[实用新型]软材料二维不规则外形的识别与修整装置

说明书

本实用新型公开了软材料二维不规则外形的识别与修整装置，本实用新型的装置能够将被修整材料展平在机器传送带上，对其外形轮廓及表面状况进行二维视觉识别，用水刀对材料外形进行自动修整切割，修整后的材料自动返回上料位置附近；机器配置自主研发的专用程序控制，替代人眼、人手，获取边缘信息（形状、孔洞、表面疤痕等）、计算切割路径、从视觉识别到确定修整轨迹、再到修整加工、再返回上料位置，全部过程自动完成，并且，前一件材料被加工的同时间段内，后一件材料的视觉识别、加工轨迹计算在线并行计算，提高效率。

技术领域

本发明属于软材料外边缘修整技术领域，具体涉及软材料二维不规则外形的识别与修整装置。

背景技术

本发明涉及利用水刀对外形不规则的软材料外边缘进行修整，特别是对牛羊等大型动物皮革外形自动识别、修整，适用的加工对象是所谓“软材料”，“软材料”没有严格的科学定义，本发明限定其为：在没有底部支撑的部位，由于自身重力作用，能向下发生变形的薄片类固体材料。主要是指如布匹、皮革、纤维、薄膜等面积与厚度相对比值大、柔性大、硬度低的材料类型。

生产中经常需要对这些材料的边缘进行修整，当它们的边缘呈现无规则变化的时候，其修整较为复杂。以皮革为典型代表，从毛皮到成品皮的制造过程中，一般都需要对皮革外形进行多次修整，去除其外边缘处各种缺陷，使其满足后续的加工工艺要求、使用要求以及人们对动物皮革的形状心理期望。由于皮革外形不规则，在外边缘处还可能存在各种缺陷（如孔洞、疤痕、松散、重叠等），且每一张皮革的外形都互不相同。因此，修剪时需要具体边缘情况确定方案。目前皮革生产商主要采用人工修剪，即通过人眼判断外形走向、识别皮革边缘存在的缺陷，根据操作人员的经验，利用剪刀对皮革进行手工修剪。

材料的边缘修整，目的是去除边缘不符要求的部分材料，属于切割范畴，但是不同于一般的裁剪分割。一般的薄片类材料裁剪分割，目的是切割分片，目前很多行业已经采用机器逐步取代传统的手工操作，对软材料进行自动排样、裁剪，如布匹、皮革加工领域，使用计算机控制的软材料自动裁剪系统，能够根据设计好的排样图，由电脑控制裁剪头自动裁剪材料，并且功能越来越强，广泛用于服装、汽车座椅与内饰件和家具等行业。这类裁剪机器适用于把大件的材料裁剪为各种形状的小件裁片。但是用于修整材料的不规则边缘，需要把边缘修整作为裁剪排样的一种特殊情况进行处理，视觉扫描后，需要人工编辑图形、修改切割方案，工序复杂，效率十分低下，远低于人工修剪，大批量生产中没有实际意义。

另外，目前裁剪机多数使用激光器作裁剪头，切割时会产生有害物质或对材料产生破坏，特别是切割动物皮革这类材料，采用激光类型的高温方式，容易引起蛋白烧结，既破坏边缘材料状态又产生有害气体。

水刀，本名高压水射流切割技术，是近年来新兴的安全、环保切割方式，以高压水为刀，可以对任何材料进行任意曲线的切割加工。切割时材料无热效应，不产生高温（属于冷态切割），也不产生有害物质，安全、环保。目前主要用于切割难加工材料或易燃易爆场合。水刀用于切割一般坚硬固体，如陶瓷,石材,玻璃,金属等，切割行进速度较为缓慢。但用于切割软材料，切割行进速度可以很高，理论上可达到百米/分钟的数量级。

此外，在普通的工业切割手段中，只有水切割属于冷态切割，利用水射流的动能对金属进行切削而达到切割目的，切割过程中无化学变化，对切割材质理化性能无影响、无热变形、切缝窄、精度高、切面光洁。对切割时需要避免或最好不产生高温的情况而言，采用水刀切割软材料应该是适用性较好的方式。

水刀由于自身特点，在具体的使用场合，还存在各种技术难点，制约了它的普及利用。比如如何提高切割行进速度，使之达到数十米/分钟这样的数量级，采用一般水刀机器结构，目前无法满足这个要求；再比如水对被切割材料的浸泡，以及排水与支撑的矛盾问题等等。本发明解决了水刀在软材料修整边缘时遇到的主要技术难题，用水刀这种切割工具很好地实现了对一般软材料的不规则外形修整。

发明内容