一种数控精密木雕加工系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种数控精密木雕加工系统，包括：数据采集系统、数据处理系统、控制系统和加工系统；其中：数据采集系统与数据处理系统电连接，采集木雕的图像信息，并将图像信息发送至数据处理系统；数据处理系统与控制系统电连接，将接收到的图像信息处理为控制系统能够识别的代码，并将代码发送至控制系统；控制系统与加工系统电连接，进行代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出，控制加工系统进行加工处理。本发明能够完成较为复杂的加工工艺，且能够克服传统机床加工效率不高，加工精度不够理想，控制系统不稳定的缺陷。
【专利说明】一种数控精密木雕加工系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控加工【技术领域】，更具体地说，涉及一种数控精密木雕加工系统。
【背景技术】
[0002]近几年雕刻艺术越来越受到人们的关注，传统的雕刻方法对工匠技术水平的要求极高，而且还具有时间周期长、效率低等特点，远远不能满足现在人们的需求，且在传统木雕机床加工中，最多三个自由度的加工能力，大大限制了很多精美复杂木雕作品的制作。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供一种数控精密木雕加工系统，以实现能够完成较为复杂的加工工艺，且能够克服传统机床加工效率不高，加工精度不够理想，控制系统不稳定的缺陷。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种数控精密木雕加工系统，包括:数据采集系统、数据处理系统、控制系统和加工系统；其中:
[0005]所述数据采集系统与所述数据处理系统电连接，采集木雕的图像信息，并将所述图像信息发送至所述数据处理系统；
[0006]所述数据处理系统与所述控制系统电连接，将接收到的所述图像信息处理为所述控制系统能够识别的代码，并将所述代码发送至所述控制系统；
[0007]所述控制系统与所述加工系统电连接，进行所述代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出，控制所述加工系统进行加工处理。
[0008]优选地，所述数据采集系统为三维激光扫描仪。
[0009]优选地，所述数据处理系统为:ArtCam、JD或犀牛处理器。
[0010]优选地，所述控制系统包括:PC机、控制器和伺服电机；其中:
[0011]所述PC机完成代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出；
[0012]所述控制器根据接收到的代码通过伺服电机控制加工系统。
[0013]优选地，所述加工系统包括:雕刻机和机器人；其中:
[0014]所述雕刻机外形采用吸附式平台，Y轴龙门式移动；
[0015]所述机器人安装在所述雕刻机的龙门架上，通过所述龙门架和机器人的协调动作完成雕刻。
[0016]从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种数控精密木雕加工系统，通过数据采集系统对木雕的图像信息的采集，并将采集的图像信息发送至数据处理系统，数据处理系统将接收到的图像数据信息处理为控制系统能够识别的代码，并将代码发送至控制系统，控制系统进行代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出，控制加工系统进行加工处理，实现了传统数控加工系统无法完成的精密复杂的雕刻任务，且加工效率高，加工精度好，控制系统精确稳定。【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明实施例公开的一种数控精密木雕加工系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]本发明实施例公开了一种数控精密木雕加工系统，以实现能够完成较为复杂的加工工艺，且能够克服传统机床加工效率不高，加工精度不够理想，控制系统不稳定的缺陷。
[0021]如图1所示，一种数控精密木雕加工系统，包括:数据采集系统11、数据处理系统12、控制系统13和加工系统14 ;其中:
[0022]数据采集系统11与数据处理系统12电连接，采集木雕的图像信息，并将图像信息发送至数据处理系统12 ；
[0023]数据处理系统12与控制系统13电连接，将接收到的图像信息处理为控制系统13能够识别的代码，并将代码发送至控制系统13 ；
[0024]控制系统13与加工系统14电连接，进行代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出，控制加工系统14进行加工处理。
[0025]具体的，本发明公开的数控精密木雕加工系统是集图像采集及处理、计算机控制系统、数据输出与加工等为一体的综合系统。它是基于工业机器人和数控木雕精密加工中心的一项复杂工业加工生产系统，设备组成:大型木工雕刻加工中心一台，工业机器人一台，三维激光扫描仪一台，及相关各种系统软件。雕刻机外形需采用真空吸附式平台，Y轴龙门式移动，工业辅助机器人安装在龙门架上，通过龙门架和机器人的协调动作来完成各种复杂的雕刻任务，实现平面浮雕、镂空雕刻、空间立体雕刻等多种雕刻功能。
[0026]系统通过三维激光扫描仪、Artcam、JD、犀牛等多种软件进行图像采集、处理，生成模型，经过处理最终生成控制系统所识别的NC代码。控制系统通过PC机完成NC代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出，控制机床进行加工处理，加工过程通过加工系统的机床来完成，机床根据接收到的指令，选择不同的工作方式，最终完成浮雕、立体雕刻任务。
[0027]控制系统包括PC机、控制器及伺服电机，主要对路径进行仿真和控制机床进行加工处理。
[0028]大型木工雕刻加工中心可以实现浮雕、镂空雕刻、空间立体雕刻等功能；台面尺寸为宽2米，长4米，行程4.8米，圆柱部分0.8米。雕刻机具有自动换刀功能，根据不同的材料，不同的雕刻样式，来选择不同的刀具雕刻。
[0029]雕刻机采用四轴空间结构，分别为X、Y、Z轴，另外在立体雕刻空间还有一旋转台，转轴为A轴。旋转轴A轴的主要作用是完成立体加工，在进行立体雕刻时，旋转轴根据程序的设定，进行360°旋转或是进行翻转完成立体雕刻。旋转台的设计，是雕刻机完成立体雕刻的关键。雕刻机外形需采用真空吸附式平台，Y轴龙门式移动，工业辅助机器人安装在龙门架上，雕刻机头安装在机器人末端轴上，通过龙门架和机器人的协调动作来完成各种复杂的雕刻任务。由于龙门架上要安装工业辅助机器人，因此要求龙门机构具有良好的静刚度和动刚度，与普通机床相比，其静刚度、动刚度应至少提高50%以上。
[0030]由于木雕机用于雕刻木材，机床安装了 一个吸尘机构，用于吸走加工中的木屑。机床具有应急灭火结构，防止加工过程中温度过高引起木材燃烧。木雕机还具有自动换刀功能，来满足各种样式的雕刻。
[0031]工业辅助机器人末端上安装有雕刻机主轴，可充分发挥机器人关节灵活性和空间可达性好的特点，用于完成机床所不能完成的一些精细雕刻等任务。
[0032]该系统采用的是M0T0MAN-MH50型机器人，该机器人为垂直多关节形结构，机器人按关节分为S轴、L轴、Y轴、R轴、B轴、和T轴，这种结构具有动作灵活、工作空间大、干涉小等特点，适合完成复杂结构雕刻的任务。
[0033]机器人通过按动示教编程器上的轴操作键，可以实现机器人在关节坐标系中每个轴所需的动作，机器人在DX100控制柜的控制下，完成各种操作。控制柜正面装有主电源开关和门锁，柜门的右上角装有急停键，示教器挂在急停键下方的挂钩上，机器人DX100控制系统进行初始化诊断，在示教编程器的屏幕上显示启动画面，结束后显示初始画面。
[0034]机器人DX100控制柜有示教模式、再现模式、远程模式三种动作模式。从事程序编辑或者对已登录的程序进行修改，进行各种特性文件和各种参数的设定要在示教模式下进行；再现示教程序时使用再现模式；伺服电源投入、开始、调用程序、启动循环等相关操作需要通过外部输入信号的指定，在远程模式下进行。
[0035]机器人DX100控制柜动作模式的设定是由安全系统予以保护的，控制柜安全系统又分为三种安全模式，操作模式、编辑模式、管理模式。操作模式是操作者进行的基本操作模式，如机器人的启动及停止等；编辑模式下使操作者能进行示教和编辑程序并可对机器人进行设置；管理模式为建立和维护机器人系统，如参数、系统时间的设定以及用户口令的更改。
[0036]机器人各轴根据其功能分为机器人轴、基座轴和工装轴，机器人工作时可以在以下几种坐标系进行:
[0037]关节坐标系:本体各轴单独运动；
[0038]直角坐标系:机器人前端沿设定的X轴、Y轴、Z轴平行运动；
[0039]圆柱坐标系:本体前端在Θ轴绕S轴运动，R轴L臂平行运动，Z轴运动方向与直角坐标系相同；
[0040]工具坐标系:将机器人腕部工具的有效方向作为Z轴，把XYZ直角坐标定义在工具的尖端点，本体尖端点根据坐标平行移动；
[0041]用户坐标系.XYL直角坐标在任意位置定义，本体尖端点根据坐标平行运动。
[0042]为了使机器人能够进行再现，就必须把机器人运动命令编成程序，控制机器人运动的命令就是移动命令，在移动命令中，记录有移动到的位置、插补方式、再现速度等。机器人DX100控制系统采用的是INF0RMIII语言，可以在示教模式下进行运动轨迹的设计，形成控制程序，进而在再现模式下运行。[0043]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0044]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种数控精密木雕加工系统，其特征在于，包括:数据采集系统、数据处理系统、控制系统和加工系统；其中: 所述数据采集系统与所述数据处理系统电连接，采集木雕的图像信息，并将所述图像信息发送至所述数据处理系统； 所述数据处理系统与所述控制系统电连接，将接收到的所述图像信息处理为所述控制系统能够识别的代码，并将所述代码发送至所述控制系统； 所述控制系统与所述加工系统电连接，进行所述代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出，控制所述加工系统进行加工处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集系统为三维激光扫描仪。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据处理系统为:ArtCam、JD或犀牛处理器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制系统包括:PC机、控制器和伺服电机;其中: 所述PC机完成代码的读取、加工路径的仿真及代码的输出； 所述控制器根据接收到的代码通过伺服电机控制加工系统。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述加工系统包括:雕刻机和机器人；其中: 所述雕刻机外形采用吸附式平台，Y轴龙门式移动； 所述机器人安装在所述雕刻机的龙门架上，通过所述龙门架和机器人的协调动作完成雕刻。
【文档编号】G05B19/4093GK103909776SQ201210594061
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】苗新刚, 汪苏, 焦方坤, 贺京杰, 许会超, 赵楠, 郑娇, 梅寒, 刘卓 申请人:北京建筑工程学院, 北京航空航天大学