确定切割机用切割刀片的导向点处的机械作用扭矩分量的方法技术

本发明专利技术涉及一种确定切割机用切割刀片(L)的导向点处的机械作用扭矩分量的方法，该切割刀片被导引进切割机的切割头的压脚(P)中。该方法包括：在压脚上定位五分量测力计，其中五分量测力计包括能够确定切割刀片的正面力、横向力、滚转力矩、俯仰力矩、以及偏航力矩的多个传感器；建立测力计的标定矩阵；基于从传感器和标定矩阵获得的测量值，确定切割刀片在三维上所受的力。上所受的力。上所受的力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定切割机用切割刀片的导向点处的机械作用扭矩分量的方法


[0001]本专利技术涉及通过振动刀片，对以单层或者叠层形式放置在切割台上的柔性材料进行自动切割的通用领域。更具体地，本专利技术涉及一种确定这种切割刀片的导向点处的机械作用扭矩分量的方法。

技术介绍

[0002]本专利技术的一个应用领域是柔性纺织或者非纺织材料(如皮革)中零部件的自动切割，特别是在服装，家具或者汽车内饰产业中。
[0003]一种已知的用于在柔性材料中自动切割零部件的方法包括：以单层或者叠层形成床垫状的形式将材料放置在在切割台的固定或移动的切割支架上，并通过在切割台的切割支架上方移动的切割头来切割零部件。特别地，该切割头带有振动钢刀片，该振动钢刀片在垂直其刀刃的方向上振动以切割材料。
[0004]在这种垂直振动和切割材料的过程中，切割刀片会受到许多影响零件的切割边缘的质量的力的作用。特别是，这些力对切割质量和在材料的整个高度上的切割零件的几何形状都有直接影响，尤其当材料以叠层形成时。
[0005]此外，为了能够作用于刀片的切割参数和方向，应当尽可能地了解切割刀片所承受的应变。
[0006]为此，已知可将弯曲传感器定位在切割头的压脚上。以这种方式，该传感器能够收集到与切割刀片的横向弯曲相关的数据，从而作用于刀片的切割参数和方向，以对其进行校正。例如，可以参考以Morgan Tecnica的名义提出的专利申请IT 102017000023745。
[0007]然而，这些数据并不充分，也没有考虑到切割刀片所承受的所有力。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的是提供一种用于确定切割刀片所承受的所有力的方法，以便能够实现对切割更精细和更自主的控制。
[0009]根据本专利技术，上述目的是通过一种确定切割机用切割刀片的导向点处的机械作用扭矩分量的方法来实现的，所述切割刀片被导引进切割机的切割头的压脚中。所述方法包括：
[0010]在所述压脚上定位六分量测力计，所述六分量测力计包括用于确定所述切割刀片的正面力、横向力、滚转力矩、俯仰力矩以及偏航力矩的多个传感器；
[0011]建立所述测力计的标定矩阵；以及
[0012]基于由所述传感器和所述标定矩阵获得的测量值，确定所述切割刀片在三维上承受的力。
[0013]本专利技术提供的方法的特征在于，可以基于安装在切割头的压脚中的测力计来确定刀片在三维方向上受到的力。具体来说，可以确定出刀片在导向点处的机械作用扭矩的六
个分量中的五个，即：正面力、横向力、滚转力矩、俯仰力矩、以及偏航力矩(不包括沿刀片主轴的力)。如此，基于这些数据，可以确保实现对切割参数特别精准和自主的控制，从而修正缺陷。
[0014]所述建立所述测力计的标定矩阵的步骤优选地包括：建立所述测力计的所述传感器在多种理论应变下的理论标定矩阵，作为所述测力计的六个分量的函数。
[0015]所述建立所述测力计的标定矩阵的步骤而且优选地进一步包括：基于所述测力计的所述传感器的所述理论标定矩阵和实际响应测量值，计算所述测力计的所述传感器在多种实际应变下的响应矩阵，作为所述测力计的六个分量的函数。
[0016]所述测力计的所述传感器的所述响应矩阵是通过线性优化方法计算得到的。
[0017]在一个实施例中，所述测力计包括安装在所述压脚中并围绕所述切割刀片的纵轴分布的三个三轴压电传感器。
[0018]在第二实施例中，所述测力计包括至少三个、优选六个耦合应变片桥，它们安装在所述压脚的臂上并围绕所述切割刀片的纵轴规则地分布，以形成至少三个、优选六个全桥。
[0019]在第三实施例中，所述测力计包括至少五个安装在所述压脚中的解耦应变片全桥。
[0020]无论在哪个实施例中，所述测力计的所述传感器的所述测量值的传输可以通过无接触或者有线的方式进行。
附图说明
[0021]图1是示出根据本专利技术的方法实施的第一实施例的示意图；
[0022]图2是示出根据本专利技术的方法实施的第二实施例的示意图；
[0023]图3是示出根据本专利技术的方法实施的第三实施例的示意图。
具体实施方式
[0024]本专利技术适用于在具有单层或叠层形式的柔性材料中零件的自动切割。
[0025]这样的切割操作通常是由配备有水平切割支架的切割机来执行，其中待切割柔性材料被放置在水平切割支架上。
[0026]带有振动刀片的切割头被安装在龙门架上，在切割头沿龙门架移动的同时，龙门架也沿切割支架移动，以便能够沿循由切割软件计算出的多种切割路线。
[0027]通常，如图1所示，压脚安装在切割头的下部，以便在切割过程中向位于其切割支架上的柔性材料施加受控力，该压脚的位置可以根据被放置在切割支架上的柔性材料的高度来调节。因此，压脚可以使得切割刀片的导向尽可能地靠近柔性材料。
[0028]本专利技术提出了一种确定这种切割刀片的导向点处的机械作用扭矩分量的方法。
[0029]根据本专利技术的方法可以有若干种可选实施方案。
[0030]根据图1中示意性示出的实施例可知，该方法设想将五分量压电测力计定位在切割头的压脚P上。
[0031]更具体地，该压电测力计包括安装在压脚P上的三个三轴压电传感器1至3，优选地，三个三轴压电传感器1至3围绕切割刀片L的纵轴Z规则地分布。
[0032]压电传感器1至3有利地与测力计的中心等距且间隔120
°
分布。如图1所示，压电传
感器1至3的Z轴(分别为Z1，Z2和Z3)朝向下方(即朝向切割支架)，它们的Y轴(分别为Y1，Y2和Y3)朝向测力计的外侧以便于电缆通过，并且它们的X轴(分别为X1，X2和X3)与测力计的半径平行。
[0033]这种布置使得传感器能够很好地结合在压脚的环境中，同时保证了传感器具有良好的刚性。
[0034]上板(图1未示出)靠近结合在压脚中的测力计。该上板中具有供螺钉通过的孔，螺钉能够通过挤压压脚的上板和底部之间的传感器，使得传感器产生偏置。
[0035]根据本专利技术的方法的用于确定切割刀片在3D上的受力的第一步，是对这样安装在压脚上的压电测力计进行标定。
[0036]该标定包括建立标定矩阵，该标定矩阵使得能够将压电传感器1至3发送的多个测量电压解释为机械力。
[0037]首先，应当创建对传感器的方向和几何形状敏感的理论标定矩阵或者整体标定矩阵。然后，应当对该理论标定矩阵进行细化以得出与实际标定矩阵对应的响应矩阵。
[0038]对理论标定矩阵的考虑是在假设所有的几何形状都是完美且没有缺陷的情况下，按照理想的轴线定位进行的。对三个三轴传感器在空间(X,Y,Z)中的定位进行表示是有用的，以便于表示出附加在这三个传感器上的机械作用的扭矩。
[0039]每个传感器i的中心Oi上都附加有一个正交参考坐标系(xi,yi,zi)。因此，Oi处机械作用的扭矩可以被写为：
[0040][数学公式1][0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定切割机用切割刀片(L)的导向点处的机械作用扭矩分量的方法，所述刀片被导引进所述切割机的切割头的压脚(P；P
’
；P”)中，所述方法包括：在所述压脚上定位五分量测力计，所述五分量测力计包括能够确定所述切割刀片的正面力、横向力、滚转力矩、俯仰力矩以及偏航力矩的多个传感器；建立所述测力计的标定矩阵；以及基于由所述传感器和所述标定矩阵获得的测量值，确定所述切割刀片在三维上承受的力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述建立所述测力计的标定矩阵的步骤包括：建立所述测力计的所述传感器在多种理论应变下的理论标定矩阵，作为所述测力计的六个分量的函数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述建立所述测力计的标定矩阵的步骤进一步包括：基于所述测力计的所述传感器的所述理论标定矩阵和实际响应测量值，计算所述测力计的所述传感器在多种实际应变下的响应矩阵，作为所述测力计的六个分量的函数。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪迪埃，
申请(专利权)人：阿姆法洛尔公司波尔多大学波尔多综合理工学院国家科学研究中心国立高等艺术学院，
类型：发明
国别省市：