基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备与流程

1.本发明实施例涉及户外针织品制造技术领域，尤其涉及一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备。


背景技术：

2.当前，随着生活水平的不断提高，越来越多的人选择进行户外旅行及运动，由此催生了大量户外用品的消费需求，各种户外用品在制造过程中首先要根据相应需求对原始材料进行分割。传统分割方式依赖有经验的工人对原始材料进行手工分割，这需要耗费大量人力物力，且工人在疲劳时容易产生失误，导致面料被误分割，造成物资的浪费。相关技术采用机器切刀进行分割，虽然避免了人工误分割情况的发生，但是简单的机器切刀还无法做到精确对缝，分割出来的原始材料面积大小不一，造成原始材料分割后的面积缺失或面积冗余的情况时有发生，这种情况在对非直线线形进行分割时尤为明显。因此，开发一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备。
4.第一方面，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，包括：根据原始材料的待分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。
5.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述构建切刀在第二水平面上的受控模型，包括：其中，x为切刀在第二水平面上的横坐标；y为切刀在第二水平面上的纵坐标；v为切刀在第二水平面上的移动速度；为切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为所述夹角控制量；为相对时长求导数；cos为余弦函数；sin为正弦函数。
6.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性，包括：约束条件：
其中，所述约束条件表示切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，由所述约束条件得到所述受控模型是全局可控的，即对任意的第一状态及第二状态，存在控制器使所述受控模型从第一状态运动至第二状态；其中，为第一状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第一状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第一状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为第二状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第二状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第二状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角。
7.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，包括：其中，为夹角控制量的调整系数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x和y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的一次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的一次偏导数。
8.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述确定夹角控制量的调整系数，包括：其中，为投影边缘曲线的函数表示；为第一调整因子；为第二调整因子。
9.在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述第一调整因子的取值与所述第二调整因子的取值之比保持在2比3。
10.第二方面，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制系统，包括：边缘曲线提取器，用于在第一水平面上提取原始材料的边缘曲线；边缘曲线投影器，用于将边缘曲线沿竖直方向投影至切刀所在的第二水平面；切刀，用于对原始材料进行切割；切刀受控模型构建器，用于构建切刀在第二水平面上的受控模型；切刀夹角控制器，用于得到调整夹角控制量并对切刀夹角进行控制；切刀速度控制器，用于控制切刀切割原始材料的前进速度；切刀竖直方向移动控制器，用于控制切刀沿竖直方向降低高度至第一水平面或抬升高度至第二水平面；中央处理单元，用于实现如前述任一方法实施例所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。
11.第三方面，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，包括：第一主模块，用于实现根据原始材料的分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；第二主模块，用于实现将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；第三主模块，用于实现构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；第四主
模块，用于实现若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；第五主模块，用于实现采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。
12.第四方面，本发明的实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。
13.第五方面，本发明的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。
14.本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备，在第一水平面提取原始材料的边缘曲线并投影至切刀所在的第二水平面，构建切刀受控模型并确定调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，待误差为零后则对原始材料进行切割，可以实现对各种形状边缘曲线的原始材料进行自动化切割，不但避免了对人工经验的依赖，而且确保了对原始材料边缘曲线的精确切割，减少了资源浪费，降低了生产成本。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法流程示意图；图2为本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置结构示意图；图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图；图4为本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制系统结构示意图；图5为本发明实施例提供的原始材料边缘曲线为直线的切割效果示意图；图6为本发明实施例提供的原始材料边缘曲线为椭圆线的切割效果示意图。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，
本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
18.本发明实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，参见图1，该方法包括：根据原始材料的待分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。
19.需要说明的是，第二水平面上的x轴方向为水平横向，则相应的y轴方向为竖直纵向。切刀在受控过程中要有一个渐进靠近投影边缘曲线的过程，如果直接在原始材料所在的第一水平面（真实水平面）上启动切刀并对其进行控制，则切刀在靠近原始材料的边缘曲线的过程中必然会对原始材料造成非期望切割，从而造成原始材料的损坏。因此，在受控开始阶段，切刀与原始材料应当处于不同高度的水平面，即切刀处于高度更高的第二水平面（虚拟水平面），在第二水平面上当切刀受控无误差贴近投影边缘曲线后，就可以确定切刀已经精确切割原始材料的边缘曲线（由于竖直投影的效果，边缘曲线与投影边缘曲线的形状及长度是相同的），此时仅仅需要降低切刀的高度至第一水平面（即原始材料所在的真实水平面），即可对原始材料按照其边缘曲线进行精确切割。
20.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述构建切刀在第二水平面上的受控模型，包括：其中，x为切刀在第二水平面上的横坐标；y为切刀在第二水平面上的纵坐标；v为切刀在第二水平面上的移动速度；为切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为所述夹角控制量；为相对时长求导数；cos为余弦函数；sin为正弦函数。
21.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性，包括：约束条件：其中，所述约束条件表示切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，由所述约束条件得到所述受控模型是全局可控的，即对任意的第一状态及第二状态，存在控制器使所述受控模型从第一状态运动至第二状态；其中，为第一状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第一状
态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第一状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为第二状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第二状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第二状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角。
22.具体的，约束条件的物理意义为切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，通过控制理论的相关证明手段可以证明该约束条件是非完整约束，非完整约束是不减少受控模型的自由度（即全局可控）。
23.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，包括：其中，为夹角控制量的调整系数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x和y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的一次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的一次偏导数。
24.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述确定夹角控制量的调整系数，包括：其中，为投影边缘曲线的函数表示；为第一调整因子；为第二调整因子。
25.基于上述方法实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，所述第一调整因子的取值与所述第二调整因子的取值之比保持在2比3。具体的，第一调整因子的取值与所述第二调整因子的取值可以为（2,3）、（4,6）、（6,9）或（12,18）。
26.在另一实施例中，切刀在第二水平面上的移动速度v可以设定为1.5厘米每秒，第一调整因子设定为8，第二调整因子设定为12，分别对边缘曲线为直线和椭圆线的原始材料进行切割。参见图5，切刀初始位于第一起点a处，在控制器的控制下经过不断调整最终渐进贴合在直线501上（即原始材料的边缘曲线）；参见图6，切刀初始位于第二起点b处，在控制器的控制下经过不断调整最终渐进贴合在椭圆线601上（即原始材料的边缘曲线）。需要说明的是，任何其他形状的边缘曲线本发明提供的技术方案中的切刀均能进行精确切割，只要能够确定或分段确定投影边缘曲线的函数表示即可，类似技术方案均在本发明的保护范围之内。
27.本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，在第一水平面提取原始材料的边缘曲线并投影至切刀所在的第二水平面，构建切刀受控模型并确定调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，待误差为零后则对原始材料进行切割，可以实现对各种形状边缘曲线的原始材料进行自动化切割，不但
避免了对人工经验的依赖，而且确保了对原始材料边缘曲线的精确切割，减少了资源浪费，降低了生产成本。
28.本发明实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制系统，参见图4，该系统包括：边缘曲线提取器，用于在第一水平面上提取原始材料的边缘曲线；边缘曲线投影器，用于将边缘曲线沿竖直方向投影至切刀所在的第二水平面；切刀，用于对原始材料进行切割；切刀受控模型构建器，用于构建切刀在第二水平面上的受控模型；切刀夹角控制器，用于得到调整夹角控制量并对切刀夹角进行控制；切刀速度控制器，用于控制切刀切割原始材料的前进速度；切刀竖直方向移动控制器，用于控制切刀沿竖直方向降低高度至第一水平面或抬升高度至第二水平面；中央处理单元，用于实现如前述任一方法实施例所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。
29.本发明各个实施例的实现基础是通过具有处理器功能的设备进行程序化的处理实现的。因此在工程实际中，可以将本发明各个实施例的技术方案及其功能封装成各种模块。基于这种现实情况，在上述各实施例的基础上，本发明的实施例提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，该装置用于执行上述方法实施例中的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。参见图2，该装置包括：第一主模块，用于实现根据原始材料的分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；第二主模块，用于实现将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；第三主模块，用于实现构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；第四主模块，用于实现若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；第五主模块，用于实现采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。
30.本发明实施例提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，采用图2中的若干模块，在第一水平面提取原始材料的边缘曲线并投影至切刀所在的第二水平面，构建切刀受控模型并确定调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，待误差为零后则对原始材料进行切割，可以实现对各种形状边缘曲线的原始材料进行自动化切割，不但避免了对人工经验的依赖，而且确保了对原始材料边缘曲线的精确切割，减少了资源浪费，降低了生产成本。
31.需要说明的是，本发明提供的装置实施例中的装置，除了可以用于实现上述方法实施例中的方法外，还可以用于实现本发明提供的其他方法实施例中的方法，区别仅仅在于设置相应的功能模块，其原理与本发明提供的上述装置实施例的原理基本相同，只要本领域技术人员在上述装置实施例的基础上，参考其他方法实施例中的具体技术方案，通过组合技术特征获得相应的技术手段，以及由这些技术手段构成的技术方案，在保证技术方案具备实用性的前提下，就可以对上述装置实施例中的装置进行改进，从而得到相应的装置类实施例，用于实现其他方法类实施例中的方法。例如：基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，还包括：第一子模块，用于实现所述构建切刀在
第二水平面上的受控模型，包括：其中，x为切刀在第二水平面上的横坐标；y为切刀在第二水平面上的纵坐标；v为切刀在第二水平面上的移动速度；为切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为所述夹角控制量；为相对时长求导数；cos为余弦函数；sin为正弦函数。
32.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，还包括：第二子模块，用于实现所述根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性，包括：约束条件：其中，所述约束条件表示切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，由所述约束条件得到所述受控模型是全局可控的，即对任意的第一状态及第二状态，存在控制器使所述受控模型从第一状态运动至第二状态；其中，为第一状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第一状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第一状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为第二状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第二状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第二状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角。
33.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，还包括：第三子模块，用于实现所述根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，包括：其中，为夹角控制量的调整系数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x和y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的一次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的一次偏导数。
34.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，还包括：第四子模块，用于实现所述确定夹角控制量的调整系数，包括：其中，为投影边缘曲线的函数表示；为第一调整因子；为第二调整因子。
35.基于上述装置实施例的内容，作为一种可选的实施例，本发明实施例中提供的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，还包括：第五子模块，用于实现所述第一调整因
子的取值与所述第二调整因子的取值之比保持在2比3。
36.本发明实施例的方法是依托电子设备实现的，因此对相关的电子设备有必要做一下介绍。基于此目的，本发明的实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备包括：至少一个处理器(processor)、通信接口(communications interface)、至少一个存储器(memory)和通信总线，其中，至少一个处理器，通信接口，至少一个存储器通过通信总线完成相互间的通信。至少一个处理器可以调用至少一个存储器中的逻辑指令，以执行前述各个方法实施例提供的方法的全部或部分步骤。
37.此外，上述的至少一个存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个方法实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
38.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
39.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的一些部分所述的方法。
40.附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
41.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过
程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，包括：根据原始材料的待分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。2.根据权利要求1所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述构建切刀在第二水平面上的受控模型，包括：其中，x为切刀在第二水平面上的横坐标；y为切刀在第二水平面上的纵坐标；v为切刀在第二水平面上的移动速度；为切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为所述夹角控制量；为相对时长求导数；cos为余弦函数；sin为正弦函数。3.根据权利要求2所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性，包括：约束条件：其中，所述约束条件表示切刀仅能沿切割方向做瞬时运动，由所述约束条件得到所述受控模型是全局可控的，即对任意的第一状态及第二状态，存在控制器使所述受控模型从第一状态运动至第二状态；其中，为第一状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第一状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第一状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角；为第二状态下切刀在第二水平面上的横坐标；为第二状态下切刀在第二水平面上的纵坐标；为第二状态下切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角。4.根据权利要求3所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，包括：其中，为夹角控制量的调整系数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x和y的二次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对x的一次偏导数；为投影边缘曲线的函数表示相对y的一次偏导数。5.根据权利要求4所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所
述确定夹角控制量的调整系数，包括：其中，为投影边缘曲线的函数表示；为第一调整因子；为第二调整因子。6.根据权利要求5所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法，其特征在于，所述第一调整因子的取值与所述第二调整因子的取值之比保持在2比3。7.一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制系统，其特征在于，包括：边缘曲线提取器，用于在第一水平面上提取原始材料的边缘曲线；边缘曲线投影器，用于将边缘曲线沿竖直方向投影至切刀所在的第二水平面；切刀，用于对原始材料进行切割；切刀受控模型构建器，用于构建切刀在第二水平面上的受控模型；切刀夹角控制器，用于得到调整夹角控制量并对切刀夹角进行控制；切刀速度控制器，用于控制切刀切割原始材料的前进速度；切刀竖直方向移动控制器，用于控制切刀沿竖直方向降低高度至第一水平面或抬升高度至第二水平面；中央处理单元，用于实现如权利要求1至6任一权利要求所述的基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法。8.一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制装置，其特征在于，包括：第一主模块，用于实现根据原始材料的分割形状，在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；第二主模块，用于实现将边缘曲线沿竖直方向对切刀所在的第二水平面进行投影，在第二水平面上得到投影边缘曲线；第三主模块，用于实现构建切刀在第二水平面上的受控模型，根据受控模型确定切刀的约束条件及能控性；第四主模块，用于实现若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的夹角控制量，确定夹角控制量的调整系数，得到调整夹角控制量；第五主模块，用于实现采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近，若切刀的运动曲线与投影边缘曲线的误差为零，则沿竖直方向降低切刀的高度至第一水平面，对原始材料进行切割。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机执行权利要求1至6中任一项权利要求所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种基于材料边缘曲线投影的切刀运动控制方法及设备，包括：在原始材料所在的第一水平面上确定并提取原始材料的边缘曲线；将边缘曲线投影至切刀所在的第二水平面上得到投影边缘曲线；构建切刀在第二水平面上的受控模型；若切刀为可控，根据投影边缘曲线确定切刀切割方向在第二水平面上相对x轴方向的调整夹角控制量；采用调整夹角控制量控制切刀匀速向投影边缘曲线渐进靠近直至误差为零，沿竖直方向降低切刀至第一水平面，对原始材料进行切割。本发明可以实现对各种形状边缘曲线的原始材料进行自动化切割，避免了对人工经验的依赖，确保了对原始材料边缘曲线的精确切割，减少了资源浪费，降低了生产成本。降低了生产成本。降低了生产成本。


技术研发人员：李洪勇 刘辉 孙岩
受保护的技术使用者：天津天石休闲用品有限公司
技术研发日：2023.09.04
技术公布日：2023/10/11