基于運(yùn)動(dòng)控制器的裝飾材料自動(dòng)裁切系統(tǒng)及其裁切方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及裝飾材料裁切加工技術(shù)，具體涉及一種基于運(yùn)動(dòng)控制器的裝飾材料自動(dòng)裁切系統(tǒng)及其裁切方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)是非金屬內(nèi)裝飾材料制品生產(chǎn)、消費(fèi)和出口大國(guó)，改革開放以來(lái)，國(guó)內(nèi)非金屬內(nèi)裝飾材料業(yè)依托傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，抓住機(jī)遇，通過(guò)政策引導(dǎo)和積極培育，已經(jīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，并且在國(guó)際上也產(chǎn)生了一定的影響。
[0003]但目前國(guó)內(nèi)非金屬內(nèi)裝飾材料制品加工企業(yè)基本都是靠人工或少量機(jī)械設(shè)備輔助的方式進(jìn)行裁切，這種原始的裁切方法存在著諸如裁切質(zhì)量不高、品種更新慢、需要大量的裁切模板以及非金屬內(nèi)裝飾材料利用率低等缺點(diǎn)，這不僅增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，還在很大程度上制約了我國(guó)非金屬內(nèi)裝飾材料制品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0004]而在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)普遍采用自動(dòng)化非金屬內(nèi)裝飾材料裁切系統(tǒng)，但是，國(guó)外自動(dòng)化非金屬內(nèi)裝飾材料裁切系統(tǒng)價(jià)格普遍比較昂貴、且在國(guó)內(nèi)維護(hù)極不方便。為此，國(guó)內(nèi)企業(yè)及研究人員對(duì)裁切技術(shù)開展了深入的研究，并且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及高精度測(cè)微技術(shù)的進(jìn)步，人們把信息技術(shù)與非金屬內(nèi)裝飾材料制品加工工藝相結(jié)合，產(chǎn)生了裁切加工自動(dòng)控制技術(shù)，在一定程度上克服了傳統(tǒng)非金屬內(nèi)裝飾材料裁切工藝的缺點(diǎn)，取得了巨大的進(jìn)展。如郭乃宏等人提出的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?01410676415.0)，郭豐等人提出的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?01410651744.X)，他們采用采用四柱模切機(jī)做裁切運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取料、成型、分離一次完成。這些技術(shù)具有一定的使用價(jià)值，但是，這些系統(tǒng)的由于控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度低的局限性，且系統(tǒng)比較復(fù)雜，限制其在裝飾材料裁切領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供過(guò)一種基于運(yùn)動(dòng)控制器的裝飾材料自動(dòng)裁切系統(tǒng)及其裁切方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種基于運(yùn)動(dòng)控制器的裝飾材料自動(dòng)裁切系統(tǒng)，包括依次連接的取料系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、分離系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)；所述取料系統(tǒng)取出所要裁切材料，通過(guò)傳輸系統(tǒng)把獲取到材料輸送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行裁切，執(zhí)行機(jī)構(gòu)裁切后的材料通過(guò)分離機(jī)構(gòu)進(jìn)行分離，在上述過(guò)程中，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)通過(guò)傳感器系統(tǒng)獲得取料系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和分離系統(tǒng)的控制信息；
[0007]所述傳感器系統(tǒng)包括若干圖像采集單元、光電位置傳感器和光敏電阻，圖像采集單元安裝在傳輸系統(tǒng)的上方對(duì)傳送的材料進(jìn)行圖像的采集；光電位置傳感器和光敏電阻安裝在傳輸系統(tǒng)的表面，被傳送的材料在光電位置傳感器和光敏電阻組成的表面上傳送時(shí)，光電位置傳感器和光敏電阻采集被傳送材料的尺寸及邊沿位置數(shù)據(jù)信息，上述被采集到的信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳送至控制系統(tǒng)；
[0008]所述控制系統(tǒng)為基于運(yùn)動(dòng)控制器的控制系統(tǒng)，包括處理模塊，以及分別受處理模塊控制的串行通訊接口模塊、存儲(chǔ)模塊、電源時(shí)鐘模塊、調(diào)試接口和I/o接口模塊；處理器模塊作為控制系統(tǒng)的下位機(jī)，處理工作主要包括數(shù)據(jù)通信、處理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)控制及中斷處理，同時(shí)，處理器模塊對(duì)傳送來(lái)的被裁切物料的圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，并把加工數(shù)據(jù)通過(guò)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中用于調(diào)用；所述電源時(shí)鐘模塊被定時(shí)器進(jìn)行分頻，實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的主時(shí)鐘，這個(gè)主時(shí)鐘再由其他定時(shí)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，獲得所需脈沖，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，即:利用定時(shí)器的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步的，所述運(yùn)動(dòng)控制器為基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制器和基于DSP結(jié)合ARM的運(yùn)動(dòng)控制器中的任意一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述取料系統(tǒng)包括支撐框架、吸盤、調(diào)節(jié)高度的升降機(jī)構(gòu)和光電位置傳感器，支撐框架滑動(dòng)設(shè)置于地面且可以上下垂直升降，在支撐框架底面安裝多個(gè)吸盤，在支撐框架邊框上安裝傳感器和調(diào)節(jié)高度的升降機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述傳輸系統(tǒng)包括輸送框、傳動(dòng)軸、平行膠帶、驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸的伺服電機(jī)和傳感器，所述輸送框設(shè)置于地面上且與支撐框架固定，在輸送框頂部安置多根轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)軸上安裝平行膠帶，伺服電機(jī)安裝在輸送框底面，光電位置傳感器安裝在輸送框邊上，光電位置傳感器采集到被裁切材料的信息通過(guò)數(shù)據(jù)線送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令給伺服電機(jī)以驅(qū)動(dòng)傳送軸。
[0011]進(jìn)一步的，所述分離系統(tǒng)包括固定架、傳送機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)，所述傳送機(jī)構(gòu)安裝在固定架上且其安裝高度低于傳輸系統(tǒng)的安裝高度，提升機(jī)構(gòu)用于傳送廢料，提升機(jī)構(gòu)安裝在固定支架上，且固定架和傳送機(jī)構(gòu)相鄰且二者之間設(shè)有5-lOcm的間隔。
[0012]進(jìn)一步的，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)由多面旋轉(zhuǎn)體模頭、激光器或者二者結(jié)合構(gòu)成；從圖像傳感單元獲得被裁材料的信息后經(jīng)控制系統(tǒng)分析后傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，多面旋轉(zhuǎn)體模頭和激光器按照要求進(jìn)行裁切運(yùn)動(dòng)，多面旋轉(zhuǎn)體模頭能六面自動(dòng)旋轉(zhuǎn)移位，紅外十字光電保護(hù)，沖裁定位準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，所述圖像采集單元有三個(gè)，每個(gè)圖像采集單元均包括第一主相機(jī)、第二主相機(jī)和從相機(jī)，第一主相機(jī)和第二主相機(jī)實(shí)時(shí)采集被裁切材料的尺寸和顏色等整體信息，從相機(jī)實(shí)時(shí)采集被裁切材料的圖案、彎曲形狀和對(duì)比度等細(xì)節(jié)信息。
[0013]進(jìn)一步的，所述定時(shí)器包括總線時(shí)鐘、第一定時(shí)器、第二定時(shí)器和第三定時(shí)器；所述總線時(shí)鐘被第一定時(shí)器進(jìn)行分頻，實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的主時(shí)鐘，第二定時(shí)器和第三定時(shí)器分別作為第一定時(shí)器的計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一定時(shí)器產(chǎn)生的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得所需要脈沖進(jìn)而驅(qū)動(dòng)安裝于執(zhí)行機(jī)構(gòu)底面的電機(jī)X軸和Y軸。
[0014]本發(fā)明還公開了一種基于運(yùn)動(dòng)控制器的裝飾材料自動(dòng)裁切系統(tǒng)的裁切方法，包括以下步驟:
[0015]取料系統(tǒng)中的吸盤抓取出所要裁切的裝飾材料，然后利用傳輸系統(tǒng)把獲取到被裁切材料向執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行輸送，在傳輸系統(tǒng)上方的圖像采集單元對(duì)被裁切材料進(jìn)行信息的采集，采集后的信息傳送到控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，并且與預(yù)先設(shè)計(jì)的裁切要求進(jìn)行對(duì)比，由控制系統(tǒng)送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裁切執(zhí)行命令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行裁切命令進(jìn)行裁切，裁切后的材料通過(guò)分離機(jī)構(gòu)進(jìn)行分離，裁切廢料通過(guò)分離系統(tǒng)的提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行分離，裁切后的有用的材料通過(guò)分離系統(tǒng)的傳送機(jī)構(gòu)傳送；
[0016]上述過(guò)程中，傳感器系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集被裁切材料的位置以及圖像信息，并傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)在通過(guò)傳感器系統(tǒng)獲得取料系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和分離系統(tǒng)的控制信息后，分別實(shí)時(shí)控制各個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程。
[0017]有益效果:本發(fā)明結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制器，利用傳感器的信息采集系統(tǒng)，以激光切割和智能旋轉(zhuǎn)模頭相結(jié)合的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法，獲得高性能智能化裁切系統(tǒng)；具體包括以下優(yōu)占.V.
[0018](I)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)裁切，無(wú)需人工過(guò)多干預(yù)操作，大大提高生產(chǎn)效率；同時(shí)，還能夠解決加工多規(guī)格材料時(shí)需頻繁更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)如刀具的問(wèn)題，提高模切效率；
[0019](2)本發(fā)明中的控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制及中斷等處理功會(huì)K。
[0020]綜上所述，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，速度快生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料，安全性能好，操作方便；同時(shí)還能夠極大程度的避免加工材料的浪費(fèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中整體裁切系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖4為本發(fā)明中定時(shí)器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0026]如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種基于運(yùn)動(dòng)控制器的裝飾材料自動(dòng)裁切系統(tǒng)，包括依次連接的取料系統(tǒng)201、傳輸系統(tǒng)202、執(zhí)行機(jī)構(gòu)203、分離系統(tǒng)204、控制系統(tǒng)205和傳感器系統(tǒng)206 ;取料系統(tǒng)201取出所要裁切材料，通過(guò)傳輸系統(tǒng)202把獲取到材料輸送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)203進(jìn)行裁切，執(zhí)行機(jī)構(gòu)203裁切后的材料通過(guò)分離機(jī)構(gòu)進(jìn)行分離，在上述過(guò)程中，控制系統(tǒng)205實(shí)時(shí)通過(guò)傳感器系統(tǒng)206獲得取料系統(tǒng)201、傳輸系統(tǒng)202、執(zhí)行機(jī)構(gòu)203和分離系統(tǒng)204的控制信息；傳感器系統(tǒng)206包括若干圖像采集單元、光電位置傳感器和光敏電阻，圖像采集單元安裝在傳輸系統(tǒng)202的上方對(duì)傳送的材料進(jìn)行圖像的采集，光電位置傳感器和光敏電阻安裝在傳輸系統(tǒng)202的表面，被傳送的材料在光電位置傳感器和光敏電阻組成的表面上傳送，采集被傳送材料的尺寸及邊沿位置，因此，通過(guò)圖像采集單元和光電位置傳感器就可以獲取被裁切材料的圖像信息和位置信息，被采集到的信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳送給控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)205 ;控制系統(tǒng)205為基于運(yùn)動(dòng)控制器的控制系統(tǒng)205，包括處理模塊，以及分別受處理模塊控制的串行通訊接口模塊、存儲(chǔ)模塊、電源時(shí)鐘模塊、調(diào)試接口和I/O接口模塊；處理器模塊作為控制系統(tǒng)205的下位機(jī)，處理工作主要包括數(shù)據(jù)通信、處理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)控制及中斷處理，同時(shí)，處理器模塊對(duì)傳送來(lái)的被裁切物料的圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋，并把加工數(shù)據(jù)通過(guò)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器中用于調(diào)用；利用定時(shí)器的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)，具體是電源時(shí)鐘模塊被定時(shí)器進(jìn)行分頻，實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的主時(shí)鐘，這個(gè)主時(shí)鐘再由其他定時(shí)器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)，獲得所需脈沖，驅(qū)