项目名称：数控皮革排版及震动刀技术智能裁切机

完成单位：东莞爱玛数控科技有限公司

一、开发项目的原因及背景

皮革等柔性材料以其天然的材质特点，被广泛应用于纺织服装、制鞋、箱包、家具等行业。皮革的分切是皮革相关行业的首要工序，由于皮革切割工艺的特殊性和复杂性，目前国产数控皮革切割机不能完全按需进行自动排版，限制了其在生产中的应用。本项目主要攻关皮革切割前的原材料数字化、计算机排版（排样）等关键技术，解决皮革自动排版问题，引领国内数控皮革切割机向排版切割一体化的高附加值、全自动数控方向转型。项目最终实现具备智能化自动排版功能的全自动皮革切割一体机，并形成行业示范应用。

二、项目的特点及亮点

本项目在研究皮革裁切工艺、数字化切割过程的前提下，主要针对皮革数字化切割排版问题组织攻关，基于机器视觉算法研究皮革原料的数字化和矢量化技术，基于智能优化算法研究皮革切割样片的自动排版技术，形成皮革自动排版系统，并集成到数控全自动皮革切割机上实现产业化应用。

皮革原料的数字化技术：研究皮革原料图像的快速、高精度、无畸变的数字化问题；皮革原料图像的识别和矢量化：根据皮革的特征对皮料图像进行瑕疵识别、矢量化；皮革样片在皮革原料上的全自动排版：根据皮革特点研究高效的智能排样算法，实现切割前的计算机自动排版；将皮革自动排版系统应用于数控皮革切割机，实现“智能排版—数控切割”一体化的数控皮革切割装备。

项目最终完成自动排版软件系统、智能排版一体切割机样机，并形成销售。

项目创新点体现在三个方面：

1、形成自主知识产权的皮革自动排版系统

国内大部分的数控皮革切割机不支持自动排版，设备工作效率低、材料利用率对人工依赖大，无法实现切割下料全程的自动化。基于排版问题的NP复杂性，国内对排版系统研究的多，付诸实用的少。本项目针对该自动排版问题进行技术攻关，运用高效的智能优化求解皮革样片的排样问题，研究不规则多边形(皮革原料)上的不规则子多边形(生产样片)的自动最优化排布。排版系统对皮革的纹理、瑕疵、斑痕、孔洞等进行处理，能够满足各种皮革类型加工过程中旋转方向、倾斜量以及拉布形式等特殊需求，系统的排样效果达到国内领先、国际先进水平。

该技术支持双工作区间的自动排料、智能分段排料，有效解决了切割机桌面排版空间有限而造成的浪费，节省材料成本5%以上。自动识别材料轮廓和瑕疵，自动按皮料或分片等级优化排料，节省人工，节省材料。自动路径优化算法可按最高效率切割分片图形，避免刀头行程浪费，达到生产效率最大化。

2、基于机器视觉的快速皮革原料数字化技术

要对皮革实施计算机自动排版，皮革原料图像的数字化是需要解决的问题之一。每一张皮革原料的轮廓都不同，皮料面积较大,要求的数字化的精度、取样速度很高，必须研究一种快速、高保真的皮革图像数字化方法。不同于国外分区拍摄方式，本项目采用基于机器视觉算法的皮革拍照与图像复原技术，该算法可有效降低镜头畸变和拍摄变形，将照片与实际皮革的尺寸一一对应，实现整张皮料数字化在10秒内完成，速度是Taurus分区拍摄方式的10倍，具备较好的竞争优势。

3、创新设计的数字化皮革切割一体机

（1）双刀头设计，5600 mm×

1480 mm的切割幅面，可同时切割两张牛皮，无需皮革二次定位，节省铺皮校位时间。比传统单刀头切割机切割速度提高95%以上，有效提高机器工作效率及市场竞争力。

（2）多层材料切割，实现用数控皮革切割机同时加工多层皮料及人造革、海绵、布类等柔性材料的功能。彻底解决了用数控皮革切割机无法加工多层皮料的问题，生产效益和经济效益明显提高。

三、项目的应用情况及前景

爱玛自主研发的以“智能排版系统及其相关数控切割机”技术为主导的智能裁切系列设备，获得行业内的高度评价。目前公司产品除了在国内销售外，还远销泰国、印度、阿联酋、捷克、波兰等国家和地区。以爱玛L2-6712数控皮革切割一体机为代表的系列智能裁切设备及相关配套软件可以降低使用企业生产成本，提高产品品质，并且适应未来企业生产个性化产品的需求。目前行业的知名品牌都在尝试这种生产方式，爱玛将主要服务于广东、福建、浙江、上海、江苏、山东、四川、重庆等地生产高端皮鞋、皮具、皮衣、皮带、手套、家具、文具、皮饰等的企业。

该产品广泛应用于耐克、阿迪达斯、安踏等国际/国内一线品牌的生产环节，与世界制鞋龙头企业形成了良好的长期合作关系。

项目名称：高速智能数控液压裁断机

完成单位：衢州台威精工机械有限公司 浙江工业大学

一、开发项目的原因及背景

液压裁断机早前在我国主要服务于皮革制品等民生用品制造业，而且都以小型、简易的为主。随着民生用品行业的不断发展，对裁断机的技术要求也越来越高，特别是对具有高速冲裁、视觉识别、图像数据处理、自动排版等功能的智能、数字化裁断装备机型需求越来越多，而具有这些功能的机型在国内几乎是空白。其次，经过多年的经济快速发展，各种资源及劳动力成本急剧上升，提高了制造企业的生产成本，从而对降本增效的高速智能化裁断装备的需求激增。

二、项目的特点及亮点

本项目综合技术处于国际先进水平，特别是配有视觉定位功能的开式智能裁断装备更是颠覆全球该行业的认知。无论是软硬件技术层面，还是该装备的外形设计都已彻底改变了原有的感知模式，目前该系列产品知识产权已进入国际知识产权审核阶段，必将成为公司完全拥有的第5项国际发明专利。

全系列高速智能数控裁断装备具有高速、精准、省工、省料、安全等特点。

该装备产品主要由以下四种分系列机型15个品种组成，可供不同行业、不同工艺、不同流程的用户选择，它们具有如下不同的特点：

1、高速智能数控液压裁断机TW-530BP：单刀冲裁，只能装一把刀，特别适合大批量生产，冲裁速度快（可达40-95刀/分钟），可360°任意角冲裁，很适合爬坡及无缝裁断。在冲裁面衬或鞋垫时，可节省材料3-12%，降本明显。

2、高速智能数控液压裁断机TW-530BPD：单刀冲裁，单次可装2把刀模，且实现快速秒换，适合大小批量生产，可360°任意角冲裁及无缝裁断,还可实现插刀功能，提高利用率，节省原辅材料，降低成本。

3、高速智能裁断加工中心TW-530BPZ：单刀冲裁，可互换10把刀模，特别适合中小批量，可360°任意角冲裁及无缝裁断,在相同材料上可实现不同刀模取材。由于多次换刀，导致产量相对较低，但材料利用率明显提高。

4、高速视觉智能开式液压裁断机TWK-535BP: 带视觉定位，单刀数控冲裁，只能装一把刀，换刀快速方便。特别适合大批量需要视觉定位冲裁，其冲裁速度快，平均2秒/刀。其工艺流程为：放料→整平→视觉取图→数据处理→高速冲裁→收料，一气呵成。

全系列创新产品的推广与应用，将全面颠覆市面上较多的震动刀切割机与激光切割机及常规裁断机的使用。单从产能来看，是同行类似机型的2倍、震动刀切割机的4倍，能耗却不到类似机的70%，震动刀切割机的60%。其所完全具有自主知识产权的特殊油路设计是本系列机型最为关键的核心硬技术，它可实现快速下降，慢速冲裁，快速回升，从而达到高速运行；在冲裁多层物料时保持上下层尺寸一致。

在安全方面，采用全套德国西门子硬件结合自主的软件控制系统，符合德国PILZ安全防护标准，实行三防连锁，绝无冲裁失控现象。

台威系列产品的研发及技术的不断创新得益于公司具有高速智能数控裁断装备省级高新技术研发中心，同时又长期与具有150多年历史的德国裁断机研发制造企业开展技术合作。

截止目前，台威累计研发完成省级重点技术创新专项 2 项，省级高新技术产品 1项，省级工业新产品21项，市级竞争性科技项目5项。其中皮革等软性材料制品加工智能化裁断关键技术及应用，获得中国轻工业联合会科学技术进步一等奖，将这一核心关键技术应用到了高速智能裁断装备，已获得国家版权局计算机软件著作权 2 项，发明专利6项，实用新型专利 8 项。2022年初被PCT一次性审核通过国际发明4项。

公司深信当具备高技术、高品质、全智能数字化的高端裁断装备都以产品全生命周期管理体系为原则，以融合创新的新业态问鼎全球市场时，高端裁断装备的“卡脖子”技术在我国必将得到彻底解决！

三、项目的应用情况及前景

台威公司是系列齐、品种多的裁断装备研发生产制造企业，该系列产品在制鞋行业中应用广泛，且都已批量进入阿迪达斯、耐克、彪马、安德玛、新百伦、锐步、亚瑟士、哥伦比亚、斯凯奇、斐拉、安踏、李宁等国内外数十个运动装备知名品牌的生产企业，同时也成为生产手套、皮具、制球、高弹服饰、汽车内饰件、铝箔制品、美容饰品等大批量民生用品生产企业的选择品牌。

该系列产品在德国已进入32个行业，在美国也进入20多个行业，加上我国是世界上行业产品最齐、产业链最完善的制造业大国，必将使该系列机型市场需求不断增大，市场前景可以说非常庞大！