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一种可调节式家具生产用板材切装置及其切角方法

申请号 CN202210190837.1 申请日 2022-02-25 公开(公告)号 CN114559106B 公开(公告)日 2023-06-13
申请人 乐捷家居股份有限公司; 发明人 张美英; 李别军; 张威;
摘要 本 发明 涉及 工程机械 技术领域,具体涉及一种可调节式家具生产用板材切 角 装置及其切角方法。该方法采集切割过程中的切割数据,根据声音数据和 温度 数据获得切割过程中刀片的刀片状态评价序列。根据不同刀片转速之间的刀片状态评价序列的差异距离对刀片转速进行分组,以转速最大的转速组作为分析转速组。在分析转速组内挑选分析转速,根据分析转速对应的切割深度序列获得刀片与板材的切割适配程度。根据切割适配程度获得所有材质的适配刀片,根据待切割板材的材质选用对应的适配刀片进行切割。本发明通过对切割数据的分析,获得每个材质对应的适配刀片,根据适配刀片进行针对性切割,提高切角工艺的效率。
权利要求

1.一种可调节式家具生产用板材切装置,包括切角装置本体,其特征在于,还包括切角装置调节系统;所述切角装置调节系统包括控制器,以及与所述控制器信号连接的切割深度检测器、刀片温度检测器和声波频率检测器;
所述切割深度检测器用于检测板材在切割过程中的切割深度;所述刀片温度检测器用于检测刀片在切割过程中的温度信息;所述声波频率检测器用于检测切割过程中的声波频率;
所述控制器根据预设采样频率和预设采样时间获得板材在多个刀片转速下切割过程中的切割深度序列、温度变化序列和声波频率序列;每个所述刀片转速下的切割过程对应多个所述切割深度序列、多个所述温度变化序列和多个声波频率序列;根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列;
根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组;以转速最大的所述转速组作为分析转速组;以所述分析转速组内最大刀片状态评价对应的所述刀片转速作为分析转速;根据所述分析转速对应的所述切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度;根据所述适配程度获得当前材质的板材的适配刀片;获得所有材质的板材对应的所述适配刀片;获得待切割板材的材质对应的所述适配刀片,更换所述适配刀片对所述待切割板材进行切割;
所述根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列包括:
根据刀片状态评价公式获得每个时刻下的所述刀片状态评价,所述刀片状态评价公式包括:
‑(maxS‑minS)*(varT)
ui=e
其中,ui为第i个时刻下的所述刀片状态评价,maxS为一个所述声波频率序列中的最大值,minS为一个所述声波频率序列中的最小值,varT为一个所述温度变化序列的方差;
所述根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组包括:
根据差异距离公式获得所述刀片转速之间的差异距离,所述差异距离公式包括:
其中,R(A,B)为刀片转速A和刀片转速B之间的所述差异距离,UA为刀片转速A的所述刀片状态评价序列,UB为刀片转速B的所述刀片状态评价序列,max()为最大值函数,min()为最小值函数,mean()为平均值函数,DTW()为动态时间规整距离函数。
2.一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法,其特征在于,所述方法包括:
根据预设采样频率和预设采样时间获得板材在多个刀片转速下切割过程中的切割深度序列、温度变化序列和声波频率序列;每个所述刀片转速下的切割过程对应多个所述切割深度序列、多个所述温度变化序列和多个声波频率序列;
根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列;根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组;以转速最大的所述转速组作为分析转速组;
以所述分析转速组内最大刀片状态评价对应的所述刀片转速作为分析转速;根据所述分析转速对应的所述切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度;根据所述适配程度获得当前材质的板材的适配刀片;
获得所有材质的板材对应的所述适配刀片;获得待切割板材的材质对应的所述适配刀片,更换所述适配刀片对所述待切割板材进行切割;
所述根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列包括:
根据刀片状态评价公式获得每个时刻下的所述刀片状态评价,所述刀片状态评价公式包括:
‑ maxS varT
ui=e( ‑minS)*( )
其中,ui为第i个时刻下的所述刀片状态评价,maxS为一个所述声波频率序列中的最大值,minS为一个所述声波频率序列中的最小值,varT为一个所述温度变化序列的方差;
所述根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组包括:
根据差异距离公式获得所述刀片转速之间的差异距离,所述差异距离公式包括:
其中,R(A,B)为刀片转速A和刀片转速B之间的所述差异距离,UA为刀片转速A的所述刀片状态评价序列,UB为刀片转速B的所述刀片状态评价序列,max()为最大值函数,min()为最小值函数,mean()为平均值函数,DTW()为动态时间规整距离函数。
3.根据权利要求2所述的一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法,其特征在于,所述根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组包括:
根据所述差异距离利用密度聚类算法对所述刀片转速进行分类,获得多个聚类簇,每个所述聚类簇为一个所述转速组。
4.根据权利要求2所述的一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法,其特征在于,所述根据所述分析转速对应的所述切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度包括:
根据切割适配程度公式获得所述切割适配程度,所述切割适配程度公式包括:
其中,K为所述切割适配程度,hi为所述分析转速对应的所述切割深度序列中第i个切割深度,N为所述切割深度序列中元素的数量。
5.根据权利要求2所述的一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法,其特征在于,所述根据所述适配程度获得当前材质的板材的适配刀片包括:
若所述切割适配程度大于预设阈值,则说明当前板材与刀片适配;否则,更换刀片的规格重新获取所述切割适配程度,直到获得所述适配刀片。

说明书全文

一种可调节式家具生产用板材切装置及其切角方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工程机械技术领域,具体涉及一种可调节式家具生产用板材切角装置及其切角方法。

背景技术

[0002] 在家具生产过程中,为了对家具产品的形状进行修整,需要对板材进行切割。通过将规则形状的板材进行切角切割,获得特定形状的家具部件。通过将家具部件进行拼接装配,完成家具的生产过程。
[0003] 在切角装置对板材进行切割时,会通过调整刀片转速实现不同工作效率的切割过程。转速越高对板材的切割效果越好。但是对于一些材质特殊的板材,如果不改变刀片规格,仅调整切割转速,无法实现最优的切割效果,影响生产效率的同时还会损害装置寿命。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题,所采用的技术方案具体如下:
[0005] 本发明提出了一种可调节式家具生产用板材切角装置,包括切角装置本体,还包括切角装置调节系统;所述切角装置调节系统包括控制器,以及与所述控制器信号连接的切割深度检测器、刀片温度检测器和声波频率检测器;
[0006] 所述切割深度检测器用于检测板材在切割过程中的切割深度;所述刀片温度检测器用于检测刀片在切割过程中的温度信息;所述声波频率检测器用于检测切割过程中的声波频率;
[0007] 所述控制器根据预设采样频率和预设采样时间获得板材在多个刀片转速下切割过程中的切割深度序列、温度变化序列和声波频率序列;每个所述刀片转速下的切割过程对应多个所述切割深度序列、多个所述温度变化序列和多个声波频率序列;根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列;根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组;以转速最大的所述转速组作为分析转速组;以所述分析转速组内最大刀片状态评价对应的所述刀片转速作为分析转速;根据所述分析转速对应的所述切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度;根据所述适配程度获得当前材质的板材的适配刀片;获得所有材质的板材对应的所述适配刀片;获得待切割板材的材质对应的所述适配刀片,更换所述适配刀片对所述待切割板材进行切割。
[0008] 本发明还提出了一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法,所述方法包括:
[0009] 根据预设采样频率和预设采样时间获得板材在多个刀片转速下切割过程中的切割深度序列、温度变化序列和声波频率序列;每个所述刀片转速下的切割过程对应多个所述切割深度序列、多个所述温度变化序列和多个声波频率序列;
[0010] 根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列;根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组;以转速最大的所述转速组作为分析转速组;
[0011] 以所述分析转速组内最大刀片状态评价对应的所述刀片转速作为分析转速;根据所述分析转速对应的所述切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度;根据所述适配程度获得当前材质的板材的适配刀片;
[0012] 获得所有材质的板材对应的所述适配刀片;获得待切割板材的材质对应的所述适配刀片,更换所述适配刀片对所述待切割板材进行切割。
[0013] 进一步地,所述根据所述温度变化序列的波动性和所述声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列包括:
[0014] 根据刀片状态评价公式获得每个时刻下的所述刀片状态评价,所述刀片状态评价公式包括:
[0015] ui=e‑(maxS‑minS)*(varT)
[0016] 其中,ui为第i个时刻下的所述刀片状态评价,maxS为一个所述声波频率序列中的最大值,minS为一个所述声波频率序列中的最小值,varT为一个所述温度变化序列的方差。
[0017] 进一步地,所述根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组包括:
[0018] 根据差异距离公式获得所述刀片转速之间的差异距离,所述差异距离公式包括:
[0019]
[0020] 其中,R(A,E)为刀片转速A和刀片转速B之间的所述差异距离,UA为刀片转速A的所述刀片状态评价序列,UB为刀片转速B的所述刀片状态评价序列,max()为最大值函数,min()为最小值函数,mean()为平均值函数,DTW()为动态时间规整距离函数。
[0021] 进一步地,所述根据每个所述刀片转速之间所述刀片状态评价序列的差异距离对所述刀片转速进行分组,获得多个转速组包括:
[0022] 根据所述差异距离利用密度聚类算法对所述刀片转速进行分类,获得多个聚类簇,每个所述聚类簇为一个所述转速组。
[0023] 进一步地,所述根据所述分析转速对应的所述切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度包括:
[0024] 根据切割适配程度公式获得所述切割适配程度,所述切割适配程度公式包括:
[0025]
[0026] 其中,K为所述切割适配程度,hi为所述分析转速对应的所述切割深度序列中第i个切割深度,N为所述切割深度序列中元素的数量。
[0027] 进一步地,所述根据所述适配程度获得当前材质的板材的适配刀片包括:
[0028] 若所述切割适配程度大于预设阈值,则说明当前板材与刀片适配;否则,更换刀片的规格重新获取所述切割适配程度,直到获得所述适配刀片。
[0029] 本发明实施例至少具有如下有益效果:
[0030] 本发明实施例通过切割过程中一段时间内刀片的温度信息和声波频率信息获得该时间段下的刀片状态评价。通过刀片状态评价大小来表示刀片在切割过程中的状态,根据刀片状态对刀片转速进行分组。将切割过程中刀片状态相似的刀片转速分为一组,便于后续分析。因为刀片转速越大则对板材的切割效果越好,因此将最大转速的转速组作为分析转速组,提高数据参考性。进一步对分析转速组内的分析转速的切割深度序列进行分析,获得切割适配程度,通过切割适配程度可判断刀片与当前材质的板材是否适配,从而获得每中材质的板材对应的适配刀片,对每种材质的板材进行针对性切割,提高了生产过程中的切割效率。附图说明
[0031] 图1是本发明提供的一种可调节式家具生产用板材切角装置的控制原理图;
[0032] 图2是本发明提供的一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法的流程图

具体实施方式

[0033] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种可调节式家具生产用板材切角装置及其切角方法,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。在下述说明中,不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0034] 除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0035] 一种可调节式家具生产用板材切角装置,包括切角装置本体和切角装置调节系统。
[0036] 切角装置可以为常规的板材切割机,本实施例中,切角装置本体包括固定板材的固定件、切割刀片、刀片支座等结构。由于板材切割机为常见的切割机设备,对于其结构组成、工作原理以及工作过程不再赘述。
[0037] 如图1所示,切角装置调节系统包括控制器101,以及与所述控制器信号连接的切割深度检测器102、刀片温度检测器103和声波频率检测器104。
[0038] 切割深度检测器102用于检测板材在切割过程中的切割深度。刀片温度检测器103用于检测刀片在切割过程中的温度信息。声波频率检测器104用于检测切割过程中的声波频率。
[0039] 在本发明实施例中切割深度检测器采用红外测距仪,将红外线投射至切口正下方,通过红外线的反射反映刀片在切割时进入材料的深度。需要说明的是,刀片在切割板材时,切口范围可进行适当调整,以使红外测距仪的红外线可以直射在切口正下方。
[0040] 在本发明实施例中刀片温度检测器采用红外热成像测温仪,将红外热成像测温仪的摄像头对准切割过程的刀片,通过热成像反映温度信息。
[0041] 在本发明实施例中声波频率检测器采用常见的声音传感器,将声音传感器的麦克放置在切割刀片附近,采集切割过程中的声音频率。
[0042] 控制器根据接收到的各个数据信息,执行如图2所示的一种可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法的流程图。该可调节式家具生产用板材切角装置的切角方法具体步骤如下:
[0043] 步骤S1:根据预设采样频率和预设采样时间获得板材在多个刀片转速下切割过程中的切割深度序列、温度变化序列和声波频率序列;每个刀片转速下的切割过程对应多个切割深度序列、多个温度变化序列和多个声波频率序列。
[0044] 在本发明实施例中,采样频率设置为125K/Hz,3秒整合为一个序列,采样时间设置为30秒,即在一个采样时间内存在10个切割深度序列、10个温度变化序列和10个声波频率序列。
[0045] 需要说明的是,温度变化序列可通过刀片温度检测器采集3秒内的温度信息,获得温度序列,根据温度序列中相邻元素的差异获得温度变化序列。
[0046] 步骤S2:根据温度变化序列的波动性和声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列;根据每个刀片转速之间刀片状态评价序列的差异距离对刀片转速进行分组,获得多个转速组;以转速最大的转速组作为分析转速组。
[0047] 在切割过程中,刀片与板材摩擦会产生热量,正常的切割过程中,刀片与板材摩擦产生的热量较为均匀,温度变化较为均匀。当刀片转速或者刀片规格与板材不适配时,切割过程中会因为大量无用功产生导致温度急剧升高,此时会影响刀片的切割属性,导致刀片状态下降,如果刀片状态过差说明当前刀片转速不够,需要调大刀片的转速,或者说明当前刀片规格与板材不适配,需要更换硬度更高的刀片。
[0048] 在切割过程中,刀片与板材摩擦会产生大量的声波信息,声波信息同样可以反映当前刀片切割板材时的状态。例如刀片正常切割时声波变化较为均匀,不会产生剧烈变化;当刀片转速或者硬度与当前板材不匹配时,切割过程中则会出现剧烈刺的杂音,导致声波信息发生波动。
[0049] 因此可根据温度变化序列的波动性和声波频率序列的波动幅度获得每个刀片转速下的刀片状态评价序列,具体包括:
[0050] 根据刀片状态评价公式获得每个时刻下的刀片状态评价,刀片状态评价公式包括:
[0051] ui=e‑(maxS‑minS)*(varT)
[0052] 其中,ui为第i个时刻下的刀片状态评价,maxS为一个声波频率序列中的最大值,minS为一个声波频率序列中的最小值,varT为一个温度变化序列的方差。
[0053] 在刀片状态评价公式中,声波频率序列的极差表示声波频率序列的波动幅度,波动幅度越大,说明刀片切割状态越不稳定,刀片状态评价越小。温度变化序列的方差表示温度变化序列的波动性,波动性越大说明刀片切割状态越不稳定,刀片状态评价越小。
[0054] 需要说明的是,根据刀片状态评价公式可知,刀片状态评价序列的长度为10,每三秒获得一个刀片状态评价。
[0055] 对于切角装置而言,可以通过改变刀片转速实现对板材不同程度的切割,以使板材能够被切割成理想状态。对于固定规格的刀片切割固定材质的板材时,不同的刀片转速在切割过程中会呈现不同的切割状态,例如当选用常规刀片切割较高硬度的板材时,低转速下切割过程中刀片的状态较差,刀片状态评价较低;高转速下切割过程中刀片的状态会有所提升,刀片状态评价相较于低转速会变大。
[0056] 因此可根据刀片状态评价序列之间的差异距离对刀片转速进行分组,获得多个转速组。每个转速组表示能够达到相似刀片状态评价的刀片转速集合,且转速组的转速越大,刀片状态评价会越好。
[0057] 获得刀片状态评价序列之间的差异距离包括:
[0058] 根据差异距离公式获得刀片转速之间的差异距离,差异距离公式包括:
[0059]
[0060] 其中,R(A,B)为刀片转速A和刀片转速B之间的差异距离,UA为刀片转速A的刀片状态评价序列,UB为刀片转速B的刀片状态评价序列,max()为最大值函数,min()为最小值函数,mean()为平均值函数,DTW()为动态时间规整距离函数。
[0061] 在差异距离公式中, 表示两个序列元素数值之间的差异,DTW(UA,UB)表示两个序列整体之间的差异。
[0062] 根据差异距离利用密度聚类算法对刀片转速进行分类,获得多个聚类簇,每个聚类簇为一个转速组。
[0063] 在本发明实施例中,将转速组分为三类,分别为低转速组、中转速组和高转速组。在实际使用过程中,可根据实际切割场景自行设置聚类半径,使得三类转速组实现最优分类,在此不做限定。
[0064] 因为转速越大刀片在板材上施加的越大,对板材的切割效果越好,因此以转速最大的转速组作为分析转速组,即以高转速组作为分析转速组,用于后续分析。
[0065] 步骤S3:以分析转速组内最大刀片状态评价对应的刀片转速作为分析转速;根据分析转速对应的切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度;根据适配程度获得当前材质的板材的适配刀片。
[0066] 切割深度可以直观地表示刀片对板材的切割效果,即一段时间内切割深度越深则说明切割效果越好。
[0067] 分析转速组中包括一个或多个刀片转速,每个刀片转速对应一个刀片状态评价序列,以最大刀片状态评价对应的刀片转速作为分析转速。需要说明的是,分析转速可视为分析转速组中的代表,用后后续分析。
[0068] 根据分析转速对应的切割深度序列中元素之间的差异获得当前板材的切割适配程度,具体包括:
[0069] 根据切割适配程度公式获得切割适配程度,切割适配程度公式包括:
[0070]
[0071] 其中,K为切割适配程度,hi为分析转速对应的切割深度序列中第i个切割深度,N为切割深度序列中元素的数量。
[0072] 在切割适配程度公式中, 表示切割深度序列中相邻时刻之间的平均深度差异,表示了当前切割过程中一段时间内刀片在板材中的切割深度。切割深度越大说明切割效果越好,K越趋近于1;反之,切割深度越小,说明切割效果越差,K越趋近于0。因此当K越大说明当前刀片与当前材质的板材越适配。
[0073] 因此可根据适配程度获得当前材质的板材的适配刀片,具体包括:
[0074] 若切割适配程度大于预设阈值,则说明当前板材与刀片适配;否则,更换刀片的规格重新获取切割适配程度,直到获得适配刀片。
[0075] 在本发明实施例中,阈值设置为0.5。
[0076] 步骤S4:获得所有材质的板材对应的适配刀片;获得待切割板材的材质对应的适配刀片,更换适配刀片对待切割板材进行切割。
[0077] 刀片与板材适配说明在切割过程中,刀片可实现在范围较大的转速区间中都可以对板材进行有效切割,避免大量无用功。因此可获得所有材质的板材对应的适配刀片。根据当前待切割板材的材质选择对应的适配刀片,控制切角装置更换适配刀片对待切割板材进行切割,实现高效率的切角工艺。
[0078] 综上所述,本发明实施例采集切割过程中的切割数据,根据声音数据和温度数据获得切割过程中刀片的刀片状态评价序列。根据不同刀片转速之间的刀片状态评价序列的差异距离对刀片转速进行分组,以转速最大的转速组作为分析转速组。在分析转速组内挑选分析转速,根据分析转速对应的切割深度序列获得刀片与板材的切割适配程度。根据切割适配程度获得所有材质的适配刀片,根据待切割板材的材质选用对应的适配刀片进行切割。本发明实施例通过对切割数据的分析,获得每个材质对应的适配刀片,根据适配刀片进行针对性切割,提高切角工艺的效率。
[0079] 以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,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申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。