數字切割系統的真空夾持器的夾持器頭部的改進操縱技術方案

本發明專利技術涉及數字切割系統的真空夾持器的夾持器頭部的改進操縱。切割系統包括數字切割機和夾持器。數字切割機構建成根據切割設計切割片材的一部分，該切割部分具有特定路徑。夾持器構建成從片材拾取切割部分并包括頭部和移動設備。頭部設置有多個機動運動自由度。頭部包括具有已知幾何布置的多個抽吸點，抽吸點布置限定平均網格間距。方法包括執行確定夾持姿勢的優化算法，頭部以夾持姿勢夾持切割部分。優化算法編程為將以夾持姿勢放在切割部分上的面向切割部分的抽吸點的數量最大化。優化算法對以下項進行優化：用于夾持姿勢的航向角候選項；和夾持姿勢的橫向位置候選項；并且優化算法將所確定的夾持姿勢作為輸出數據提供。化算法將所確定的夾持姿勢作為輸出數據提供。化算法將所確定的夾持姿勢作為輸出數據提供。

【技術實現步驟摘要】
數字切割系統的真空夾持器的夾持器頭部的改進操縱


[0001]本專利技術涉及一種包括切割機器和真空夾持器的數字切割系統，該真空夾持器被設計成從切割機器的工作臺移除已經從片材切割出的切割部分。

技術介紹

[0002]為了進行切割，可以將材料片材(諸如皮革或紙板)放置在數字切割機的工作平面上。數字切割機可以根據切割設計切割出片材的一部分，因此，切割部分具有期望的特定形狀，其邊界線具有特定路徑。工作平面可以限定x方向和y方向。
[0003]例如在文獻EP1385674B1、EP2488333B1、EP3260255A1、WO2018184677A1和EP3488983A1中描述了通用切割機器。這樣的切割機器(或數字切割機)具有工作表面和工作組，所述工作表面被設計成接收一個或更多個待切割對象，所述工作組被以可移動的方式布置在所述工作表面上方并具有用于切割位于所述工作表面上的對象的刀片或另一切割裝置。此外，攝像機單元可以被以以下這種方式相對于工作表面(特別是在該工作表面上方)布置，使得攝像機單元的視場包括該工作表面的至少一部分。基于在攝像機的圖像中光學配準特征的位置或待切割片材上的印刷設計的識別，然后可以根據所選擇的切割指令來限定切割路徑(該切割路徑可能已經針對在待切割材料片材中出現的二維失真進行了補償)。
[0004]為了從工作平面自動移除切割部分，已知使用真空夾持器。這種夾持器通常被設計成從片材拾取切割部分，該夾持器具有夾持器頭部和移動設備，特別是夾持器臂，使得該夾持器頭部具有多個機動運動(motorized movement)自由度。機動運動通常至少包括在平行于片材的平面中的可變航向角(Ψ)和可變橫向位置(x位置和y位置)，但還可以包括附加的自由度。特別地，夾持器臂可以根據任何期望的姿勢定位在特定運動體積內，即，其可以根據任何期望的位置(具有三個平移運動度，例如x位置、y位置和z位置)和任何期望的取向(例如，航向角、俯仰角和滾動角)定位在所述體積內。此外，該夾持器頭部可以包括具有已知幾何布置的多個抽吸點。
[0005]例如在DE68903694T2、DE69008874T2、EP0348311B1、EP2720838B1和EP2911963B1中示例性地描述了根據現有技術的抽吸/真空夾持裝置。
[0006]為了拾取切割部分，已知將夾持器頭部(以夾持姿勢)定位在切割部分上方和切割部分上，使得切割部分被夾持器頭部的抽吸點的布置所覆蓋。例如，抓持器頭部可以以下這樣的夾持姿勢定位，即：使得抽吸點布置的中心或多或少地位于該切割部分的中心點上方和該中心點上。因此，為了確定夾持姿勢，根據現有技術，可以計算切割部分的中心點，并且夾持器頭部可以(根據夾持姿勢)被定位成使其中心被定位在切割部分的中心點上方和該中心點上。另選地，根據現有技術的方法，可以確定該切割部分在x方向上的最大范圍的中間x坐標以及該切割部分在y方向上的最大范圍的中間y坐標，并且該矩形夾持器頭部可以例如被定位成使得其頭部長度的中心與該中間x坐標重合并且其頭部寬度的中心與該中間y坐標重合。

技術實現思路

[0007]本專利技術的目的是改進利用抽吸夾持器從數字切割機的工作平面拾取切割部分的過程。其中，特別地，切割系統(即包括切割機和夾持器)的建造工作和物理結構受到的影響應盡可能小。
[0008]本專利技術涉及一種如下限定的用于切割系統的計算機實現的方法。
[0009]該切割系統包括數字切割機，該數字切割機用于根據切割設計來切割片材的一部分(即，從材料片材切割出多個部分)，該切割部分(即，已經被切出來的部分)然后具有其邊界線的特定路徑。
[0010]切割系統還包括用于從片材拾取切割部分的夾持器。該夾持器包括夾持器頭部和移動設備，例如夾持器臂，使得該夾持器頭部具有多個機動運動自由度。其中，至少以下移動性通過該移動設備提供以利用夾持器頭部采用特定夾持姿勢：
[0011]?
在平行于片材的平面中的可變橫向位置(即可變x位置和y位置，表示在平行于片材的平面中的兩個線性獨立方向上的平移移動性，如在平行于片材的平面中的兩個正交方向，例如命名為x方向和y方向)；和/或
[0012]?
可變航向角(Ψ)，表示在平行于片材的平面中的旋轉移動性。
[0013]該夾持器頭部還包括多個抽吸點，該多個抽吸點具有已知幾何布置，使得多個抽吸點中的每一者的幾何布置是已知的(該多個抽吸點的已知布置在下文中被稱為“抽吸點布置”)，所述抽吸點布置限定平均網格間距。
[0014]根據本專利技術的思想，關于將由夾持器頭部采用以夾持切割部分的夾持姿勢的優化是以以下目標來執行的，即：使得抽吸點布置的以夾持姿勢放在切割部分上并因此能夠作用在切割部分上的抽吸點的數量最大化。通過以以下這樣的方式確定和設置夾持姿勢，即：使得以夾持姿勢(即，當采用夾持姿勢時)將放在切割部分上并由此能夠作用在切割部分上的抽吸點的數量最大化，可以增加切割部分上的夾持力和夾持穩定性(即，當拾取切割部分并將其從切割機的工作表面運送到收集位置時)。
[0015]為此，更詳細地，用于上述切割系統的計算機實現的方法包括：
[0016]步驟A)執行用于確定并設置夾持姿勢的優化算法，切割部分將被夾持器頭部以該夾持姿勢夾持，所述優化算法被編程為使得抽吸點布置的將以所述夾持姿勢放在所述切割部分上的面向切割部分的抽吸點的數量最大化，其中，根據本專利技術，所述優化算法在考慮/利用以下數據的情況下：
[0017]?
第一輸入數據，該第一輸入數據始終表示切割部分的邊界線的完整特定路徑；以及
[0018]?
第二輸入數據，該第二輸入數據與已知幾何布置(即，夾持器頭部的抽吸點布置的多個抽吸點的已知幾何布置)有關，
[0019]對以下項進行優化：
[0020]?
用于夾持姿勢的航向角候選項(Ψ)，該航向角候選項在始終遍及至少90
°
延伸的范圍內、特別是始終遍及至少180
°
延伸的范圍內、更特別是始終遍及360
°
延伸的范圍內；和/或
[0021]?
用于夾持姿勢的橫向位置候選項，在亞平均網格間距范圍內，即具有亞平均網格間距分辨率。
[0022]步驟B)提供所確定的夾持姿勢作為輸出數據。
[0023]如上所述，通過以使得面向切割部分的抽吸點的數量最大化的方式來設置夾持姿勢，可以增加切割部分上的夾持力和夾持穩定性。因此，可以改進利用抽吸夾持器從數字切割機的工作平面拾取切割部分的過程，特別是幾乎不需要或甚至不需要影響或重新構造切割系統(即，包括切割機和夾持器)的構建工作和物理結構。
[0024]根據本專利技術的另一方面，作為始終表示切割部分的邊界線的完整特定路徑的第一輸入數據，可以例如使用切割設計數據本身(即，關于待切割部分的期望設計的設計數據)，但是也可以使用始終表示在切割過程期間由切割工具采取的完整路徑的其它數據。例如，一些切割機以以下方式布置有攝像機單元(特別是本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于切割系統的計算機實現的方法，所述切割系統至少包括：
?
數字切割機，所述數字切割機用于根據切割設計來切割片材的一部分，切割部分具有其邊界線的特定路徑；以及
?
夾持器，所述夾持器用于從所述片材拾取所述切割部分，所述夾持器包括夾持器頭部和移動設備，特別是夾持器臂，使得所述夾持器頭部被設置有多個機動運動自由度，所述多個機動運動自由度至少包括在平行于所述片材的平面中的可變橫向位置即x位置和y位置和/或可變航向角(Ψ)，所述夾持器頭部包括具有已知幾何布置的多個抽吸點，抽吸點的所述已知幾何布置限定平均網格間距，其特征在于，所述方法包括：
?
執行用于確定夾持姿勢的優化算法，所述切割部分將被所述夾持器頭部以所述夾持姿勢夾持，所述優化算法被編程以使得將以所述夾持姿勢放在所述切割部分上的面向切割部分的抽吸點的數量最大化，所述優化算法在利用以下數據的情況下：o第一輸入數據，所述第一輸入數據始終表示所述切割部分的所述邊界線的完整特定路徑；以及o第二輸入數據，所述第二輸入數據與所述已知幾何布置有關，對以下項中的至少一者進行優化：o用于所述夾持姿勢的航向角候選項(Ψ)，該航向角候選項在始終遍及至少90
°
延伸的范圍內；以及o用于所述夾持姿勢的橫向位置候選項，該橫向位置候選項在亞平均網格間距范圍內；以及
?
提供所確定的夾持姿勢作為輸出數據。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述可變橫向位置是所述夾持器頭部在平行于所述片材的所述平面中的可變x位置和可變y位置，并且所述優化算法：
?
在亞平均網格間距范圍內，特別是以至少毫米的分辨率，對用于所述夾持姿勢的x位置候選項和y位置候選項進行優化。3.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，與所述已知幾何布置有關的所述第二輸入數據包括關于所述多個抽吸點中的每一者在所述抽吸點布置內的幾何定位的知識，特別是其中，所述抽吸點布置具有矩陣形式，在該矩陣形式中，所述抽吸點的固定定位形成規則的矩形網格，在所述矩形網格的延伸方向上具有恒定的網格間距，所述恒定的網格間距因此形成所述平均網格間距。4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述優化算法：
?
以至少5度的分辨率或更高的分辨率，對在始終遍及至少90
°
延伸的范圍內、特別是在始終遍及至少180
°
延伸的范圍內、更特別是在遍及360
°
延伸的范圍內的用于所述夾持姿勢的航向角候選項進行優化。5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述優化算法：
?
以亞平均網格間距分辨率，始終在所述夾持器頭部的機動運動的整個可用范圍上進行優化，所述整個可用范圍包括所述多個機動運動自由度中的所有可用自由度。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述已知幾何布置形成不規則圖案，
在該不規則圖案中，所述抽吸點的固定定位呈不規則分布的形式，其中，每對直接相鄰的抽吸點之間的平均間距形成所述平均網格間距。7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中：
?
所述多個抽吸點具有已知單獨物理特性，所述已知單獨物理特性包括點直徑和抽吸強度中的至少一者，并且
?
作為進一步的優化目標，所述優化算法被編程為：o使得由以所述夾持姿勢覆蓋所述切割部分的面向切割部分的抽吸點在所述切...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S，
申請(專利權)人：速特系統技術股份公司，
類型：發明
國別省市：