的T)，减去基准，得到的就是待压痕位置垂直下方材料上表面的Z坐标(Z。)。根据压痕机构最低端E与原点定位机构的位置关系，就是图中的L。也可确定压痕机构最低端E的Z坐标(ZE)。从台面数据库中，查找得到待压痕位置台面的Z坐标(Zd)。
[0065]将压痕机构最低端从E移到C之前，可以先算C与D之间的距离t = Zc-Zd,以及E与D之间的距离t = Ze-Zd,如果d>t，则需要向下移动机头(移动机头，相当于移动了压痕机构)；如果d<t，则需要向上移动机头。需要说明的是，若d = t也是需要稍微向上调整机头的，因为相等就意味着压痕机构最低端与待压痕材料的上表面处于同一水平面，如果此时移动压痕机构，很可能会损伤材料的表面，稍微向上调整机头，可避免这种损伤。
[0066]将压痕机构最低端移动到待压痕材料的上表面之后，开启压痕机构，同时控制压痕机构向下运动。压痕机构向下运动的深度，计算当前压痕机构最低端坐标Ze与裁剪台台面的坐标Zf之间的差值d决定；随着压痕机构向下运动，d逐渐减小，直到d接近于0，也就是，Zf-Zd为预设距离时，则结束本位置的压痕处理。
[0067]上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
[0068]本发明第三实施方式涉及一种自动裁剪机，该自动裁剪机可以采用第一实施方式或第二实施方式的自动裁剪机的压痕方法对材料进行压痕。
[0069]为了实现自动裁剪机跟随台面压痕，自动裁剪机上可设有距离感应器21、控制器(未图示)和上下运动机构4，如图4至8所示，具体地说，在机头下部安装距离感应器21，控制器与距离感应器21连接，机头2通过上下运动机构4安装在行走机架3上，行走机架3架设在裁剪台I上方。机头2可在行走机架3上滑动，从而实现机头沿裁剪台的宽度方向运动(以下简称为X方向)，而裁剪台两侧安装有滑轨，行走机架可沿滑轨移动，从而带动机头沿裁剪台的长度方向运动(以下简称为Y方向)。
[0070]压痕机构也位于机头下部，如图5中所示的7 —般用于安装压痕机构，一旦压痕机构安装完成，其最低端与距离感应器之间的垂直距离就确定了。在后续计算中，压痕机构最低端与距离感应器之间的垂直距离唯一确定的固定值。在实际应用中，安装压痕机构的位置也可灵活选择，只要其安装上压痕机构之后，压痕机构最低端与距离感应器之间的垂直距离是一个确定的值即可。
[0071]上下运动机构进一步包含支撑板41、驱动装置42、丝杆43、滑块44和滑板45。驱动装置42和丝杆43固定在支撑板41上，滑块44套设在丝杆43上，驱动装置42驱动丝杆43旋转，带动滑块44在丝杆(43)上下运动。滑板45固定在滑块44上，机头2安装在滑板45上。可见，在机头2进行裁剪的过程中，根据驱动装置42的驱动，丝杆43会顺时针或逆时针旋转，带动滑块44向上或向下运动，同时带动机头2根据需要向上或向下运动。
[0072]为了设定机头上下运动的Z坐标原点，本实施方式的自动裁剪机设有原点定位机构5，可以根据距离感应器获取的距离与原点坐标，确定距离感应器所处位置垂直下方感应面的Z坐标。原点定位机构可进一步包含:限位传感器51和行程标杆52。限位传感器51固定在支撑板41上，行程标杆52固定在滑板45上；其中，当行程标杆接触限位传感器时，根据机头所处位置以及距离感应器的位置，确定Z坐标原点。
[0073]此外，为了更好地保持机头2工作时的稳定性。在本实施方式的上下运动机构中还可设置能够平行于丝杆43进行上下运动的辅助运动机构6。利用辅助运动机构6，增加机头2的固定点。具体的说，辅助运动机构6固定于支撑板41上，机头2还安装在辅助运动机构6上。
[0074]本实施方式中辅助运动机构6具体包含:辅助杆61、辅助滑块62和弹簧63 ;辅助杆61的两端固定在支撑板41上，并与丝杆43平行；辅助滑块62和弹簧63依次套设在辅助杆61上，弹簧63位于辅助滑块62下方，滑板45还固定在辅助滑块62上。本实施方式的辅助运动机构6，利用弹簧63缓冲机头2的上下运动趋势，利用与丝杆43平行的辅助杆61保持运动方向的稳定，进一步保证机头2在上下运动过程中的安全稳固。此外，机头2的固定位还增加了辅助滑块62，机头2的固定位增多，也就能被固定得更牢固。
[0075]在具体实现中，可以采用激光测距传感器、红外线测距传感器或超声波测距传感器作为距离感应器，这些传感器都是现有比较成熟的测距传感器，具有精度高的优点，非常适合用于本实施方式中精确控制机头的上下位置。
[0076]需要说明的是，本实施方式中的驱动装置42可以包含一气缸；气缸与丝杆43连接。也就是利用气缸驱动丝杆43，这样使得丝杆43的驱动更为精准。工作过程中，丝杆43将气缸的旋转运动方向转换为滑块44的上下运动方向，进一步精确地控制了机头2的上下运动。
[0077]在实际应用中，驱动装置42还可以利用伺服电机替代气缸，单纯采用伺服电机的扭矩模式来控制，压力非常稳定。当然，实际应用中还可以根据实际需要设计不同的组合，如:利用在伺服电机两边增设气缸起到辅助提升驱动力的作用，同时也可以减小伺服电机的功率，还可以利用气缸内气体的辅助缓冲能力减缓机头2的向下运动，比较好的防止了裁剪台I摔坏的危险。
[0078]此外，距离感应器的安装位置并不以图4中位置为限，还可以安装在机头上方，采用支架伸出机头之外；也可以安装在机头的侧面。距离感应器安装在不同的位置时，只需要能确定距离感应器与原点定位机构以及机头下方的加工装置之间的垂直距离即可实现本发明的目的，在此不再一一举例说明。
[0079]不难发现，本实施方式为与第一实施方式或第二实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式或第二实施方式互相配合实施。第一实施方式或第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式或第二实施方式中。
[0080]本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，包含以下步骤: 获取压痕机构最低端与台面之间的距离，减去预设距离，得到压痕机构的调整量； 若压痕机构的调整量不为O，则调整压痕机构的上下位置，直到压痕机构的调整量为O ； 其中，所述预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。
2.根据权利要求1所述的自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，在获取压痕机构最低端与台面之间的距离的步骤之前，还包含以下步骤: 预先扫描整个台面，建立台面坐标数据库；其中，所述台面坐标数据库包含所述台面上各点的Z坐标。
3.根据权利要求2所述的自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，在扫描整个台面，建立台面坐标数据库的步骤中，包含以下子步骤: 采用原点定位机构，确定台面坐标原点； 采用距离感应器获取其所处位置与所述台面之间的距离； 根据所述距离感应器获取的距离，以及原点定位机构与距离感应器之间的位置关系，计算得到台面上各点的Z坐标。
4.根据权利要求3所述的自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，在获取压痕机构最低端与台面之间的距离的步骤中，包含以下子步骤: 采用距离感应器感应得到当前所处位置与其垂直下方待压痕材料之间的距离； 根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与原点定位机构之间的位置关系，计算待压痕位置材料的上表面的Z坐标； 在所述坐标数据库中，查找待压痕位置对应台面的Z坐标； 根据压痕机构的尺寸及其与原点定位机构的位置关系，计算压痕机构最低端的Z坐标； 将压痕机构最低端移动到待压痕材料的上表面； 开启压痕机构，同时控制压痕机构向下运动； 计算压痕机构最低端的Z坐标与压痕机构垂直下方台面的Z坐标之间的差值，得到压痕机构最低端与台面之间的距离。
5.根据权利要求1所述的自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，所述待压痕材料铺设在裁剪台的台面上。
6.根据权利要求1所述的自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，所述裁剪台上铺设有保护层，所述待压痕材料铺设在保护层上； 在获取压痕机构最低端与台面之间的距离，减去预设距离，得到压痕机构的调整量的步骤中，压痕机构最低端与台面之间的距离减去预设距离和保护层的厚度，得到压痕机构的调整量。
7.一种自动裁剪机的压痕方法，其特征在于，包含以下步骤: 采用距离感应器感应得到其所处位置与其垂直下方待压痕材料之间的距离； 根据所述感应得到的距离，以及距离感应器与压痕机构之间的位置关系，计算压痕机构最低端与待压痕材料表面之间的距离； 若压痕机构最低端与待压痕材料之间的距离大于O，则控制压痕机构向下运动，直到压痕机构最低端与待压痕材料之间的距离等于O ; 若压痕机构最低端与台面之间的距离大于预设距离，则控制压痕机构向下运动，直到压痕机构最低端与台面之间的距离等于预设距离； 其中，所述预设距离等于待压痕材料的厚度减去压痕深度。
8.一种自动裁剪机，其特征在于，采用如权利要求1至7中任意一项所述的自动裁剪机的压痕方法对材料进行压痕。
【文档编号】B26D5/00GK104385358SQ201410522530
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】尹智勇, 凌军 申请人:上海和鹰机电科技股份有限公司