一种用于自动缝合系统的自脱式缝纫装置的制作方法

本发明涉及缝纫装置领域，更具体地说，涉及一种用于自动缝合系统的自脱式缝纫装置。

背景技术：

纺织原意是取自纺纱与织布的总称，但是随着纺织知识体系和学科体系的不断发展和完善，特别是非织造纺织材料和三维复合编织等技术产生后，已经不仅是传统的手工纺纱和织布，也包括无纺布技术，是最原始的工业技术之一，缝纫，指旧时指女子所做的纺织、缝纫、刺绣等工作。人们更习惯用“女工”一词指代从事纺织、缝纫、刺绣等工作的女性工作者，随着集成电路的发展和电控技术的发展，现如今越来越多的电动缝纫机出现在日常的纺织领域，大大降低了缝纫工人的工作强度，同时增加缝纫的效率。

现有的缝纫缝合技术大多分为两类，一是平缝缝合头，即利用缝合针和梭，形成双面互锁轨迹，扫描系统扫描材料上的缝合孔，配合缝合机器人根据坐标点位将缝合针穿入缝合孔中进行缝合，此类缝纫设备较为简单，但是能看出明显的缝纫痕迹，因此常用于低端的缝纫产品上，另一类则是弓字型缝合头(贡针)，即弓字型缝合采用单针单线方式。扫描系统找到材料上的缝合孔，配合缝合机器人将缝合针穿入到指定的缝合孔中进行弓字型缝合，弓字型缝合头主要由缝合针，穿针装置，伺服电机，拉力控制器，收线装置组成，弓字型缝合的产品与人手工缝制的痕迹相似，做工较为精良，因此常见于中高端的缝纫产品上。

相较于平缝机器，贡针机结构更为复杂，尤其是在穿针缝纫的过程中往往需要借助佛手和摆针等组件将缝合线带入机针钩，在缝纫的过程中易出现故障，易造成缝纫失败，生产出次品，影响正常的生产效率。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于自动缝合系统的自脱式缝纫装置，它可以实现大幅简化弓字型缝合机器的复杂程度，便于在穿针缝纫的过程中捕获和释放缝合线，不易在缝纫的过程中出现故障，不易造成缝纫失败，不易生产出次品，不易影响正常的生产效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于自动缝合系统的自脱式缝纫装置，包括缝纫装置和缝合线，所述缝纫装置包括针头主体，所述针头主体的侧壁上开凿有活动槽，且活动槽位于针头主体的针尖一侧，所述活动槽的侧壁上固定连接有与自身相匹配的固定磁块，所述活动槽内滑动连接有与自身相配的电磁块，所述电磁块与活动槽侧壁之间固定连接有一对伸缩管，所述伸缩管分为活动端和固定端两部分，所述固定端贯穿固定磁块并与活动槽侧壁固定连接，所述活动端与电磁块固定连接，伸缩管内插接有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别与活动槽的侧壁和活动端固定连接，所述电磁块远离固定磁块的一端固定连接有纤维垫，所述缝合线内掺入少量磁粉，且磁粉与缝合线固定连接，可以实现大幅简化弓字型缝合机器的复杂程度，便于在穿针缝纫的过程中捕获和释放缝合线，不易在缝纫的过程中出现故障，不易造成缝纫失败，不易生产出次品，不易影响正常的生产效率。

进一步的，所述纤维垫包括胶垫，所述胶垫与电磁块固定连接，所述胶垫远离电磁块的一段固定连接有多个短桩，所述短桩的外壁上固定连接有多个强化纤维，所述强化纤维选用弹性纤维制成，且强化纤维远离弹性空腔的一端呈三维螺旋状，相邻两个强化纤维远离弹性空腔的一端相互纠缠在一起形成多个密闭空间，增加电磁块对缝合线的吸附能力，使缝合线不易从电磁块上脱落。

进一步的，所述短桩内开凿有弹性空腔，所述强化纤维靠近弹性空腔的一端贯穿弹性空腔并填充在弹性空腔内，短桩可以为强化纤维通过结结构制成，而开凿了弹性空腔后的短桩弹性大幅上升，可以大幅增加抗冲击能力。

进一步的，所述强化纤维靠近胶垫的一端插入胶垫内，并增加短桩与胶垫的连接强度，即使短桩从胶垫表面断裂也不会从胶垫表面脱落，不易污染缝合生产环境，不易影响缝合生产效率。

进一步的，所述压缩弹簧内插接有与自身相匹配的减震垫片，且减震垫片与活动端固定连接，在电磁块向固定磁块运动的过程中减小伸缩管固定端与活动端之间的碰撞产生的冲击，不易造成误差磨损。

进一步的，所述活动槽的侧壁开凿有一对限位滑槽，两个所述限位滑槽内均滑动连接有限位滑块，一对所述限位滑块均与电磁块固定连接，对电磁块的滑行进行限位，使电磁块不易发生侧覆和卡死等事故。

进一步的，一种用于自脱式缝纫装置的自动缝合系统，包括工业以太网交换机，所述工业以太网交换机分别信号连接有缝合机器人、plc终端、视觉扫描系统、缝合机器人控制机和控制系统，所述缝合机器人控制柜信号连接有赐伺服旋转平台，所述plc终端信号连接有缝纫装置，整套控制系统以生产工艺流程为核心，涉及生产计划、设备资源分配、设备状态检测、产品质量以及项目成本管控等因素。横向上，以设备plc和工业控制总线为通讯媒介，实现各设备间互联以及缝制设备系统的手动、自动操作。纵向上，控制系统、缝合机器人、伺服旋转平台和缝纫装置，实现对平板和异形面产品的运动路径缝合动作的匹配和控制。生产工序由控制系统统一协调，能实现自动校准，工作模式切换和故障报警等功能。

进一步的，所述缝合系统具有自动校准功能，缝合机器人、伺服旋转平台和缝纫装置，在手动和自动运行模式下，机器人程序需要初始化程序并设置相应的工作原位；伺服旋转平台当工作流程完成后，需回到初始位置，等待下一个工件进入缝纫工位；缝纫装置需要设置缝纫过程中相关参数(走针速度、针距、张紧力控制等)的初始值，当一个循环完成后，需要将设定的参数初始化，避免可能在移动过程中造成对工装夹具的碰撞。

进一步的，所述缝合系统具有工作模式切换功能，当调试、试运行和维修阶段，需将工作模式切换手动，只能手动控制缝合机器人、由plc来控制旋转平台以及通过上位机端来设定缝纫参数，当设备完成功能性测试，进入稳定性打样测试阶段，需要将先现场各设备切入自动运行模式，在工艺流程每个阶段需要验证设备的当前状态数据、工艺设定数据和故障报错数据等是否符合实际生产要求，最大限度避免了在调试、试运行和维修过程中因误操作造成对人员和设备的伤害。

进一步的，所述缝合系统包括故障报错功能，当设备出现故障或周期性维修保养计划到期后，可第一时间通知现场工作人员，大大提高了现场故障处理的效率。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

在缝纫装置需要捕获缝合线时，电磁块处于充电状态，此时电磁块可以吸附掺入磁粉的缝合线，同时向固定磁块运动，实现对缝合线的捕获，而在需要释放缝合线时，则电磁块处于断电状态，此时固定磁块与电磁块之间不存在吸附力，在处于压缩状态的压缩弹簧的作用下，会将电磁块向远离固定磁块的方向推去，直至到图2所示的位置，此时在惯性的作用下，缝合线会被甩飞出去，完成能对缝合线的释放，可以实现大幅简化弓字型缝合机器的复杂程度，便于在穿针缝纫的过程中捕获和释放缝合线，不易在缝纫的过程中出现故障，不易造成缝纫失败，不易生产出次品，不易影响正常的生产效率。

附图说明

图1为本发明的缝纫针头的结构示意图；

图2为本发明的缝纫针头的正面剖视图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为本发明的纤维垫处的局部结构示意图；

图5为本发明的缝纫装置的控制系统的主要结构示意图。

图中标号说明：

1针头主体、2活动槽、3固定磁块、4电磁块、5纤维垫、501胶垫、502短桩、503弹性空腔、504强化纤维、6伸缩管、7压缩弹簧、8减震垫片、9限位滑槽、10限位滑块。

具体实施方式

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；所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-3，一种用于自动缝合系统的自脱式缝纫装置，包括缝纫装置和缝合线，缝纫装置包括针头主体1，针头主体1的侧壁上开凿有活动槽2，且活动槽2位于针头主体1的针尖一侧，活动槽2的侧壁上固定连接有与自身相匹配的固定磁块3，活动槽2内滑动连接有与自身相配的电磁块4，电磁块4与活动槽2侧壁之间固定连接有一对伸缩管6，伸缩管6分为活动端和固定端两部分，固定端贯穿固定磁块3并与活动槽2侧壁固定连接，活动端与电磁块4固定连接，伸缩管6内插接有压缩弹簧7，压缩弹簧7的两端分别与活动槽2的侧壁和活动端固定连接，电磁块4远离固定磁块3的一端固定连接有纤维垫5，缝合线内掺入少量磁粉，且磁粉与缝合线固定连接。

可以实现大幅简化弓字型缝合机器的复杂程度，便于在穿针缝纫的过程中捕获和释放缝合线，不易在缝纫的过程中出现故障，不易造成缝纫失败，不易生产出次品，不易影响正常的生产效率。

纤维垫5包括胶垫501，胶垫501与电磁块4固定连接，胶垫501远离电磁块4的一段固定连接有多个短桩502，短桩502的外壁上固定连接有多个强化纤维504，强化纤维504选用弹性纤维制成，且强化纤维504远离弹性空腔503的一端呈三维螺旋状，相邻两个强化纤维504远离弹性空腔503的一端相互纠缠在一起形成多个密闭空间，增加电磁块4对缝合线的吸附能力，使缝合线不易从电磁块4上脱落，短桩502内开凿有弹性空腔503，强化纤维504靠近弹性空腔503的一端贯穿弹性空腔503并填充在弹性空腔503内，短桩502可以为强化纤维504通过结结构制成，而开凿了弹性空腔503后的短桩502弹性大幅上升，可以大幅增加抗冲击能力，强化纤维504靠近胶垫501的一端插入胶垫501内，并增加短桩502与胶垫501的连接强度，即使短桩502从胶垫501表面断裂也不会从胶垫501表面脱落，不易污染缝合生产环境，不易影响缝合生产效率，压缩弹簧7内插接有与自身相匹配的减震垫片8，且减震垫片8与活动端固定连接，在电磁块4向固定磁块3运动的过程中减小伸缩管6固定端与活动端之间的碰撞产生的冲击，不易造成误差磨损，活动槽2的侧壁开凿有一对限位滑槽9，两个限位滑槽9内均滑动连接有限位滑块10，一对限位滑块10均与电磁块4固定连接，对电磁块4的滑行进行限位，使电磁块4不易发生侧覆和卡死等事故。

请参阅图5，一种用于自脱式缝纫装置的自动缝合系统，包括工业以太网交换机，工业以太网交换机分别信号连接有缝合机器人、plc终端、视觉扫描系统、缝合机器人控制机和控制系统，缝合机器人控制柜信号连接有赐伺服旋转平台，plc终端信号连接有缝纫装置，整套控制系统以生产工艺流程为核心，涉及生产计划、设备资源分配、设备状态检测、产品质量以及项目成本管控等因素。横向上，以设备plc和工业控制总线为通讯媒介，实现各设备间互联以及缝制设备系统的手动、自动操作。纵向上，控制系统、缝合机器人、伺服旋转平台和缝纫装置，实现对平板和异形面产品的运动路径缝合动作的匹配和控制。生产工序由控制系统统一协调，能实现自动校准，工作模式切换和故障报警等功能。

特别的，视觉扫描设备主要包括工业相机、工业镜头、视觉光源、传感器及通信线缆组成。通过对穿孔前后位置的拍照，引导缝合机器人完成穿孔和夹取针头的动作。采用两个相机镜头构建3d立体视觉系统，引导缝合机器人的运动目标补偿，不但包括x轴、y轴，也同时包括z轴，扫描系统安装在缝合机器人头部，采用高精度相机，定位精度±0.05mm，能精确识别模具上的缝合孔位，使缝合机器人可进行精准的缝合动作。每次缝合前，先通过扫描系统对缝合孔位拍照并由上位机软件处理后确定最佳缝合孔位，再由伺服旋转平台配合缝合机器人联动将其移动至最优的缝合姿态，

伺服旋转平台主要由夹持治具和旋转移动平台组成，而夹持治具根据材料形状定制，用来将缝合材料固定住夹持治具和旋转移动平台之间采用标准的固定接口，不同的夹持治具可直接进行更换，采用人工辅助上料的方式，将缝合材料先用夹持治具固定住，再连夹持治具一起安装到旋转移动平台上，固定夹持力度可调节，每次缝合前，先通过视觉系统对缝合位置拍照并由上位机视觉软件处理后确定最佳缝合孔位，再由外部旋转移动平台配合缝合机器人联动将其移动至最优的缝合姿态，旋转移动平台则由伺服电机驱动机械旋转平台带动缝合治具可绕y轴，z轴转动，增加了缝合机器人的自由度，可使得机器人能以最适合的角度进行缝合，减少了机器人的日常磨损；将伺服电机耦合进入机器人控制系统中，附加的电机驱动器放置于机器人控制柜内，由控制器内置的运动控制算法对其进行伺服控制，无需额外添加外部驱动控制器；旋转移动平台既可以和缝合机器人联动，又可以单独控制。

其中视觉扫描设备伺服旋转平台均为本领域技术人员的公知技术，故并未在本申请中详细说明，视觉扫描设备主要为本系统内各个装置结构提供定位基础，而伺服旋转平台则是缝合材料的上料、下料装置，同时也起到治具作用，特别的，通过伺服旋转平台的自身转动，可以使技术人员在本系统缝纫设备正常工作的过程中，实现人机分离，减小事故的发生。

缝合机器人系统作为功能性的单站集成在整套控制系统中，可实现对站内设备的手动、自动控制以及对当前设备(缝合机器人、伺服旋转平台和缝纫装置)状态的实时监控；配合视觉扫描设备和控制系统，能实现智能化的缝合作业；另一方面，考虑到后续产线的调整与升级计划，新增生产设备可直接接入控制系统内，充分体现了控制系统的可扩展性。控制系统从功能上划分主要包括上位端控制、机器人端控制。

上位端控制主要通过plc系统来实现，人机界面优化，可选手动和自动来对设备进行控制。上位端控制主要负责缝纫装置的运动控制，配合机器人的运动控制最终实现对缝合轨迹的路径规划和工艺参数(缝合速度、缝合深度、针距等)调整等功能。配合上视觉扫描设备和经过算法优化后的机器人运动指令，能智能化的自动识别出预设的缝合孔位置，并进行高效的缝合动作，识别速度快，数据精确，可靠性高，配合使用控制系统运行时间相关的应用软件包，可实现将上位端控制与机器人控制器之间建立联系，再通过机器人控制器内部的定义的相关变量来实现两者的实时通讯。缝纫装置内伺服电机的运动状态也可通过应用软件包来传递给机器人控制器，控制器根据根据采集的缝合状态数据再来进行对缝纫轨迹的实时运动逻辑控制，上位端控制系统可支持多种编程方式，既可以实现由机器人示教器编写程序的方式，也能通过上位端的进行离线编程，能实现灵活的机器人编程。

缝合系统具有自动校准功能，缝合机器人、伺服旋转平台和缝纫装置，在手动和自动运行模式下，机器人程序需要初始化程序并设置相应的工作原位；伺服旋转平台当工作流程完成后，需回到初始位置，等待下一个工件进入缝纫工位；缝纫装置需要设置缝纫过程中相关参数(走针速度、针距、张紧力控制等)的初始值，当一个循环完成后，需要将设定的参数初始化，避免可能在移动过程中造成对工装夹具的碰撞。

缝合系统具有工作模式切换功能，当调试、试运行和维修阶段，需将工作模式切换手动，只能手动控制缝合机器人、由plc来控制旋转平台以及通过上位机端来设定缝纫参数，当设备完成功能性测试，进入稳定性打样测试阶段，需要将先现场各设备切入自动运行模式，在工艺流程每个阶段需要验证设备的当前状态数据、工艺设定数据和故障报错数据等是否符合实际生产要求，最大限度避免了在调试、试运行和维修过程中因误操作造成对人员和设备的伤害。

缝合系统包括故障报错功能，主要通过上位端和机器人端来体现，当设备出现故障或周期性维修保养计划到期后，可第一时间通知现场工作人员，大大提高了现场故障处理的效率。

特别的电磁块4与控制系统信号连接，可以通过控制系统的合理调控，使电磁块4通电与否与缝纫装置的工作状态相匹配。

在缝纫装置需要捕获缝合线时，电磁块4处于充电状态，此时电磁块4可以吸附掺入磁粉的缝合线，同时向固定磁块3运动，实现对缝合线的捕获，而在需要释放缝合线时，则电磁块4处于断电状态，此时固定磁块3与电磁块4之间不存在吸附力，在处于压缩状态的压缩弹簧7的作用下，会将电磁块4向远离固定磁块3的方向推去，直至到图2所示的位置，此时在惯性的作用下，缝合线会被甩飞出去，完成能对缝合线的释放。

可以实现大幅简化弓字型缝合机器的复杂程度，便于在穿针缝纫的过程中捕获和释放缝合线，不易在缝纫的过程中出现故障，不易造成缝纫失败，不易生产出次品，不易影响正常的生产效率。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

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