一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和加工系統(tǒng)；其中：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電連接，采集木雕的圖像信息，并將圖像信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)電連接，將接收到的圖像信息處理為控制系統(tǒng)能夠識別的代碼，并將代碼發(fā)送至控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)與加工系統(tǒng)電連接，進行代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出，控制加工系統(tǒng)進行加工處理。本發(fā)明能夠完成較為復(fù)雜的加工工藝，且能夠克服傳統(tǒng)機床加工效率不高，加工精度不夠理想，控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺陷。
【專利說明】一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控加工【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年雕刻藝術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，傳統(tǒng)的雕刻方法對工匠技術(shù)水平的要求極高，而且還具有時間周期長、效率低等特點，遠遠不能滿足現(xiàn)在人們的需求，且在傳統(tǒng)木雕機床加工中，最多三個自由度的加工能力，大大限制了很多精美復(fù)雜木雕作品的制作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，以實現(xiàn)能夠完成較為復(fù)雜的加工工藝，且能夠克服傳統(tǒng)機床加工效率不高，加工精度不夠理想，控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺陷。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和加工系統(tǒng)；其中:
[0005]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電連接，采集木雕的圖像信息，并將所述圖像信息發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0006]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)電連接，將接收到的所述圖像信息處理為所述控制系統(tǒng)能夠識別的代碼，并將所述代碼發(fā)送至所述控制系統(tǒng)；
[0007]所述控制系統(tǒng)與所述加工系統(tǒng)電連接，進行所述代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出，控制所述加工系統(tǒng)進行加工處理。
[0008]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為三維激光掃描儀。
[0009]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為:ArtCam、JD或犀牛處理器。
[0010]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)包括:PC機、控制器和伺服電機；其中:
[0011]所述PC機完成代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出；
[0012]所述控制器根據(jù)接收到的代碼通過伺服電機控制加工系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選地，所述加工系統(tǒng)包括:雕刻機和機器人；其中:
[0014]所述雕刻機外形采用吸附式平臺，Y軸龍門式移動；
[0015]所述機器人安裝在所述雕刻機的龍門架上，通過所述龍門架和機器人的協(xié)調(diào)動作完成雕刻。
[0016]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對木雕的圖像信息的采集，并將采集的圖像信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將接收到的圖像數(shù)據(jù)信息處理為控制系統(tǒng)能夠識別的代碼，并將代碼發(fā)送至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)進行代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出，控制加工系統(tǒng)進行加工處理，實現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)控加工系統(tǒng)無法完成的精密復(fù)雜的雕刻任務(wù)，且加工效率高，加工精度好，控制系統(tǒng)精確穩(wěn)定?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例公開的一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]本發(fā)明實施例公開了一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，以實現(xiàn)能夠完成較為復(fù)雜的加工工藝，且能夠克服傳統(tǒng)機床加工效率不高，加工精度不夠理想，控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺陷。
[0021]如圖1所示，一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12、控制系統(tǒng)13和加工系統(tǒng)14 ;其中:
[0022]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12電連接，采集木雕的圖像信息，并將圖像信息發(fā)送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12 ；
[0023]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12與控制系統(tǒng)13電連接，將接收到的圖像信息處理為控制系統(tǒng)13能夠識別的代碼，并將代碼發(fā)送至控制系統(tǒng)13 ；
[0024]控制系統(tǒng)13與加工系統(tǒng)14電連接，進行代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出，控制加工系統(tǒng)14進行加工處理。
[0025]具體的，本發(fā)明公開的數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)是集圖像采集及處理、計算機控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)輸出與加工等為一體的綜合系統(tǒng)。它是基于工業(yè)機器人和數(shù)控木雕精密加工中心的一項復(fù)雜工業(yè)加工生產(chǎn)系統(tǒng)，設(shè)備組成:大型木工雕刻加工中心一臺，工業(yè)機器人一臺，三維激光掃描儀一臺，及相關(guān)各種系統(tǒng)軟件。雕刻機外形需采用真空吸附式平臺，Y軸龍門式移動，工業(yè)輔助機器人安裝在龍門架上，通過龍門架和機器人的協(xié)調(diào)動作來完成各種復(fù)雜的雕刻任務(wù)，實現(xiàn)平面浮雕、鏤空雕刻、空間立體雕刻等多種雕刻功能。
[0026]系統(tǒng)通過三維激光掃描儀、Artcam、JD、犀牛等多種軟件進行圖像采集、處理，生成模型，經(jīng)過處理最終生成控制系統(tǒng)所識別的NC代碼?？刂葡到y(tǒng)通過PC機完成NC代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出，控制機床進行加工處理，加工過程通過加工系統(tǒng)的機床來完成，機床根據(jù)接收到的指令，選擇不同的工作方式，最終完成浮雕、立體雕刻任務(wù)。
[0027]控制系統(tǒng)包括PC機、控制器及伺服電機，主要對路徑進行仿真和控制機床進行加工處理。
[0028]大型木工雕刻加工中心可以實現(xiàn)浮雕、鏤空雕刻、空間立體雕刻等功能；臺面尺寸為寬2米，長4米，行程4.8米，圓柱部分0.8米。雕刻機具有自動換刀功能，根據(jù)不同的材料，不同的雕刻樣式，來選擇不同的刀具雕刻。
[0029]雕刻機采用四軸空間結(jié)構(gòu)，分別為X、Y、Z軸，另外在立體雕刻空間還有一旋轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)軸為A軸。旋轉(zhuǎn)軸A軸的主要作用是完成立體加工，在進行立體雕刻時，旋轉(zhuǎn)軸根據(jù)程序的設(shè)定，進行360°旋轉(zhuǎn)或是進行翻轉(zhuǎn)完成立體雕刻。旋轉(zhuǎn)臺的設(shè)計，是雕刻機完成立體雕刻的關(guān)鍵。雕刻機外形需采用真空吸附式平臺，Y軸龍門式移動，工業(yè)輔助機器人安裝在龍門架上，雕刻機頭安裝在機器人末端軸上，通過龍門架和機器人的協(xié)調(diào)動作來完成各種復(fù)雜的雕刻任務(wù)。由于龍門架上要安裝工業(yè)輔助機器人，因此要求龍門機構(gòu)具有良好的靜剛度和動剛度，與普通機床相比，其靜剛度、動剛度應(yīng)至少提高50%以上。
[0030]由于木雕機用于雕刻木材，機床安裝了 一個吸塵機構(gòu)，用于吸走加工中的木屑。機床具有應(yīng)急滅火結(jié)構(gòu)，防止加工過程中溫度過高引起木材燃燒。木雕機還具有自動換刀功能，來滿足各種樣式的雕刻。
[0031]工業(yè)輔助機器人末端上安裝有雕刻機主軸，可充分發(fā)揮機器人關(guān)節(jié)靈活性和空間可達性好的特點，用于完成機床所不能完成的一些精細雕刻等任務(wù)。
[0032]該系統(tǒng)采用的是M0T0MAN-MH50型機器人，該機器人為垂直多關(guān)節(jié)形結(jié)構(gòu)，機器人按關(guān)節(jié)分為S軸、L軸、Y軸、R軸、B軸、和T軸，這種結(jié)構(gòu)具有動作靈活、工作空間大、干涉小等特點，適合完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)雕刻的任務(wù)。
[0033]機器人通過按動示教編程器上的軸操作鍵，可以實現(xiàn)機器人在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中每個軸所需的動作，機器人在DX100控制柜的控制下，完成各種操作?？刂乒裾嫜b有主電源開關(guān)和門鎖，柜門的右上角裝有急停鍵，示教器掛在急停鍵下方的掛鉤上，機器人DX100控制系統(tǒng)進行初始化診斷，在示教編程器的屏幕上顯示啟動畫面，結(jié)束后顯示初始畫面。
[0034]機器人DX100控制柜有示教模式、再現(xiàn)模式、遠程模式三種動作模式。從事程序編輯或者對已登錄的程序進行修改，進行各種特性文件和各種參數(shù)的設(shè)定要在示教模式下進行；再現(xiàn)示教程序時使用再現(xiàn)模式；伺服電源投入、開始、調(diào)用程序、啟動循環(huán)等相關(guān)操作需要通過外部輸入信號的指定，在遠程模式下進行。
[0035]機器人DX100控制柜動作模式的設(shè)定是由安全系統(tǒng)予以保護的，控制柜安全系統(tǒng)又分為三種安全模式，操作模式、編輯模式、管理模式。操作模式是操作者進行的基本操作模式，如機器人的啟動及停止等；編輯模式下使操作者能進行示教和編輯程序并可對機器人進行設(shè)置；管理模式為建立和維護機器人系統(tǒng)，如參數(shù)、系統(tǒng)時間的設(shè)定以及用戶口令的更改。
[0036]機器人各軸根據(jù)其功能分為機器人軸、基座軸和工裝軸，機器人工作時可以在以下幾種坐標(biāo)系進行:
[0037]關(guān)節(jié)坐標(biāo)系:本體各軸單獨運動；
[0038]直角坐標(biāo)系:機器人前端沿設(shè)定的X軸、Y軸、Z軸平行運動；
[0039]圓柱坐標(biāo)系:本體前端在Θ軸繞S軸運動，R軸L臂平行運動，Z軸運動方向與直角坐標(biāo)系相同；
[0040]工具坐標(biāo)系:將機器人腕部工具的有效方向作為Z軸，把XYZ直角坐標(biāo)定義在工具的尖端點，本體尖端點根據(jù)坐標(biāo)平行移動；
[0041]用戶坐標(biāo)系.XYL直角坐標(biāo)在任意位置定義，本體尖端點根據(jù)坐標(biāo)平行運動。
[0042]為了使機器人能夠進行再現(xiàn)，就必須把機器人運動命令編成程序，控制機器人運動的命令就是移動命令，在移動命令中，記錄有移動到的位置、插補方式、再現(xiàn)速度等。機器人DX100控制系統(tǒng)采用的是INF0RMIII語言，可以在示教模式下進行運動軌跡的設(shè)計，形成控制程序，進而在再現(xiàn)模式下運行。[0043]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0044]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控精密木雕加工系統(tǒng)，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和加工系統(tǒng)；其中: 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電連接，采集木雕的圖像信息，并將所述圖像信息發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)； 所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)電連接，將接收到的所述圖像信息處理為所述控制系統(tǒng)能夠識別的代碼，并將所述代碼發(fā)送至所述控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)與所述加工系統(tǒng)電連接，進行所述代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出，控制所述加工系統(tǒng)進行加工處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為三維激光掃描儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為:ArtCam、JD或犀牛處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括:PC機、控制器和伺服電機;其中: 所述PC機完成代碼的讀取、加工路徑的仿真及代碼的輸出； 所述控制器根據(jù)接收到的代碼通過伺服電機控制加工系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述加工系統(tǒng)包括:雕刻機和機器人；其中: 所述雕刻機外形采用吸附式平臺，Y軸龍門式移動； 所述機器人安裝在所述雕刻機的龍門架上，通過所述龍門架和機器人的協(xié)調(diào)動作完成雕刻。
【文檔編號】G05B19/4093GK103909776SQ201210594061
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】苗新剛, 汪蘇, 焦方坤, 賀京杰, 許會超, 趙楠, 鄭嬌, 梅寒, 劉卓 申請人:北京建筑工程學(xué)院, 北京航空航天大學(xué)