塊狀石材全自動磨拋的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種塊狀石材全自動磨拋機，包括工作臺裝置、磨輪運動機構(gòu)、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構(gòu)動作的控制裝置；該工作臺裝置包括用以承載石材工件的工作臺以及可以帶動工作臺移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)；該磨輪運動機構(gòu)包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅(qū)動機構(gòu)包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節(jié)的下方，萬向節(jié)固定安裝在攝像頭支架上。本實用新型通過機器視覺對工件進行圖像采集及處理，可以實現(xiàn)在一次加工過程中自動完成不同形狀、不同高度、不同材質(zhì)石材表面的磨拋加工。
【專利說明】塊狀石材全自動磨拋機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及石材磨削及拋光加工的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種針對墓碑石等塊狀石材的全自動磨拋加工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]石材制品的美觀除了造型和顏色之外，還反映在產(chǎn)品的光澤度上。石材制品的表面光澤度主要由磨削和拋光兩道工藝決定，是整個石材制品生產(chǎn)過程中消耗時間最長、力口工成本最高的工藝部分。
[0003]建筑上常用的板狀和條狀石材制品，如地磚、墻磚及線條等，均屬于系列化規(guī)格化產(chǎn)品，而且生產(chǎn)批量較大，基本采用全自動連續(xù)石材磨機和定厚拋光機進行加工，實現(xiàn)了規(guī)格化板材或線條的流水線生產(chǎn)。針對塊狀石材制品，如墓碑石等高檔次工藝石材，一般都是按照客戶的需求進行定制，大都屬于單件或小批量生產(chǎn)，很難形成流水線式的作業(yè)；同時，其對表面光澤度的要求通常高于90度，而且需要對至少五個表面進行磨拋加工。目前國內(nèi)對于這類異型石材制品的表面磨拋仍以手工為主，采用搖臂式手扶磨機等設(shè)備進行加工，工作效率低、勞動強度大，磨拋壓力難于控制，容易產(chǎn)生磨拋不均勻，表面加工精度、平整度差，嚴重影響石材制品的質(zhì)量。
[0004]近年來，為適應(yīng)中小石材加工企業(yè)的需求，國內(nèi)外石材機械企業(yè)相繼開發(fā)出橋式單頭磨機、橋式多頭磨機、全自動門型研磨機等自動化加工設(shè)備，一定程度上減輕了工作的勞動強度，提高了工作效率。但是仍然存在以下不足:需要人工進行數(shù)控編程；一次加工過程中只能完成單件石材、或多件材質(zhì)及規(guī)格相同的石材的磨拋加工，因此效率較低、成本高、難以形成批量。目前國內(nèi)還沒有專為塊狀異型石材多規(guī)格、多工件自動化磨拋加工的設(shè)備，也未見相關(guān)專利產(chǎn)品的報道。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種通過機器視覺對工件進行圖像采集及處理，實現(xiàn)在一次加工過程中自動完成不同形狀、不同高度、不同材質(zhì)石材表面的磨拋加工。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是:
[0007]—種塊狀石材全自動磨拋機，包括工作臺裝置、磨輪運動機構(gòu)、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構(gòu)動作的控制裝置；該工作臺裝置包括用以承載石材工件的工作臺以及可以帶動工作臺移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)；該磨輪運動機構(gòu)包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅(qū)動機構(gòu)包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節(jié)的下方，萬向節(jié)固定安裝在攝像頭支架上。
[0008]所述的檢測識別裝置安裝在所述三維運動平臺上。
[0009]所述的檢測識別裝置采用雙目CXD攝像頭。[0010]進一步包括刀庫，該刀庫設(shè)置在所述工作臺的一端，其包括刀架，該刀架上固定安裝了數(shù)個用以固定磨輪的磨輪夾具。
[0011]所述的工作臺上劃分有用以放置不同工件的多個工作區(qū)域。
[0012]所述的傳動機構(gòu)包括電機、受電機驅(qū)動的滾珠絲杠以及與滾珠絲杠嚙合的螺母，該螺母固定在所述的工作臺下方；該傳動機構(gòu)還包括導軌以及可以在該導軌上移動的移動結(jié)構(gòu)，該移動結(jié)構(gòu)固定所述工作臺的下方。
[0013]所述的移動結(jié)構(gòu)為安裝在工作臺下方的滾輪，該滾輪滾動在所述的導軌上。
[0014]所述的三維運動平臺包括兩個分別設(shè)置在所述工作臺兩側(cè)的X軸運動平臺、橫跨在兩個X軸運動平臺之間的Y軸運動平臺以及設(shè)置在該Y軸運動平臺上的Z軸運動平臺；該兩個X軸運動平臺分別包括X軸伺服電機、X軸滾珠絲杠、X軸滑塊以及X軸導軌，且兩個X軸伺服電機由一對具有同步功能的驅(qū)動器驅(qū)動；該Y軸運動平臺包括Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲杠、Y軸滑塊、Y軸導軌以及兩端分別安裝在X軸運動平臺兩側(cè)的X軸滑塊上的橫梁；該Z軸運動平臺包括Z軸伺服電機、Z軸滾珠絲杠、Z軸滑塊以及Z軸導軌；所述的磨輪驅(qū)動機構(gòu)固定安裝在該Z軸滑塊上。
[0015]采用上述方案后，本實用新型具有的優(yōu)點與效果如下:
[0016]1、本實用新型通過設(shè)置檢測識別裝置，采用機器視覺技術(shù)和自動圖形編程技術(shù)相結(jié)合，由CXD攝像頭采集圖像，經(jīng)過計算處理后生成工件的圖形文件，控制裝置再根據(jù)圖形文件及設(shè)定的加工工藝與相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)自動圖形化數(shù)控編程，省去了大量的手工編程時間，效率大幅提高，并降低了對工人操作技能的要求。
[0017]2、本實用新型可以通過在工作臺上劃分多個區(qū)域，并配合CXD攝像頭，可以實現(xiàn)多個具有不同高度、不同形狀、不同材質(zhì)工件的同時加工，克服了現(xiàn)有自動化磨拋加工設(shè)備只能實現(xiàn)單工件或是多個相同材質(zhì)及規(guī)格工件的一次連續(xù)加工，非常適合碑石等高檔次塊狀石材的加工。
[0018]3、本實用新型的所有直線坐標軸的進給運動均可以采用絲杠螺母副傳動方式，具有更高的精度。其中，橫梁X方向的進給可以采用雙邊同步驅(qū)動技術(shù)，避免了單邊驅(qū)動時產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)扭矩造成的一邊驅(qū)動落后或振動的問題，比傳統(tǒng)石材加工設(shè)備采用的齒輪齒條副具有更高的進給精度和進給速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的主視圖；
[0021]圖3是本實用新型所述工作臺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本實用新型所述磨輪運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本實用新型所述檢測識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本實用新型所述刀庫的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳述。
[0026]本實用新型所揭示的是一種塊狀石材全自動磨拋機，如圖1及圖2所示，為本實用新型的較佳實施例。所述全自動磨拋機包括工作臺裝置1、磨輪運動機構(gòu)2、檢測識別裝置3以及控制裝置4，還可以進一步包括刀庫5。其中:
[0027]所述的工作臺裝置I包括用以承載石材工件6的工作臺11以及可以帶動工作臺11移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)12。優(yōu)選地，所述工作臺11上可以劃分出多個工作區(qū)域，本實施例劃分有四個工作區(qū)域，每個工作區(qū)域可以放置不同的工件6，劃分區(qū)域的目的是為了便于區(qū)別不同種類的石材，而且在安放工件時應(yīng)按照不同的區(qū)域分別安放，不能用石材工件壓住區(qū)域分割線。所述的傳動機構(gòu)12用以帶動工作臺11移動，使工作臺11上的工件6可以移入工作空間進行磨拋加工，或者移出工作空間進行更換工件或者翻轉(zhuǎn)工件以進行下個面的加工。該傳動機構(gòu)12可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，同時配合圖3所示，本實施例所述的傳動機構(gòu)12包括電機121、受電機121驅(qū)動的滾珠絲杠122以及與滾珠絲杠122嚙合的螺母123，該螺母123則固定在所述的工作臺11下方。所述的傳動機構(gòu)12還包括導軌124以及可以在該導軌124上移動的移動結(jié)構(gòu)，該移動結(jié)構(gòu)則固定所述工作臺11下方。由于工作臺11以及放置在工作臺上的工件重量較重，為了方便工作臺11的移動，所述的移動結(jié)構(gòu)可以為安裝在工作臺11下方的滾輪125，該滾輪125滾動在所述的導軌124上。上述傳動機構(gòu)12，通過電機121的正反轉(zhuǎn)，就可以實現(xiàn)工作臺11的進出動作。
[0028]所述的磨輪運動機構(gòu)2包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)21以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)21實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺。該磨輪驅(qū)動機構(gòu)21包括可卡固磨輪7的磨輪卡盤211以及可帶動磨輪卡盤211旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機212，通過該磨輪驅(qū)動電機212可帶動磨輪7旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)對工件的磨削加工。XYZ三維運動平臺是現(xiàn)有常見機構(gòu)，用以實現(xiàn)在XYZ三維空間內(nèi)的直線運動，本實用新型所述的三維運動平臺可以采用現(xiàn)有機構(gòu)。為了實現(xiàn)平穩(wěn)運行以及提高進給精度，本實用新型所述的三維運動平臺可以采用橋式結(jié)構(gòu)以及絲杠螺母副傳動方式。具體結(jié)構(gòu)同時配合圖4所示，所述的三維運動平臺包括兩個分別設(shè)置在所述工作臺11兩側(cè)的X軸運動平臺22、橫跨在兩個X軸運動平臺22之間的Y軸運動平臺23以及設(shè)置在該Y軸運動平臺23上的Z軸運動平臺24。所述的兩個X軸運動平臺22分別包括X軸伺服電機221、X軸滾珠絲杠222、X軸滑塊223以及X軸導軌224，X方向由雙邊同步X軸伺服電機211轉(zhuǎn)動，帶動X軸滾珠絲杠222，使X軸滑塊223沿著X軸導軌224完成磨拋運動的X向的進給，而兩側(cè)的X軸伺服電機221由一對具有同步功能的驅(qū)動器驅(qū)動實現(xiàn)雙邊的同步驅(qū)動，使兩邊的運動保持高度的一致性。所述的Y軸運動平臺23包括Y軸伺服電機231、Y軸滾珠絲杠232、Y軸滑塊233、Y軸導軌234以及兩端分別安裝在X軸運動平臺22兩側(cè)的X軸滑塊224上的橫梁235，Y方向由Y軸伺服電機231轉(zhuǎn)動，帶動Y軸滾珠絲杠232，沿著Y軸導軌234完成Y軸滑塊233的Y向運動。所述的Z軸運動平臺24包括Z軸伺服電機241、Z軸滾珠絲杠242、Z軸滑塊243以及Z軸導軌244，Z方向為由Z軸伺服電機241，帶動Z軸滾珠絲杠242沿著Z軸導軌244完成Z向滑塊243的Z向運動，所述的磨輪驅(qū)動機構(gòu)21固定安裝在該Z軸滑塊243上，進而實現(xiàn)所述磨輪驅(qū)動機構(gòu)21和在用磨輪7的Z向運動。
[0029]所述的檢測識別裝置3用于采集工作空間內(nèi)的工件6的圖像，并傳輸給所述的控制裝置4。同時配合圖5所示，所述的檢測識別裝置3包括CXD攝像頭31，該CXD攝像頭31安裝在萬向節(jié)32下方，萬向節(jié)32固定安裝在攝像頭支架33上。這樣萬向節(jié)32可以讓CXD攝像頭31實現(xiàn)大角度的調(diào)整，可以使得攝像頭的可視范圍變大，更好的俯視整個加工工作空間，采集更全面的圖像。如果需要，所述的檢測識別裝置3可以安裝在所述三維運動平臺上(本實施例是安裝在所述橫梁235上)，這樣可以在三維運動平臺的帶動下進行移動檢測工作空間。此外，本實用新型可以采用雙目CXD攝像頭31，這樣不但可以檢測石材工件的形狀輪廓，還可以對石材工件的高度進行檢測識別，從而可以做到不同形狀、不同高度石材的同時檢測及同時加工。
[0030]所述的刀庫5用于安放各個類型的磨輪，包括待用磨輪或者已用磨輪。同時配合圖6所示，所述的刀庫5設(shè)置在所述工作臺11的一端，其包括刀架51，該刀架51上固定安裝了數(shù)個磨輪夾具52，每個磨輪夾具52可以固定一個磨輪7。而每個磨輪夾具52可以設(shè)置相應(yīng)的編號，每個編號對應(yīng)同一類型的待用磨輪，并且可以將磨輪的XYZ三維的空間位置數(shù)據(jù)、磨輪的類型以及型號等數(shù)據(jù)都對應(yīng)于相應(yīng)的編號，并預先輸入到控制裝置中，為自動換刀編程提供磨輪的數(shù)字化參數(shù)。
[0031]所述的控制裝置4用以控制各裝置或機構(gòu)動作。
[0032]本實用新型的工作原理為:首先將工作臺11移出工作空間達到裝卸工位，在裝卸工位將石材工件6安裝在工作臺11上，再由工作臺11帶動了石材工件6進入到工作空間的磨拋工位；然后由檢測識別裝置3獲取整個工作臺11范圍內(nèi)石材工件6的圖像信息，并傳輸給控制裝置4，通過控制裝置4的計算處理得到工件6的分布及其外形，并輸出相應(yīng)的圖形文件；根據(jù)圖形文件以及設(shè)定的各個工件的材質(zhì)等參數(shù)，由控制裝置4自動生成數(shù)控加工程序；最后，所述的磨輪運動機構(gòu)2各個進給軸及主軸按照數(shù)控加工程序規(guī)劃的軌跡動作，按順序逐個完成每一件石材工件加工表面的一道工序的磨拋加工；一道工序加工完成后，自動更換磨拋刀具，再進行下一道磨拋工序的加工；完成一個面的所有加工之后，工作臺11移動至裝卸工位，人工或機械翻轉(zhuǎn)工件6，然后返回磨拋工位，再循環(huán)上述加工過程，直到加工完所有需要加工的表面為止。另外，加工過程中，控制裝置可以針對磨輪損耗進行在線檢測和自動補償，以保證石材表面的磨拋加工質(zhì)量。
[0033]以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍。故但凡依本實用新型的權(quán)利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應(yīng)屬于本實用新型專利涵蓋的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:包括工作臺裝置、磨輪運動機構(gòu)、檢測識別裝置以及控制各裝置或機構(gòu)動作的控制裝置；該工作臺裝置包括用以承載石材工件的工作臺以及可以帶動工作臺移動使工件進出磨拋工作空間的傳動機構(gòu)；該磨輪運動機構(gòu)包括磨輪驅(qū)動機構(gòu)以及可帶動磨輪驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)XYZ三維直線運動的三維運動平臺，該磨輪驅(qū)動機構(gòu)包括可卡固磨輪的磨輪卡盤以及可帶動磨輪卡盤旋轉(zhuǎn)的磨輪驅(qū)動電機；該檢測識別裝置包括CCD攝像頭，該CCD攝像頭安裝在萬向節(jié)的下方，萬向節(jié)固定安裝在攝像頭支架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的檢測識別裝置安裝在所述三維運動平臺上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的檢測識別裝置采用雙目C⑶攝像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:進一步包括刀庫，該刀庫設(shè)置在所述工作臺的一端，其包括刀架，該刀架上固定安裝了數(shù)個用以固定磨輪的磨輪夾具。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的工作臺上劃分有用以放置不同工件的多個工作區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的傳動機構(gòu)包括電機、受電機驅(qū)動的滾珠絲杠以及與滾珠絲杠嚙合的螺母，該螺母固定在所述的工作臺下方；該傳動機構(gòu)還包括導軌以及可以在該導軌上移動的移動結(jié)構(gòu)，該移動結(jié)構(gòu)固定所述工作臺的下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的移動結(jié)構(gòu)為安裝在工作臺下方的滾輪，該滾輪滾動在所述的導軌上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7之一所述的塊狀石材全自動磨拋機，其特征在于:所述的三維運動平臺包括兩個分別設(shè)置在所述工作臺兩側(cè)的X軸運動平臺、橫跨在兩個X軸運動平臺之間的Y軸運動平臺以及設(shè)置在該Y軸運動平臺上的Z軸運動平臺；該兩個X軸運動平臺分別包括X軸伺服電機、X軸滾珠絲杠、X軸滑塊以及X軸導軌，且兩個X軸伺服電機由一對具有同步功能的驅(qū)動器驅(qū)動；該Y軸運動平臺包括Y軸伺服電機、Y軸滾珠絲杠、Y軸滑塊、Y軸導軌以及兩端分別安裝在X軸運動平臺兩側(cè)的X軸滑塊上的橫梁；該Z軸運動平臺包括Z軸伺服電機、Z軸滾珠絲杠、Z軸滑塊以及Z軸導軌；所述的磨輪驅(qū)動機構(gòu)固定安裝在該Z軸滑塊上。
【文檔編號】B24B7/22GK203804708SQ201420061641
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月11日
【發(fā)明者】常雪峰, 羅善明, 謝丹, 丁煥琪 申請人:廈門理工學院