基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备与流程

本发明实施例涉及户外针织品制造，尤其涉及一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备。

背景技术：

1、当前，随着生活水平的不断提高，越来越多的人选择进行户外旅行及运动，由此催生了大量户外用品的消费需求，各种户外用品在制造过程中首先要根据相应需求对原始材料进行分割。传统分割方式依赖有经验的工人对原始材料进行手工分割，这需要耗费大量人力物力，且工人在疲劳时容易产生失误，导致面料被误分割，造成物资的浪费。相关技术采用机器切刀进行分割，虽然避免了人工误分割情况的发生，但是简单的机器切刀还无法做到精确对缝，分割出来的原始材料面积大小不一，造成原始材料分割后的面积缺失或面积冗余的情况时有发生，这种情况在对非直线线形进行分割时尤为明显。因此，开发一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备。

2、第一方面，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，包括：根据原始材料的待分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。

3、在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述构建切刀在第二水平面上的受控模型，包括：其中，x为切刀在第二水平面上的横坐标；y为切刀在第二水平面上的纵坐标；v为切刀在第二水平面上的移动速度；为切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为所述夹角控制量；为相对时长求导数；cos为余弦函数；sin为正弦函数。

4、在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性，包括：约束条件：其中，所述约束条件表示切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，由所述约束条件得到所述受控模型是全局可控的，即对任意的第一状态及第二状态，存在控制器使所述受控模型从第一状态运动至第二状态；其中，为第一状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第一状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第一状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为第二状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第二状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第二状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角。

5、在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，包括：其中，为夹角控制量的调整系数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x和y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的一次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的一次偏导数。

6、在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述确定夹角控制量的调整系数，包括：其中，为投影边缘曲线的函数表示；为第一调整因子；为第二调整因子。

7、在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述第一调整因子的取值与所述第二调整因子的取值之比保持在2比3。

8、第二方面，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制系统，包括：边缘曲线提取器，用于在第一水平面上提取原始材料的边缘曲线；边缘曲线投影器，用于将边缘曲线沿竖直方向投影至切刀所在的第二水平面；切刀，用于对原始材料进行切割；切刀受控模型构建器，用于构建切刀在第二水平面上的受控模型；切刀夹角控制器，用于得到调整夹角控制量并对切刀夹角进行控制；切刀速度控制器，用于控制切刀切割原始材料的前进速度；切刀竖直方向移动控制器，用于控制切刀沿竖直方向降低高度至第一水平面或抬升高度至第二水平面；中央处理单元，用于实现如前述任一方法实施例所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。

9、第三方面，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，包括：第一主模块，用于实现根据原始材料的分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；第二主模块，用于实现将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；第三主模块，用于实现构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；第四主模块，用于实现若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；第五主模块，用于实现采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。

10、第四方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。

11、第五方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。

12、本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备，在第一水平面提取原始材料的边缘曲线并投影至切刀所在的第二水平面，构建切刀受控模型并确定调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，待误差为零后则对原始材料进行切割，可以实现对各种形状边缘曲线的原始材料进行自动化切割，不但避免了对人工经验的依赖，而且确保了对原始材料边缘曲线的精确切割，减少了资源浪费，降低了生产成本。

技术特征：

1.一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，包括：根据原始材料的待分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。

2.根据权利要求1所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述构建切刀在第二水平面上的受控模型，包括：其中，x为切刀在第二水平面上的横坐标；y为切刀在第二水平面上的纵坐标；v为切刀在第二水平面上的移动速度；为切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为所述夹角控制量；为相对时长求导数；cos为余弦函数；sin为正弦函数。

3.根据权利要求2所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性，包括：约束条件：其中，所述约束条件表示切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，由所述约束条件得到所述受控模型是全局可控的，即对任意的第一状态及第二状态，存在控制器使所述受控模型从第一状态运动至第二状态；其中，为第一状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第一状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第一状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为第二状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第二状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第二状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角。

4.根据权利要求3所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，包括：其中，为夹角控制量的调整系数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x和y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的一次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的一次偏导数。

5.根据权利要求4所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述确定夹角控制量的调整系数，包括：其中，为投影边缘曲线的函数表示；为第一调整因子；为第二调整因子。

6.根据权利要求5所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述第一调整因子的取值与所述第二调整因子的取值之比保持在2比3。

7.一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制系统，其特征在于，包括：边缘曲线提取器，用于在第一水平面上提取原始材料的边缘曲线；边缘曲线投影器，用于将边缘曲线沿竖直方向投影至切刀所在的第二水平面；切刀，用于对原始材料进行切割；切刀受控模型构建器，用于构建切刀在第二水平面上的受控模型；切刀夹角控制器，用于得到调整夹角控制量并对切刀夹角进行控制；切刀速度控制器，用于控制切刀切割原始材料的前进速度；切刀竖直方向移动控制器，用于控制切刀沿竖直方向降低高度至第一水平面或抬升高度至第二水平面；中央处理单元，用于实现如权利要求1至6任一权利要求所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。

8.一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，其特征在于，包括：第一主模块，用于实现根据原始材料的分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；第二主模块，用于实现将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；第三主模块，用于实现构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；第四主模块，用于实现若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；第五主模块，用于实现采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机执行权利要求1至6中任一项权利要求所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备，包括：在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线投影至切刀所在的第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近直至误差为零，沿竖直方向降低切刀至第一水平面，对原始材料进行切割。本发明可以实现对各种形状边缘曲线的原始材料进行自动化切割，避免了对人工经验的依赖，确保了对原始材料边缘曲线的精确切割，减少了资源浪费，降低了生产成本。

技术研发人员：李洪勇,刘辉,孙岩
受保护的技术使用者：天津天石休闲用品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15