自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统及其校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统及其校准方法，包括如下几个步骤：利用上述自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统的刺绣机头(14)上的一根针，在支架上生成第一个至少二维的基准标记(36)，这个支架位于X和Y轴坐标被限定的工作平台上；利用上述自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统(10)的激光束，在支架上生成第二个至少二维的基准标记(38)；利用图像获取装置(32)获得两个基准标记(36,38)的图像；根据图像中两个基准标记的距离确定以及根据需要修正激光束相对于针的位置。此外，这项发明专利技术也涉及自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统如何根据这项发明专利技术用这种校准方法来进行操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动电控激光切割、雕刻和刺绣的组合系统的校准方法及其相关的自动电控激光切割、雕刻和刺绣的组合系统。利用这些系统可以进行激光切割、激光雕刻和刺绣的一体加工。
技术介绍
本行业常见的是一台或多台刺绣机与激光桥的组合。激光桥可以与刺绣机一起进行激光调整加工，即在织物、布料、皮革和其他类似的可用于刺绣和激光切割或雕刻的材料上进行刺绣、激光切割或者雕刻加工。这些设备可以在预定的位置按照预设的材料形状和大小进行切割和雕刻。紧接着设备的内置刺绣机头会对这些材料进行刺绣。这种刺绣机和切割与激光雕刻设备的组合实际上包括限定了X和Y坐标轴的一个工作平台。在这个平台上放着要被刺绣的各种材料。工作平台是可以在X和Y坐标轴方向移动的。工作平台位于刺绣针的下面，而刺绣针被安装在刺绣机头上。一系列的刺绣机头被固定在X坐标轴方向上。这些刺绣机头是预先被放置好的，通过不同类型和颜色的线对材料进行刺绣。这些系统此外还包括至少一个切割和激光雕刻头，它可以在工作平台的X坐标轴上移动。另外这些系统由电子控制系统和不同的切割、雕刻和刺绣程序进行自动控制。会同时进行工作的既有不同的刺绣机头(也就是说它们的针会保留在固定的刺绣机头上)还有可移动的支架，它们在X和Y坐标轴方向同步移动，利用预先要求的多种类型和颜色的线进行缝纫。特别值得一提的是，这些自动刺绣机的激光切割雕刻设备由二氧化碳激光源构成。二氧化碳激光源适合生成激光束，激光束被用来切割和/或雕刻被放置在工作平台上的将被刺绣的材料。通过透镜和分流镜系统，激光束射线可以被控制。分流镜将激光束射线分流并将之引导到需要刺绣的材料上需要被切割或雕刻的点上。这些点的位置由每一次的工作程序预先设定好。更多关于这种类型的系统的介绍可以以申请人的名义查阅EP1657337B1文档。这些刺绣机和激光切割、雕刻设备系统的一个共有问题是刺绣针和激光束位置实际上经常没有办法完美地重合，比如加工过程中刺绣针发生倾斜的时候。由此需要手动调整校准针相对于激光束的位置，这造成时间上的极大损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一套激光切割、雕刻和刺绣的组合系统，通过这套系统提供刺绣针与激光束位置的重合校准以及相关的校准方法。通过校准克服上述不便，而且明显提高在同一个基材上进行刺绣和激光切割/雕刻一体加工的准确度。此项专利技术的另外一个目的正如首段中所描述的在于激光切割、雕刻和刺绣系统，更准确的说是自动电控的激光切割、雕刻和刺绣的组合系统。这个系统包括：限定了X和Y坐标轴的一个或多个工作平台，工作平台用于放置将被切割或雕刻以及刺绣的基材，这一个或多个工作平台可以在X或Y轴方向上移动；带有相对应刺绣针的一个或多个刺绣机头；至少一个激光切割和雕刻设备，其激光束位置在上述一个或多个工作平台的X和Y坐标轴上是可以被调整的；合适的控制装置用来控制一个或多个上述刺绣机头和一个或多个工作平台，控制装置内存有刺绣程序，通过它在上述基材上进行刺绣，而且控制装置适合根据装置内存有的切割和/或雕刻程序对上述至少一个激光切割和雕刻装置进行控制，从而实现在上述基材上的切割和/或雕刻操作。激光切割、雕刻和刺绣的组合系统的特点还在于它还包括图像获取装置、电子校准工具、信息传输工具和控制装置。图像获取装置可以获取两个至少二维的基准标记的图像，第一个至少二维的基准标记的图生成于上述一个或多个刺绣机头上的针，第二个至少二维的基准标记的图生成于上述至少一个的激光切割和雕刻装置的激光束。这些基准标记生成的位置是在一个支架上，这个支架可被放在上述一个或多个工作平台上，用来进行激光切割和/或雕刻、刺绣。工作平台上的控制装置通过程序生成基准记号。获取图像后，电子校准工具对所获取的基准标记的信息进行加工处理，通过上述第一个和第二个基准标记图像之间的距离计算它们之间的实际距离，即上述针和激光束在上述一个或多个工作平台上实际要进行操作的点的距离。信息传输工具可在上述电子校准工具和上述控制装置之间进行信息传输。电子校准工具被设置来向控制装置传输关于上述实际距离的数据。控制装置被设置用于根据上述实际距离来控制激光切割和雕刻装置的放置位置，还用于控制激光束相对于针实际要采取操作的位置。至少二维的基准标记意在说明，正如“至少二维”所明确的，不是一个简单的针脚(点)的位置。可以是比如很多针脚构成的图案(针脚的综合构成)。根据专利技术，这套组合式系统的优势在于它是激光切割和雕刻装置与刺绣机的组合。因此，人们可以使用市场上普通的刺绣机、激光切割和雕刻装置。这里的刺绣不仅仅指非常复杂的刺绣装饰，还可以是简单的缝纫，就像在织物上简单固定贴花一样。系统的另一个优势是，根据专利技术系统所用的针脚可以是各种类型的，比如：回针针脚、草式针脚,单线链式缝、平针、双线链式缝、锻式针脚、星状针脚、打结针脚、古罗马式针脚,浮式针脚、辫子状针脚、满针针脚等等。通过刺绣程序、切割和/或雕刻程序可以得到刺绣或者切割/雕刻图案、装饰图案、梦幻和普通的图案花样等等。通过图像获取装置和电子校准工具可以确定工作平台上激光束的操作点相对于工作平台上刺绣针的操作点的准确位置，也就是激光束和针的操作点之间的距离。这个距离是根据两个基准标记所组成的图案来确定的，两个基准标记分别是通过激光束和针得到的。这项校准工作可以通过影像系统校准，通过定位刺绣图案来确定影像平台，即在图像平台上确定激光切割位置，紧接着是采用到目前为止一直使用的方法对激光进行校准。根据此专利技术最受欢迎的执行方法，图像中基准标记之间的距离可由图像本身所固有的校准方式来确定，比如利用两个标记之间的像素大小来确定。有利的是，图像的虚拟距离可以被转化成工作平台上基准标记之间的实际距离。通过使用这个领域的一位专家所限定的比例系数，用像素表示的距离可以被转化成用毫米(或者平方毫米、毫米的倍数)来表示。人们倾向于利用刺绣机头所打的孔之间的像素距离来进行操作。图像获取装置为进行这种转化并不强制要求特殊的校准。如果这个距离与刺绣和切割/雕刻程序预先设定的距离不一致，控制装置有能力修正激光束相对于刺绣针的位置。人们可以利用刺绣机头所打的孔之间的距离来当作一种内部校准。如果孔之间的距离与刺绣程序预先设定的名义上的距离不一致，这个错误将被传到激光发生器。通过使用这些孔作为内部校准，即使激光束并未能完美工作，激光束的位置相对于针的位置最终还是能被准确控制。为得到激光和刺绣针两者的准确的相对位置，理论上来说移动刺绣机头/刺绣针相对于激光的位置或者反之，其实是没有区别的。如今最可行的解决方法是移动激光。当然，此专利技术的理念可以被应用到其他的系统，比如工作平台不可移动但刺绣机头可以在刺绣过程中在工作平台的X和Y坐标轴方向移动的系统。为了移动刺绣机头，可以考虑其他的方法，比如引导系统。在这个系统里刺绣机头被放在一根长杆上，长杆可以沿着工作平台的X坐标轴方向移动，而且长杆还可以被安放在带有相应引导的框架上，沿着工作平台的Y坐标轴可以移动。还可以想象的是由机器人手臂控制刺绣机头的移动。X和Y坐标轴可以被理解成笛卡尔坐标参照系的坐标，这个参照系由两条直线垂直交叉于一点即坐标原点构成，从而限定了工作平台。有利的是，基材可以是从多种材料中选择，包括合成纤维、人造纤维、天然纤维或这些纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统(10)，其包含：一个或多个工作平台(18)，由x和y坐标界定，用于固定待切割和待刺绣的基材，其中所述一个或多个工作平台按照指定方式在x和y坐标方向上移动；一个或多个刺绣机头(14)，带各自的刺绣针；至少一个激光切割和雕刻装置(12)，其中激光束位置在所述一个或多个工作平台(18)的x和y坐标上调整；一个控制装置，用于控制所述一个或多个刺绣机头(14)和所述一个或多个工作平台(18)根据所述控制装置储存的刺绣程序在所述基材上刺绣，并且用于控制所述至少一个的激光切割和雕刻装置(12)根据所述控制装置储存的切割和/或雕刻程序在所述基材上切割和/或雕刻，其特征在于，此系统还包含：一个图形获取装置(32)，用于获取至少为二维的第一个基准标记(36)的图像，通过所述一个或多个刺绣机头(14)的针实施获取；获取至少为二维的第二个基准标记(38)的图像，通过所述至少一个的激光切割和雕刻装置(12)的激光束实施获取，实施获取的位置在一个可激光切割和/或雕刻、可刺绣的支架上，所述支架布置在所述一个或多个工作平台(18)上，所述控制装置包含了执行基准标记的程序；配置电子校准装置，用于处理已获取的所述基准标记(36，38)的相关数据，便于根据所述第一个基准标记(36)和所述第二个基准标记(38)在图像中的距离计算基准标记的实际距离，从而确定所述针和所述激光束在所述一个或多个工作平台(18)上的操作点；所述电子校准装置与所述控制装置之间的通信装置；其中，配置所述电子校准装置，用于将所述实际距离的相关数据传输给所述控制装置；其中，配置所述控制装置，用于单独命令所述激光切割和雕刻装置(12)根据所述实际距离进行定位，以及单独命令所述激光切割和雕刻装置(12)和所述激光束根据所述针的所述操作点移动至预期位置。...

【技术特征摘要】
2015.11.12 IT 1020150000721491.一种自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统(10)，其包含：一个或多个工作平台(18)，由x和y坐标界定，用于固定待切割和待刺绣的基材，其中所述一个或多个工作平台按照指定方式在x和y坐标方向上移动；一个或多个刺绣机头(14)，带各自的刺绣针；至少一个激光切割和雕刻装置(12)，其中激光束位置在所述一个或多个工作平台(18)的x和y坐标上调整；一个控制装置，用于控制所述一个或多个刺绣机头(14)和所述一个或多个工作平台(18)根据所述控制装置储存的刺绣程序在所述基材上刺绣，并且用于控制所述至少一个的激光切割和雕刻装置(12)根据所述控制装置储存的切割和/或雕刻程序在所述基材上切割和/或雕刻，其特征在于，此系统还包含：一个图形获取装置(32)，用于获取至少为二维的第一个基准标记(36)的图像，通过所述一个或多个刺绣机头(14)的针实施获取；获取至少为二维的第二个基准标记(38)的图像，通过所述至少一个的激光切割和雕刻装置(12)的激光束实施获取，实施获取的位置在一个可激光切割和/或雕刻、可刺绣的支架上，所述支架布置在所述一个或多个工作平台(18)上，所述控制装置包含了执行基准标记的程序；配置电子校准装置，用于处理已获取的所述基准标记(36，38)的相关数据，便于根据所述第一个基准标记(36)和所述第二个基准标记(38)在图像中的距离计算基准标记的实际距离，从而确定所述针和所述激光束在所述一个或多个工作平台(18)上的操作点；所述电子校准装置与所述控制装置之间的通信装置；其中，配置所述电子校准装置，用于将所述实际距离的相关数据传输给所述控制装置；其中，配置所述控制装置，用于单独命令所述激光切割和雕刻装置(12)根据所述实际距离进行定位，以及单独命令所述激光切割和雕刻装置(12)和所述激光束根据所述针的所述操作点移动至预期位置。2.根据权利要求1所述的自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统(10)，其特征在于，图像获取装置无需校准。3.根据权利要求1或2所述的自动电控组合式激光切割和雕刻、刺绣系统(10)，其特征在于，所述第一个基准标记(36)由所述针在所述可激光切割和/或雕刻、可刺绣的支架上打出的孔体现，采用十字形布置方式，且所述第二个基准标记(38)由所述激光切割和雕刻装置(12)划出的切割线或雕刻线体现，采用十字形布置方式。4.根据前述任一权利要求所述的自动电控组合式...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾科莫·巴蒂斯通，阿里戈·巴蒂斯通，
申请(专利权)人：GMI股份责任有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT