CN103019156B - 一种自动裁床裁刀转角控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动裁床裁刀转角控制方法，包括步骤：设定裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α（α>0）；当裁刀需要转角时，如果转角角度β(β>0)大于额定角度α，则执行不抬刀直接旋转切割；如果转角角度β(β>0)小于额定角度α，则裁刀旋转α/2角度，此时角度γ=β+α/2大于α值，则执行不抬旋转切割转角；如果角度γ小于额定角度α，则裁刀再次旋转α/4角度，然后直接执行不抬刀旋转切割转角。采用本发明的方法，裁刀不抬刀转角，实现了连续切割，解决了裁刀抬刀转角过大，容易引起切割定位不准，布料浪费的问题，提高了工作效率。

Description

一种自动裁床裁刀转角控制方法

技术领域

本发明属于服装加工设备自动裁床技术领域，具体涉及一种自动裁床裁刀转角控制方法。

背景技术

自动裁床是服装CAM设备当中的高端产品，它利用服装CAD***中的款式设计、样板设计、放码、排料等数字化信息，控制自动生产制造***，实现多层衣片自动裁剪。

有关自动裁床的相关技术在中国专利文献（专利申请号201020234741.3、201120115281.7、201010022892.7、201010133261.2）中已有披露。但是在这些现有技术中并没有涉及裁刀转角的控制方法，因此如何控制自动裁床裁刀转角的方法，则是有待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动裁床裁刀转角控制方法。

本发明的一种自动裁床裁刀转角控制方法，依次包括下列步骤：

（1）设定裁刀的运动坐标系设置为X轴、Y轴、M轴，以及旋转轴C轴，由4个伺服电机分别控制各轴的运动，裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α（α>0）；

（2）工作过程中，当裁刀需要转角时，如果转角角度β(β>0)小于步骤（1）中设定额定角度α，则执行（3），否则执行（6）； 

（3）裁刀刀尖运动到转角点，C轴旋转α/2角度，判断此时角度γ=β+α/2是否大于α值；

（4）如果（3）判断为是，则执行（6）；

（5）如果（3）判断为否，C轴再旋转α/4角度，然后直接执行（6）；

（6）裁刀刀尖运动到转角点，旋转C轴，同时移动X轴、Y轴，保持裁刀刀尖始终在转角后的路径上，刀尾在转角前的路径上，直至刀尖和刀尾都在转角后的路径上。

本发明的自动裁床裁刀转角控制方法， 其中，C轴在旋转时，设定顺时针旋转为正向，逆时针旋转为负向：

若正向旋转时，则转角后的角度等于在原角度的基础上，加上旋转角度；

若负向旋转时，则转角后的角度等于在原角度的基础上，减去旋转角度。

本发明的自动裁床裁刀转角控制方法，其中，额定角度α的数值随着裁刀刀身的宽度、布料的材料和多层布料叠放后的总厚度不同而变化。

本发明的一种自动裁床裁刀转角控制方法，控制方法的控制***分别由四个交流伺服电机（X轴电机、Y轴电机、M轴电机，以及旋转轴C轴电机），四个电机分别由4个交流伺服驱动器（X轴交流伺服驱动器、Y轴交流伺服驱动器、M轴交流伺服驱动器，以及旋转轴C轴交流伺服驱动器）控制裁刀各坐标轴的运动。

根据裁刀刀身的宽度、布料的材料和布料的厚度，设定裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α（α>0）。在工作过程中，当裁刀需要旋转角度β(β>0)时，所述转角控制方法，包括下列步骤： 

首先要判断β是否大于α，如果β大于α(含等于)，则执行不抬刀转角；

如果β小于α，则当裁刀刀尖运动到转角点时，旋转轴C轴旋转α/2角度，同时移动X轴、Y轴，始终保持裁刀刀尖相对裁割布面位置不变，转角后的角度γ=β+α/2；

如果γ小于α，则C轴再旋转α/4角度，然后直接执行不抬刀转角；

如果γ大于α，则直接执行不抬刀转角。

不抬刀转角过程为：当裁刀刀尖切割刀转角点时，通过旋转轴C轴的旋转，同时移动X轴、Y轴，使裁刀刀尖始终保持在转角后的路径上，裁刀刀尾始终保持在转角前的路径上，直至刀尖和刀尾都在转角后的路径上，此次裁刀转角结束；

旋转方向有***控制核心微控制器控制，设定顺时针旋转为正向，逆时针旋转为负向。设初始角度为θ，若正向旋转β角度时，则转角后的角度等于在原角度的基础上，加上旋转角度，也即是θ+β；若负向旋转时，则转角后的角度等于在原角度的基础上，减去旋转角度，也即是θ-β。

额定角度α的确定一般按如下规则设置：如果裁刀刀身越长，α越小；如皮革、麻布等粗糙、生硬布料，α设置较大，棉布、化纤类α设置较小；布料叠放后的总厚度越大，α设置越小。

针对现有技术中存在裁刀拐角时，裁刀经常需要强制抬起，然后再***裁割，裁割过程经常停顿不连贯，转角时角料浪费严重的问题，本发明提供了一种自动裁床裁刀转角控制方法。采用本发明的方法，裁刀不抬刀转角，实现了连续切割，解决了裁刀抬刀转角过大，容易引起切割定位不准，布料浪费的问题，提高了工作效率。

附图说明

图1是表示自动裁床裁刀转角控制结构示意图；

图2是表示本发明自动裁刀转角控制方法的流程图；

图3是表示本发明自动裁刀转角方向判断流程图。

具体实施方式

本发明将结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本发明的目的，特征及优点进行更深入的理解。如图1所示，裁刀转角控制***包含微控制器1，逻辑控制器2，速度位置控制电路3，数字信号处理器4，X轴驱动器5，X轴电机6，Y轴驱动器7，Y轴电机8，M轴驱动器9，M轴电机10，C轴驱动器11，C轴电机12，信号转换电路13，信号采集电路14，工作台15，裁刀16。微控制器1通过CAN总线与逻辑控制器2和速度位置控制电路3接口。CAN总线上有控制、地址、数据信号，通过CAN总线，微控制器1分别向逻辑控制器2和速度位置控制电路3发送工作指令，由逻辑控制器2判断后输出具体工作逻辑指令给速度位置控制电路3，由速度位置控制电路3判断来自微控制器1和逻辑控制器2的指令是否一致，如果判断结果为是，则执行指令，如果判断结果为否，则不执行。速度位置控制电路3将来自微控制器1和逻辑控制器2的指令传输给相应的驱动控制器（X轴驱动器5，Y轴驱动器8，M轴驱动器9，C轴驱动器11），驱动控制器包含位置控制、电流控制、速度控制三个部分，驱动控制器依次将位置控制、电流控制、速度控制提供给各电机（X轴电机6，Y轴电机8，M轴电机10，C轴电机12）。在实际工作中，X轴电机6，Y轴电机8，M轴电机10，C轴电机12往往需要同步联动工作。同步联动指令由微控制器1发出，经逻辑控制器2将工作指令分解后，速度位置控制电路3执行具体工作过程。速度位置控制电路3此时需要控制一个四维运动：水平方向运动、竖直方向裁割布料运动和裁刀裁割方向运动。水平方向运动主要由X轴电机6，Y轴电机8带动裁床工作台15完成，使之进行横向和纵向移动，X轴电机6，Y轴电机8合成方向即为水平面的裁割方向；竖直方向裁割布料运动由M轴电机10带动裁刀16完成上下切割布料；裁刀裁割方向运动通过控制C轴电机12来调节裁刀16刀身的方向的控制。工作时，水平面上的裁割方向应与裁刀16刀身方向保持一致，如果不一致，则通过信号采集电路14调整，否则容易损坏裁刀，浪费布料，甚至整个切割材料不符合设计要求。信号采集电路14包含两部分功能：一是采集裁刀旋转角度是否到位，二是判断裁刀16刀身是否与水平运动方向一致。然后将采集的模拟信号数据发送给信号转换电路13，经信号转换电路13把模拟信号量化后，传输给数字信号处理器4，数字信号处理器4与微控制器1互相通信后，微控制器1给数字信号处理器4一明确处理方案，数字信号处理器4将处理方案处理后经微控制器1。如果裁刀旋转角度不到位，则微控制器1分别向逻辑控制器2和速度位置控制电路3发送要求调整裁刀16刀身角度的工作指令，速度位置控制电路3向C轴驱动器11下达微控制器1的指令，最好由C轴电机12来调整裁刀16刀身的角度。裁刀16刀身不与水平运动方向一致，微控制器1根据采集信号，判断是裁刀16旋转角度的问题，还是水平运动的问题，或者两者均有问题，根据判断结果，分别向逻辑控制器2和速度位置控制电路3发送要求调整工作指令，速度位置控制电路3向（X轴驱动器5，Y轴驱动器8，C轴驱动器11下达微控制器1的相应指令，最好由X轴电机6，Y轴电机8，C轴电机12完成对应的调整工作。

如图2所示，步骤21为裁床***处在正常工作状态。步骤22为***设置不抬刀转角的额定角度α。步骤23为正常工作状态下，判断是否有有转角动作请求，如果判断结果为没有转角动作请求，则保持原有状态，继续工作，也即是没有转角请求，就是继续沿直线切割，不做任何转角动作；如果判断结果是有转角动作请求，则执行步骤24 。如果请求转角角度为β，则步骤24判断转角角度β是否大于步骤22中设定的不抬刀转角角度α如果判断结果为是，则直接执行步骤26不抬刀转角裁割；如果判断结果为否，如果判断结果为否，则执行步骤25。步骤25中，当裁刀刀尖运动到转角点时，旋转轴C轴旋转α/2角度，同时移动X轴、Y轴，始终保持裁刀刀尖相对裁割布面位置不变，转角后的角度γ=β+α/2。步骤25执行完毕后，步骤27再次判断旋转后的角度γ是否大于额定角度α，如果判断结果为否，则执行步骤29；如果判断结果为是，则执行步骤26不抬刀转角裁割。步骤29中，旋转轴C轴旋转α/4角度，同时移动X轴、Y轴，始终保持裁刀刀尖相对裁割布面位置不变。步骤29完成后，直接执行步骤26不抬刀转角裁割。步骤26不抬刀转角裁割执行过程为：当裁刀刀尖切割刀转角点时，通过旋转轴C轴的旋转，同时移动X轴、Y轴、M轴，始终保持四周联动，使裁刀刀尖始终保持在转角后的路径上，裁刀刀尾始终保持在转角前的路径上。步骤28主要是判断步骤26转角是否完成，如果判断结果为否，则继续步骤26的工作；如果判断结果为是，则此次转角结束。步骤28判断的标准是刀尖和刀尾都在转角后的路径上，如果裁刀刀身的方向与设定转角后方向一致，即可判断转角结束。

图2中只判断了旋转角度的绝对值，没有判断旋转角度的相对值，即是没有判断旋转方向，具体旋转方向依据图3进行。

如图3所示，步骤31转角前设初始角度θ，步骤32***需要转角，旋转角度为β。步骤33判断旋转方向，旋转方向有***控制核心微控制器控制，设定顺时针旋转为正向，逆时针旋转为负向，如果判断结果为顺时针，则执行步骤34，如果判断旋转方向为逆时针，则执行步骤35。步骤34为顺时针旋转，旋转后角度γ等于在原角度的基础上，加上旋转角度，也即是γ=θ+β。步骤35为逆时针旋转，旋转后角度γ等于在原角度的基础上，加上旋转角度，也即是γ=θ-β。

在图2中，步骤24的旋转方向根据核心微控制器发出角度的符号判断，如果微控制器发出旋转角度大于零，表示正向旋转，也即是顺时针转角；如果微控制器发出旋转角度小于零，表示负向旋转，也即是逆时针旋转。步骤25，步骤26，步骤29的旋转方向与步骤24方向一致。因此，实际工作过程中，只需要判断步骤24的旋转方向，余下该旋转过程的方向与步骤24保持一样，只到此次旋转结束。

在图2中，步骤22额定角度α根据不同的工作环境和工作状态来设置。一般而言，额定角度α的大小根据裁刀刀身的宽度、布料的材料和布料的厚度不同而变化，如果裁刀刀身越长，α越小；如皮革、麻布等粗糙、生硬布料，α设置较大，棉布、化纤类α设置较小；布料叠放后的总厚度越大，α设置越小。额定角度α的值需要经过多次此测试，把测试结果保存在微控制器内置存储器中。

Claims (3)

1.一种自动裁床裁刀转角控制方法，其特征在于：所述控制方法依次包括下列步骤：

（1）设定裁刀的运动坐标系设置为X轴、Y轴、M轴，以及旋转轴C轴，由4个伺服电机分别控制各轴的运动，裁刀不抬刀转角的最小目标角度值为额定角度α，其中，α>0；

（2）工作过程中，当裁刀需要转角时，如果转角角度β小于步骤（1）中设定额定角度α，则执行步骤（3），否则执行步骤（6），其中，β>0； 

（3）裁刀刀尖运动到转角点，C轴旋转α/2角度，判断此时角度γ=β+α/2是否大于α值；

（4）如果步骤（3）判断为是，则执行步骤（6）；

（5）如果步骤（3）判断为否，C轴再旋转α/4角度，然后直接执行步骤（6）；

（6）裁刀刀尖运动到转角点，旋转C轴，同时移动X轴、Y轴，保持裁刀刀尖始终在转角后的路径上，刀尾在转角前的路径上，直至刀尖和刀尾都在转角后的路径上。

2.根据权利要求1所述的自动裁床裁刀转角控制方法，其特征在于：所述C轴，在旋转时，设定顺时针旋转为正向，逆时针旋转为负向：

若正向旋转时，则转角后的角度等于在原角度的基础上，加上旋转角度；

若负向旋转时，则转角后的角度等于在原角度的基础上，减去旋转角度。

3.根据权利要求1所述的自动裁床裁刀转角控制方法，其特征在于：所述的额定角度α，额定角度α的数值随着裁刀刀身的宽度、布料的材料和多层布料叠放后的总厚度不同而变化。