块状石材全自动磨抛的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种块状石材全自动磨抛机，包括工作台装置、磨轮运动机构、检测识别装置以及控制各装置或机构动作的控制装置；该工作台装置包括用以承载石材工件的工作台以及可以带动工作台移动使工件进出磨抛工作空间的传动机构；该磨轮运动机构包括磨轮驱动机构以及可带动磨轮驱动机构实现XYZ三维直线运动的三维运动平台，该磨轮驱动机构包括可卡固磨轮的磨轮卡盘以及可带动磨轮卡盘旋转的磨轮驱动电机；该检测识别装置包括CCD摄像头，该CCD摄像头安装在万向节的下方，万向节固定安装在摄像头支架上。本实用新型通过机器视觉对工件进行图像采集及处理，可以实现在一次加工过程中自动完成不同形状、不同高度、不同材质石材表面的磨抛加工。
【专利说明】块状石材全自动磨抛机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石材磨削及抛光加工的【技术领域】，特别是涉及一种针对墓碑石等块状石材的全自动磨抛加工设备。
【背景技术】
[0002]石材制品的美观除了造型和颜色之外，还反映在产品的光泽度上。石材制品的表面光泽度主要由磨削和抛光两道工艺决定，是整个石材制品生产过程中消耗时间最长、力口工成本最高的工艺部分。
[0003]建筑上常用的板状和条状石材制品，如地砖、墙砖及线条等，均属于系列化规格化产品，而且生产批量较大，基本采用全自动连续石材磨机和定厚抛光机进行加工，实现了规格化板材或线条的流水线生产。针对块状石材制品，如墓碑石等高档次工艺石材，一般都是按照客户的需求进行定制，大都属于单件或小批量生产，很难形成流水线式的作业；同时，其对表面光泽度的要求通常高于90度，而且需要对至少五个表面进行磨抛加工。目前国内对于这类异型石材制品的表面磨抛仍以手工为主，采用摇臂式手扶磨机等设备进行加工，工作效率低、劳动强度大，磨抛压力难于控制，容易产生磨抛不均匀，表面加工精度、平整度差，严重影响石材制品的质量。
[0004]近年来，为适应中小石材加工企业的需求，国内外石材机械企业相继开发出桥式单头磨机、桥式多头磨机、全自动门型研磨机等自动化加工设备，一定程度上减轻了工作的劳动强度，提高了工作效率。但是仍然存在以下不足:需要人工进行数控编程；一次加工过程中只能完成单件石材、或多件材质及规格相同的石材的磨抛加工，因此效率较低、成本高、难以形成批量。目前国内还没有专为块状异型石材多规格、多工件自动化磨抛加工的设备，也未见相关专利产品的报道。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种通过机器视觉对工件进行图像采集及处理，实现在一次加工过程中自动完成不同形状、不同高度、不同材质石材表面的磨抛加工。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是:
[0007]—种块状石材全自动磨抛机，包括工作台装置、磨轮运动机构、检测识别装置以及控制各装置或机构动作的控制装置；该工作台装置包括用以承载石材工件的工作台以及可以带动工作台移动使工件进出磨抛工作空间的传动机构；该磨轮运动机构包括磨轮驱动机构以及可带动磨轮驱动机构实现XYZ三维直线运动的三维运动平台，该磨轮驱动机构包括可卡固磨轮的磨轮卡盘以及可带动磨轮卡盘旋转的磨轮驱动电机；该检测识别装置包括CCD摄像头，该CCD摄像头安装在万向节的下方，万向节固定安装在摄像头支架上。
[0008]所述的检测识别装置安装在所述三维运动平台上。
[0009]所述的检测识别装置采用双目CXD摄像头。[0010]进一步包括刀库，该刀库设置在所述工作台的一端，其包括刀架，该刀架上固定安装了数个用以固定磨轮的磨轮夹具。
[0011]所述的工作台上划分有用以放置不同工件的多个工作区域。
[0012]所述的传动机构包括电机、受电机驱动的滚珠丝杠以及与滚珠丝杠啮合的螺母，该螺母固定在所述的工作台下方；该传动机构还包括导轨以及可以在该导轨上移动的移动结构，该移动结构固定所述工作台的下方。
[0013]所述的移动结构为安装在工作台下方的滚轮，该滚轮滚动在所述的导轨上。
[0014]所述的三维运动平台包括两个分别设置在所述工作台两侧的X轴运动平台、横跨在两个X轴运动平台之间的Y轴运动平台以及设置在该Y轴运动平台上的Z轴运动平台；该两个X轴运动平台分别包括X轴伺服电机、X轴滚珠丝杠、X轴滑块以及X轴导轨，且两个X轴伺服电机由一对具有同步功能的驱动器驱动；该Y轴运动平台包括Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杠、Y轴滑块、Y轴导轨以及两端分别安装在X轴运动平台两侧的X轴滑块上的横梁；该Z轴运动平台包括Z轴伺服电机、Z轴滚珠丝杠、Z轴滑块以及Z轴导轨；所述的磨轮驱动机构固定安装在该Z轴滑块上。
[0015]采用上述方案后，本实用新型具有的优点与效果如下:
[0016]1、本实用新型通过设置检测识别装置，采用机器视觉技术和自动图形编程技术相结合，由CXD摄像头采集图像，经过计算处理后生成工件的图形文件，控制装置再根据图形文件及设定的加工工艺与相关参数，实现自动图形化数控编程，省去了大量的手工编程时间，效率大幅提高，并降低了对工人操作技能的要求。
[0017]2、本实用新型可以通过在工作台上划分多个区域，并配合CXD摄像头，可以实现多个具有不同高度、不同形状、不同材质工件的同时加工，克服了现有自动化磨抛加工设备只能实现单工件或是多个相同材质及规格工件的一次连续加工，非常适合碑石等高档次块状石材的加工。
[0018]3、本实用新型的所有直线坐标轴的进给运动均可以采用丝杠螺母副传动方式，具有更高的精度。其中，横梁X方向的进给可以采用双边同步驱动技术，避免了单边驱动时产生的偏转扭矩造成的一边驱动落后或振动的问题，比传统石材加工设备采用的齿轮齿条副具有更高的进给精度和进给速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的总体结构示意图；
[0020]图2是本实用新型的主视图；
[0021]图3是本实用新型所述工作台装置的结构示意图；
[0022]图4是本实用新型所述磨轮运动机构的结构示意图；
[0023]图5是本实用新型所述检测识别装置的结构示意图；
[0024]图6是本实用新型所述刀库的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。
[0026]本实用新型所揭示的是一种块状石材全自动磨抛机，如图1及图2所示，为本实用新型的较佳实施例。所述全自动磨抛机包括工作台装置1、磨轮运动机构2、检测识别装置3以及控制装置4，还可以进一步包括刀库5。其中:
[0027]所述的工作台装置I包括用以承载石材工件6的工作台11以及可以带动工作台11移动使工件进出磨抛工作空间的传动机构12。优选地，所述工作台11上可以划分出多个工作区域，本实施例划分有四个工作区域，每个工作区域可以放置不同的工件6，划分区域的目的是为了便于区别不同种类的石材，而且在安放工件时应按照不同的区域分别安放，不能用石材工件压住区域分割线。所述的传动机构12用以带动工作台11移动，使工作台11上的工件6可以移入工作空间进行磨抛加工，或者移出工作空间进行更换工件或者翻转工件以进行下个面的加工。该传动机构12可以采用多种结构形式，同时配合图3所示，本实施例所述的传动机构12包括电机121、受电机121驱动的滚珠丝杠122以及与滚珠丝杠122啮合的螺母123，该螺母123则固定在所述的工作台11下方。所述的传动机构12还包括导轨124以及可以在该导轨124上移动的移动结构，该移动结构则固定所述工作台11下方。由于工作台11以及放置在工作台上的工件重量较重，为了方便工作台11的移动，所述的移动结构可以为安装在工作台11下方的滚轮125，该滚轮125滚动在所述的导轨124上。上述传动机构12，通过电机121的正反转，就可以实现工作台11的进出动作。
[0028]所述的磨轮运动机构2包括磨轮驱动机构21以及可带动磨轮驱动机构21实现XYZ三维直线运动的三维运动平台。该磨轮驱动机构21包括可卡固磨轮7的磨轮卡盘211以及可带动磨轮卡盘211旋转的磨轮驱动电机212，通过该磨轮驱动电机212可带动磨轮7旋转以实现对工件的磨削加工。XYZ三维运动平台是现有常见机构，用以实现在XYZ三维空间内的直线运动，本实用新型所述的三维运动平台可以采用现有机构。为了实现平稳运行以及提高进给精度，本实用新型所述的三维运动平台可以采用桥式结构以及丝杠螺母副传动方式。具体结构同时配合图4所示，所述的三维运动平台包括两个分别设置在所述工作台11两侧的X轴运动平台22、横跨在两个X轴运动平台22之间的Y轴运动平台23以及设置在该Y轴运动平台23上的Z轴运动平台24。所述的两个X轴运动平台22分别包括X轴伺服电机221、X轴滚珠丝杠222、X轴滑块223以及X轴导轨224，X方向由双边同步X轴伺服电机211转动，带动X轴滚珠丝杠222，使X轴滑块223沿着X轴导轨224完成磨抛运动的X向的进给，而两侧的X轴伺服电机221由一对具有同步功能的驱动器驱动实现双边的同步驱动，使两边的运动保持高度的一致性。所述的Y轴运动平台23包括Y轴伺服电机231、Y轴滚珠丝杠232、Y轴滑块233、Y轴导轨234以及两端分别安装在X轴运动平台22两侧的X轴滑块224上的横梁235，Y方向由Y轴伺服电机231转动，带动Y轴滚珠丝杠232，沿着Y轴导轨234完成Y轴滑块233的Y向运动。所述的Z轴运动平台24包括Z轴伺服电机241、Z轴滚珠丝杠242、Z轴滑块243以及Z轴导轨244，Z方向为由Z轴伺服电机241，带动Z轴滚珠丝杠242沿着Z轴导轨244完成Z向滑块243的Z向运动，所述的磨轮驱动机构21固定安装在该Z轴滑块243上，进而实现所述磨轮驱动机构21和在用磨轮7的Z向运动。
[0029]所述的检测识别装置3用于采集工作空间内的工件6的图像，并传输给所述的控制装置4。同时配合图5所示，所述的检测识别装置3包括CXD摄像头31，该CXD摄像头31安装在万向节32下方，万向节32固定安装在摄像头支架33上。这样万向节32可以让CXD摄像头31实现大角度的调整，可以使得摄像头的可视范围变大，更好的俯视整个加工工作空间，采集更全面的图像。如果需要，所述的检测识别装置3可以安装在所述三维运动平台上(本实施例是安装在所述横梁235上)，这样可以在三维运动平台的带动下进行移动检测工作空间。此外，本实用新型可以采用双目CXD摄像头31，这样不但可以检测石材工件的形状轮廓，还可以对石材工件的高度进行检测识别，从而可以做到不同形状、不同高度石材的同时检测及同时加工。
[0030]所述的刀库5用于安放各个类型的磨轮，包括待用磨轮或者已用磨轮。同时配合图6所示，所述的刀库5设置在所述工作台11的一端，其包括刀架51，该刀架51上固定安装了数个磨轮夹具52，每个磨轮夹具52可以固定一个磨轮7。而每个磨轮夹具52可以设置相应的编号，每个编号对应同一类型的待用磨轮，并且可以将磨轮的XYZ三维的空间位置数据、磨轮的类型以及型号等数据都对应于相应的编号，并预先输入到控制装置中，为自动换刀编程提供磨轮的数字化参数。
[0031]所述的控制装置4用以控制各装置或机构动作。
[0032]本实用新型的工作原理为:首先将工作台11移出工作空间达到装卸工位，在装卸工位将石材工件6安装在工作台11上，再由工作台11带动了石材工件6进入到工作空间的磨抛工位；然后由检测识别装置3获取整个工作台11范围内石材工件6的图像信息，并传输给控制装置4，通过控制装置4的计算处理得到工件6的分布及其外形，并输出相应的图形文件；根据图形文件以及设定的各个工件的材质等参数，由控制装置4自动生成数控加工程序；最后，所述的磨轮运动机构2各个进给轴及主轴按照数控加工程序规划的轨迹动作，按顺序逐个完成每一件石材工件加工表面的一道工序的磨抛加工；一道工序加工完成后，自动更换磨抛刀具，再进行下一道磨抛工序的加工；完成一个面的所有加工之后，工作台11移动至装卸工位，人工或机械翻转工件6，然后返回磨抛工位，再循环上述加工过程，直到加工完所有需要加工的表面为止。另外，加工过程中，控制装置可以针对磨轮损耗进行在线检测和自动补偿，以保证石材表面的磨抛加工质量。
[0033]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围。故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。
【权利要求】
1.一种块状石材全自动磨抛机，其特征在于:包括工作台装置、磨轮运动机构、检测识别装置以及控制各装置或机构动作的控制装置；该工作台装置包括用以承载石材工件的工作台以及可以带动工作台移动使工件进出磨抛工作空间的传动机构；该磨轮运动机构包括磨轮驱动机构以及可带动磨轮驱动机构实现XYZ三维直线运动的三维运动平台，该磨轮驱动机构包括可卡固磨轮的磨轮卡盘以及可带动磨轮卡盘旋转的磨轮驱动电机；该检测识别装置包括CCD摄像头，该CCD摄像头安装在万向节的下方，万向节固定安装在摄像头支架上。
2.根据权利要求1所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:所述的检测识别装置安装在所述三维运动平台上。
3.根据权利要求1或2所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:所述的检测识别装置采用双目C⑶摄像头。
4.根据权利要求3所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:进一步包括刀库，该刀库设置在所述工作台的一端，其包括刀架，该刀架上固定安装了数个用以固定磨轮的磨轮夹具。
5.根据权利要求4所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:所述的工作台上划分有用以放置不同工件的多个工作区域。
6.根据权利要求4所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:所述的传动机构包括电机、受电机驱动的滚珠丝杠以及与滚珠丝杠啮合的螺母，该螺母固定在所述的工作台下方；该传动机构还包括导轨以及可以在该导轨上移动的移动结构，该移动结构固定所述工作台的下方。
7.根据权利要求6所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:所述的移动结构为安装在工作台下方的滚轮，该滚轮滚动在所述的导轨上。
8.根据权利要求4-7之一所述的块状石材全自动磨抛机，其特征在于:所述的三维运动平台包括两个分别设置在所述工作台两侧的X轴运动平台、横跨在两个X轴运动平台之间的Y轴运动平台以及设置在该Y轴运动平台上的Z轴运动平台；该两个X轴运动平台分别包括X轴伺服电机、X轴滚珠丝杠、X轴滑块以及X轴导轨，且两个X轴伺服电机由一对具有同步功能的驱动器驱动；该Y轴运动平台包括Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杠、Y轴滑块、Y轴导轨以及两端分别安装在X轴运动平台两侧的X轴滑块上的横梁；该Z轴运动平台包括Z轴伺服电机、Z轴滚珠丝杠、Z轴滑块以及Z轴导轨；所述的磨轮驱动机构固定安装在该Z轴滑块上。
【文档编号】B24B7/22GK203804708SQ201420061641
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月11日 优先权日:2014年2月11日
【发明者】常雪峰, 罗善明, 谢丹, 丁焕琪 申请人:厦门理工学院