皮革数控裁剪系统裁剪控制技术研究

摘要

我国是皮革制品的生产、消费和出口大国，皮革制品加工业是我国轻工业的支柱产业之一。目前，我国的多数皮革加工企业存在着产品单一、皮革利用率低及工人劳动强度大的问题，已经很难满足市场对高品质、个性化皮革制品的需求，而进口裁剪系统高昂的价格又限制了中小皮革企业的技术改造，因此在很大程度上制约了我国皮革行业的发展。 采用皮革数控裁剪技术可以有效地提高生产效率、增强产品竞争力，因此，本课题组结合浙江省重大科技攻关项目，研制了集皮革颜色瑕疵识别、纹理分类、排版优化及自动裁剪功能的皮革制品准柔性制造系统。 本论文主要针对皮革制品准柔性制造系统中的自动裁剪控制技术进行研究，主要内容包括： 第一章介绍了皮革裁剪技术及系统的国内外研究现状，分析了皮革数控裁剪系统的研究意义及研制难点，提出了本论文的主要研究内容，并确定了论文的框架结构。 第二章主要阐述了皮革数控裁剪系统的研制情况。首先介绍了系统的总体设计方案，并确定了主要设计参数；接着重点介绍了控制系统硬件、软件的开发设计工作。 第三章重点对皮革数控裁剪的路径优化方法进行了分析，结合皮革裁剪加工的特点，将裁剪路径优化问题归纳为两个方面：一是裁刀下刀点路径的优化；二是皮革样片轮廓的平滑优化。提出了基于自适应MMAS算法的裁刀下刀点路径优化算法，以及基于四次贝塞尔曲线的样片轮廓平滑优化算法，以解决裁剪路径优化问题。 第四章对皮革数控裁剪控制系统的PID参数整定方法进行了研究。首先介绍了PID控制理论及常用整定方法；接着针对传统整定方法的不足，提出采用基于蚁群算法的PID参数整定优化方法，并详细阐述了实现过程。 第五章结合课题组研制的样机，对本论文提出的皮革数控裁剪路径优化算法及PID参数整定优化算法等进行了实验研究，验证了算法的有效性。 第六章对论文的主要研究工作进行了总结，并对系统的后续研究工作进行了分析。

目录

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第一章绪论

§1.1皮革裁剪技术概述

1.1.1常用皮革裁剪技术

1.1.2皮革数控裁剪技术

§1.2皮革数控裁剪系统的研究现状及发展趋势

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.2.3皮革数控裁剪系统发展趋势

§1.3皮革数控裁剪系统研究的意义与难点

1.3.1皮革数控裁剪系统研究意义

1.3.2研制皮革数控裁剪系统存在的难点

§1.4本论文研究内容

§1.5本章小结

第二章皮革数控裁剪系统的研制

§2.1引言

§2.2皮革数控裁剪系统方案选择与主要设计参数

2.2.1数控方式选择

2.2.2皮革数控裁剪系统方案

2.2.3皮革数控裁剪系统的主要设计参数

§2.3皮革数控裁剪控制系统的硬件设计

2.3.1控制系统硬件结构

2.3.2运动控制器的选择

2.3.3伺服驱动系统的选择

§2.4皮革数控裁剪控制系统的软件设计

2.4.1软件需求分析

2.4.2软件开发平台及开发工具

2.4.3软件模块化设计

§2.5本章小结

第三章皮革数控裁剪路径优化方法

§3.1引言

§3.2裁剪路径优化的预处理

3.2.1下刀点确定

3.2.2封闭轮廓构建

§3.3基于自适应MMAS蚁群算法的裁刀下刀点优化方法

3.3.1旅行商问题(TSP)

3.3.2基本蚁群算法求解TSP问题

3.3.3自适应MMAS蚁群算法实现

§3.4基于贝塞尔曲线的轮廓拐角平滑过渡裁剪技术

3.4.1直线轮廓的速度转接

3.4.2圆弧拐角过渡

3.4.3基于贝塞尔曲线的轮廓拐角平滑过渡裁剪方法

§3.5本章小结

第四章皮革数控裁剪控制系统PID参数整定方法

§4.1引言

§4.2 PID控制理论基础

4.2.1模拟PID控制

4.2.2常规数字PID控制

4.2.3其它PID控制

§4.3 PID参数整定方法概述

§4.4基于蚁群算法的PID参数整定方法

4.4.1基于蚁群算法的PID参数整定关键问题

4.4.2参数整定优化实现步骤

§4.5本章小结

第五章皮革数控裁剪控制技术实验研究

§5.1引言

§5.2实验平台介绍

§5.3 PID参数整定实验

5.3.1实验方案

5.3.2实验结果分析

§5.4裁刀下刀点路径优化实验

§5.5拐角轮廓平滑过渡实验

§5.6本章小结

第六章结论与展望

§6.1结论

§6.2展望

参考文献

作者攻读硕士期间发表的学术论文

致谢

附录