本發(fā)明涉及裁床技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種裁床及其糾刀控制系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，裁床是一種用來裁剪軟性面料的裁剪設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于服裝制造行業(yè)中，其根據(jù)cad軟件設(shè)計出來的圖形軌跡，來裁剪出所需要的裁片。

對于大批量的服裝生產(chǎn)，就需要使用裁床來裁剪多層面料。裁床中所使用的裁刀是一把長度較長且厚度較薄的裁刀。在多層面料的裁割中，裁刀下端伸進(jìn)面料內(nèi)部的裁剪，所受阻力較大，特別是裁割拐角和弧線的時候，裁刀下端容易因阻力而發(fā)生偏刀現(xiàn)象，導(dǎo)致裁剪時出現(xiàn)上下片裁片間的尺寸誤差，最終影響裁剪質(zhì)量，增加生產(chǎn)成本，降低企業(yè)生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種裁床及其糾刀控制系統(tǒng)與方法，用以實(shí)現(xiàn)在裁割過程中對裁刀的位置誤差進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于裁床的糾刀控制方法，包括：

獲取在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值；

根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值；

根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值。

相對于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的糾刀控制方法，可以利用位置傳感器等部件實(shí)時獲取裁刀的位置誤差，位置傳感器等部件可以按照一定的采樣周期實(shí)時采集裁刀的位置信息；無論是裁刀未出現(xiàn)位置偏移還是發(fā)生位置偏移，均能夠以電壓信號的方式進(jìn)行獲?。灰布?，當(dāng)裁刀未出現(xiàn)位置偏移時，對應(yīng)一個電壓初值；在裁刀運(yùn)行過程中，倘若裁刀出現(xiàn)位置偏移，偏移后同樣會對應(yīng)電壓信號值，本發(fā)明利用電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值，并根據(jù)刀偏樣本值和所選擇的比例系數(shù)進(jìn)行pid算法的計算，得到裁刀的糾偏角度值。其中，針對pid算法，其相應(yīng)的變量可以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選取，如此設(shè)置，即可實(shí)時監(jiān)測裁刀的位置，確保實(shí)時糾偏，保證其裁割的可靠性。

優(yōu)選地，所述獲取在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值的步驟具體為：

根據(jù)采樣周期獲取多個在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值的步驟具體為：

計算在同一采樣周期內(nèi)的多個所述電壓信號值的平均電壓值；

所述平均電壓值減去所述電壓初值得到所述刀偏樣本值。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值的步驟具體為：

pid算法公式具體為：uk＝kp×(ek+td×(ek-ek-1)/t)；其中：

kp為比例系數(shù)、ek為調(diào)節(jié)器在k時刻的偏差、ek-1為調(diào)節(jié)器在k-1時刻的偏差、td為微分時間、t為采樣周期；

比例調(diào)節(jié)器p＝比例系數(shù)kp×刀偏樣本值；

微分調(diào)節(jié)器d＝微分系數(shù)×(當(dāng)前電壓信號值-預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)的電壓信號值)/(預(yù)設(shè)誤差范圍×采樣周期)；

所述糾偏角度值＝比例調(diào)節(jié)器p+微分調(diào)節(jié)器d。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值的步驟還包括：

當(dāng)裁刀所裁割的面料為針織材質(zhì)時，所述比例系數(shù)kp的取值范圍在20～40；

當(dāng)裁刀所裁割的面料為牛仔材質(zhì)時，所述比例系數(shù)kp的取值范圍在40～100。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值的步驟與所述根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值的步驟之間還包括：

判斷所述刀偏樣本值是否大于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值；

若小于，所述刀偏樣本值為零，且所述糾偏角度值為零；

若大于，所述刀偏樣本值減去所述死區(qū)參數(shù)值得到更新后的刀偏樣本值，并將更新后的刀偏樣本值帶入所述pid算法進(jìn)行計算。

本發(fā)明還提供一種用于裁床的糾刀控制系統(tǒng)，包括：

傳感器探頭：用于獲取在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值；

刀偏計算模塊：用于根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值；

糾偏角度值計算模塊：用于根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值。

優(yōu)選地，所述糾偏角度值計算模塊包括：

pid算法單元：

pid算法公式具體為：uk＝kp×(ek+td×(ek-ek-1)/t)；其中：

kp為比例系數(shù)、ek為調(diào)節(jié)器在k時刻的偏差、ek-1為調(diào)節(jié)器在k-1時刻的偏差、td為微分時間、t為采樣周期；

比例調(diào)節(jié)器p＝比例系數(shù)kp×刀偏樣本值；

微分調(diào)節(jié)器d＝微分系數(shù)×(當(dāng)前電壓信號值-預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)的電壓信號值)/(預(yù)設(shè)誤差范圍×采樣周期)；

糾偏角度值輸出單元：所述糾偏角度值＝比例調(diào)節(jié)器p+微分調(diào)節(jié)器d。

優(yōu)選地，所述刀偏計算模塊與所述糾偏角度值計算模塊之間還包括：

判斷模塊：用于判斷所述刀偏樣本值是否大于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值；

刀偏零值輸出單元：用于當(dāng)所述刀偏樣本值小于等于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值時，輸出所述刀偏樣本值為零，且所述糾偏角度值為零；

刀偏更新模塊：用于當(dāng)所述刀偏樣本值大于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值時，所述刀偏樣本值減去所述死區(qū)參數(shù)值得到更新后的刀偏樣本值，并觸發(fā)所述糾偏角度值計算模塊將更新后的刀偏樣本值帶入所述pid算法進(jìn)行計算。

本發(fā)明又提供一種裁刀，包括上述任一項(xiàng)所述的糾刀控制系統(tǒng)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的用于裁床的糾刀控制方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的裁床的裁刀部位的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的用于裁床的糾刀控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參考圖1、圖2和圖3，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的用于裁床的糾刀控制方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的裁床的裁刀部位的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的用于裁床的糾刀控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明提供的一種用于裁床的糾刀控制方法，如說明書附圖1所示，包括：

s1、獲取在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值；

s2、根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值；

s3、根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值。

本發(fā)明提供的糾刀控制方法，步驟s1中，可以利用傳感器探頭10采集裁刀的位置誤差，從而輸出位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值；如說明書附圖2所示；裁刀30與刀軌座40固定設(shè)置，且傳感器擋塊20設(shè)于導(dǎo)軌座40，可以認(rèn)為裁刀30與傳感器擋塊20的運(yùn)行同步；當(dāng)裁刀30的運(yùn)行軌跡發(fā)生偏移時，則傳感器擋塊20同步偏移；而傳感器探頭10可以認(rèn)為是嚴(yán)格按照預(yù)設(shè)軌跡行走，一旦裁刀30發(fā)生偏移，也即傳感器擋塊20發(fā)生偏移，此時傳感器探頭10即可獲知傳感器擋塊20的偏移量，并由電壓信號值所顯示。

具體來說，裁刀30固定在裁刀c軸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，傳感器擋塊20固定在刀軌座40。傳感器探頭10與工控機(jī)相連接，當(dāng)裁刀30在裁割中受到阻力而發(fā)生偏刀的時候，傳感器探頭10與傳感器擋塊20的距離就會發(fā)生變化，而產(chǎn)生電壓，反饋給工控機(jī)。

步驟s2中，根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值，也即當(dāng)裁刀30未發(fā)生位置誤差時，由于傳感器探頭10的采集連續(xù)，無論裁刀30處于何種狀態(tài)(是否發(fā)生位置偏移)，均能夠由傳感器探頭10獲知。同樣地，傳感器探頭10可以獲取到裁刀30未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值。

步驟s3中，根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值。

具體來說，本發(fā)明優(yōu)選采用pid算法的變換公式，也即僅僅考慮pd項(xiàng)，pid算法公式具體為：uk＝kp×(ek+td×(ek-ek-1)/t)；其中：

kp為比例系數(shù)、ek為調(diào)節(jié)器在k時刻的偏差、ek-1為調(diào)節(jié)器在k-1時刻的偏差、td為微分時間、t為采樣周期；

比例調(diào)節(jié)器p＝比例系數(shù)kp×刀偏樣本值；

微分調(diào)節(jié)器d＝微分系數(shù)×(當(dāng)前電壓信號值-預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)的電壓信號值)/(預(yù)設(shè)誤差范圍×采樣周期)；

所述糾偏角度值＝比例調(diào)節(jié)器p+微分調(diào)節(jié)器d。

糾偏角度值也即作用于上述c軸上，從而實(shí)現(xiàn)裁刀30的角度改變，實(shí)現(xiàn)位置補(bǔ)償。

針對微分調(diào)節(jié)器d＝微分系數(shù)×(當(dāng)前電壓信號值-預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)的電壓信號值)/(預(yù)設(shè)誤差范圍×采樣周期)，預(yù)設(shè)誤差范圍的設(shè)置是為了屏蔽波動帶來的影響，確保計算結(jié)果可靠。

針對比例系數(shù)kp的取值方式，本發(fā)明針對不同面料給出不同設(shè)置方法：

當(dāng)裁刀所裁割的面料為針織材質(zhì)時，所述比例系數(shù)kp的取值范圍在20～40；

當(dāng)裁刀所裁割的面料為牛仔材質(zhì)時，所述比例系數(shù)kp的取值范圍在40～100。

也即，比例系數(shù)kp用戶根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可直接設(shè)定，一般設(shè)定的范圍為(10到100左右)。硬度較軟的面料，刀片所受阻力較小，該參數(shù)需要設(shè)定小一點(diǎn)，如針織一般20到40左右；面料硬度較大，刀片所受阻力較大，需要調(diào)大該參數(shù)，如牛仔面料等，一般設(shè)定值為40到100左右。

在步驟s1中，可以根據(jù)采樣周期獲取多個在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值。采樣周期可以根據(jù)傳感器探頭10的不同型號而定。實(shí)際工作時，根據(jù)采樣周期，連續(xù)從傳感器探頭10實(shí)時收集n個樣本，儲存起來，定義成一個樣本數(shù)組。每個樣本是根據(jù)裁刀30與傳感器探頭10之間的位移產(chǎn)生的電壓值，電壓范圍為正負(fù)2.5v。

在步驟s2中，可以首先計算在同一采樣周期內(nèi)的多個所述電壓信號值的平均電壓值；然后所述平均電壓值減去所述電壓初值得到所述刀偏樣本值。

其中，可以實(shí)時更新樣本數(shù)組，根據(jù)采樣周期，剔除第一個樣本，再重新加入第n+1個樣本進(jìn)入數(shù)組。針對樣本進(jìn)行實(shí)時計算，將當(dāng)時的樣本數(shù)組里的n個樣本相加除以n求平均值，再減去復(fù)位時候的電壓初值，即可得到當(dāng)前實(shí)際系統(tǒng)需要處理的刀偏樣本值。

而后進(jìn)行步驟s3，計算得到糾偏角度值。

同時為了避免由于裁刀本身的機(jī)械誤差導(dǎo)致糾偏角度值的計算誤差偏大，本發(fā)明在上述步驟s3與步驟s4之間增加判斷所述刀偏樣本值是否大于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值的步驟。

具體來說，根據(jù)裁刀本身的機(jī)械誤差得到死區(qū)參數(shù)值，也就是刀左右偏一點(diǎn)，刀偏樣本值很小的時候，系統(tǒng)不做反應(yīng)，主要是屏蔽因?yàn)闄C(jī)械誤差而造成傳感器探頭電壓反饋值。也即在該死區(qū)參數(shù)值范圍內(nèi)，則說明此時刀偏樣本值為零，且所述糾偏角度值為零；倘若刀偏樣本值大于死區(qū)參數(shù)值，則說明確實(shí)需要對裁刀30進(jìn)行角度補(bǔ)償；也即當(dāng)?shù)镀珮颖局荡笥谒绤^(qū)參數(shù)值時，刀偏樣本值減去所述死區(qū)參數(shù)值得到更新后的刀偏樣本值，并將更新后的刀偏樣本值帶入所述pid算法進(jìn)行計算。

本發(fā)明還提供一種用于裁床的糾刀控制系統(tǒng)，如說明書附圖3所示，包括：

傳感器探頭101：用于獲取在裁割過程中裁刀的位置誤差所對應(yīng)的電壓信號值；

刀偏計算模塊102：用于根據(jù)所述電壓信號值以及在裁刀未發(fā)生位置誤差時所對應(yīng)的電壓初值得到刀偏樣本值；

糾偏角度值計算模塊103：用于根據(jù)所述刀偏樣本值以及所選擇的比例系數(shù)、并通過pid算法計算得到所述裁刀的糾偏角度值。

其中，所述糾偏角度值計算模塊包括：

pid算法單元：

pid算法公式具體為：uk＝kp×(ek+td×(ek-ek-1)/t)；其中：

kp為比例系數(shù)、ek為調(diào)節(jié)器在k時刻的偏差、ek-1為調(diào)節(jié)器在k-1時刻的偏差、td為微分時間、t為采樣周期；

比例調(diào)節(jié)器p＝比例系數(shù)kp×刀偏樣本值；

微分調(diào)節(jié)器d＝微分系數(shù)×(當(dāng)前電壓信號值-預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)的電壓信號值)/(預(yù)設(shè)誤差范圍×采樣周期)；

糾偏角度值輸出單元：所述糾偏角度值＝比例調(diào)節(jié)器p+微分調(diào)節(jié)器d。

其中，所述刀偏計算模塊與所述糾偏角度值計算模塊之間還包括：

判斷模塊：用于判斷所述刀偏樣本值是否大于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值；

刀偏零值輸出單元：用于當(dāng)所述刀偏樣本值小于等于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值時，輸出所述刀偏樣本值為零，且所述糾偏角度值為零；

刀偏更新模塊：用于當(dāng)所述刀偏樣本值大于預(yù)設(shè)的機(jī)械誤差所對應(yīng)的死區(qū)參數(shù)值時，所述刀偏樣本值減去所述死區(qū)參數(shù)值得到更新后的刀偏樣本值，并觸發(fā)所述糾偏角度值計算模塊將更新后的刀偏樣本值帶入所述pid算法進(jìn)行計算。

本發(fā)明所提供的一種具有糾刀控制系統(tǒng)的裁刀，包括上述具體實(shí)施例所描述的糾刀控制系統(tǒng)；裁刀的其他部分可以參照現(xiàn)有技術(shù)，本文不再展開。

需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí)體與另外幾個實(shí)體區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。

以上對本發(fā)明所提供的裁床及其糾刀控制系統(tǒng)與方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。