一种基于网络控制的木材柔性复合加工系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于网络控制的木材柔性复合加工系统，包括多套木材柔性复合加工设备、视觉传感器和网络控制系统。本发明将多套独立工作的木材加工装置通过网络连接在一起，通过嵌入式可编程存储器数控技术可对每套复合型木材加工设备实施精确、高效、全自动的控制，克服了一般的木材加工设备人工控制操作性差、加工精度低；各机器设备单独工作效率低的缺点。
【专利说明】—种基于网络控制的木材柔性复合加工系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及木材加工领域，特别涉及一种基于网络控制的木材柔性复合加工系统。
【背景技术】
[0002]中国是世界上最大的木业加工、木制品生产基地和最主要的木制品加工出口国，人造板、家具、地板年产量位居世界前列。但是，我国木材加工装置的自动化、柔性化应用水平较低，在进行不同的工序加工时，需将工件移至另一机械设备分别进行加工，影响了加工精度和生产效率。此外，由于木材加工过程中涉及多个加工设备，企业不仅需要花费大量资金分别购置各种加工设备，而且需要提供较大的生产车间放置相关设备，提高了加工成本。因此，研究机械手自动上下木料工件的高速高效的组合式木材复合加工装置及其加工中心机床，不但可以提升行业传统机械装备数字化和智能化水平，还可以满足木工行业规模化高速发展需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种加工效率高、加工精度高、成本低的基于网络控制的木材柔性复合加工系统。
[0004]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0005]一种基于网络控制的木材柔性复合加工系统，包括多套木材柔性复合加工设备、视觉传感器和网络控制系统。
[0006]所述木材柔性复合加工设备，包括加工机床、数控系统及辅助部件；所述加工机床包括床身1、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔；其中，床身I设置有导轨2，左移动立柱5竖直安装于导轨2上,左横轴电机16用于驱动左移动立柱5从而沿导轨2做X轴方向的左右移动；左溜板箱6套装于左移动立柱5，左竖轴电机18用于驱动左溜板箱6从而沿左移动立柱5做Z轴方向的上下移动；左溜板箱6通过轴承固定有左主轴4，左主轴4与左转塔3相连接，左转塔3通过左转盘电机14与左刀具头15相连接；右移动立柱8竖直安装于导轨2上,右横轴电机12用于驱动右移动立柱8从而沿导轨2做X轴方向的左右移动；右溜板箱10套装于右移动立柱8，右竖轴电机17用于驱动右溜板箱10从而沿右移动立柱8做Z轴方向的上下移动；右溜板箱10通过轴承固定有右主轴9，右主轴9与右转塔7相连接，右转塔7通过右转盘电机13与右刀具头11相连接；所述控制面板28用于控制整个加工过程；所述辅助部件包括中心架30、工装夹具29、双机械手；用于输送加工工件的传送带与导轨2的平面平行，中心架30与床身I平行且相距一定距离；双机械手设置于中心架30上，双机械手的后端通过双机械手稳定电机19与中心架30相连接，双机械手的前端与工装夹具29相连接，双机械手配有伸缩气缸20，双机械手相互协调配合实现对工件的装夹与卸载；工装夹具29设置于中心架30上，由中心架30支撑并位于机械手的中前部，用于定位夹紧待加工工件。[0007]每套木材柔性复合加工设备均安装有嵌入式可编程存储器控制系统。所述嵌入式可编程存储器控制系统与木材柔性复合加工设备的控制面板28、所有的电机、视觉传感器27、伸缩气缸20的外部传输接口相连。
[0008]所述视觉传感器27位于床身I的侧边，用于在上料后加工前识别木材原料毛坯的质量，检查缺陷，为木材加工做出提前筛选，同时还可检查加工后工件的表面质量情况。视觉传感器27与嵌入式可编程存储器接口连接，并将实时数据反馈给嵌入式可编程存储器控制系统，嵌入式可编程存储器控制系统根据视觉传感器27的分析来筛选原料木材。
[0009]所述嵌入式可编程存储器控制系统控制的电机包括:左移动立柱5的一个左横轴电机16、控制左主轴4的一个左竖轴电机18和一个左转盘电机14、左转塔3的一个自转电机、六个刀具转轴电机(可通过更换转塔，变换刀具及其数量)，共十个电机；同时对称的右边电机数量相同，也共十个电机；即每套木材柔性复合加工设备一共有20个电机；加上机械手转动装置左右两个电机，所以，每个嵌入式可编程存储器控制系统所控制的电机数一共22个电机，可实时统一控制或实时独立修改控制。
[0010]所述网络控制系统通过实时网络将每套设备的嵌入式可编程存储器控制系统与控制服务器23相连，控制服务器23通过大型交换机22与每套木材加工设备组成小型局域网，并且通过配套的软件在计算机上对每套设备进行实施监控以实现控制统一化，控制服务器23通过路由器24和互联网25连接到服务器26，控制者可在服务器端监视和控制所有机器设备。
[0011]本发明与现有技术相比具有如下优点和效果:
[0012](I)本发明将多套独立工作的木材加工装置通过网络连接在一起，通过嵌入式可编程存储器数控技术可对每套复合型木材加工设备实施精确、高效、全自动的控制，克服了一般的木材加工设备人工控制操作性差、加工精度低；各机器设备单独工作效率低的缺点。
[0013](2)本发明采用视觉传感器，可以提前自动识别木材原料毛坯的质量，检查缺陷，为木材加工做出提前筛选，同时还可检查加工后工件的表面质量情况，提高木材的加工质量和精度。
[0014](3)本发明的网络控制系统采用的是总线形式的以太网，局域网内服务器与各个木材加工设备采用交换机相连接，具有传输速率高、稳定性好、安全性高、连接方式简单等优点；克服了一般局域网络延迟率高、实时性差、传输速率低、设备连接繁琐、成本高等缺点。
[0015](4)本发明的网络控制系统的软件功能可根据不同木材的特性和加工需求采取相对应的加工模式，具有很强的适用性，基本满足各种木材加工要求；控制系统还具有单个设备机器微调的功能，以满足特殊加工要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的木材柔性复合加工设备和视觉传感器的主视结构示意图。
[0017]图2为本发明的木材柔性复合加工设备的俯视结构示意图。
[0018]图3为本发明的机械手结构示意图。
[0019]图4为本发明的网络控制系统示意图。
[0020]图5为本发明的网络控制系统操作流程图。[0021]图6为本发明的网络控制系统可编程控制操作流程图。
[0022]其中:1、床身；2、导轨；3、左转塔；4、左主轴；5、左移动立柱；6、左溜板箱；7、右转塔；8、右移动立柱；9、右主轴；10、右溜板箱；11、右刀具头；12、右横轴电机；13、右转盘电机；14、左转盘电机；15、左刀具头；16、左横轴电机；17、右竖轴电机；18、左竖轴电机；19、双机械手稳定电机；20、伸缩气缸；21、单套的木材柔性复合加工设备；22、大型交换机；23、控制服务器；24、路由器；25、互联网；26、服务器；27、视觉传感器；28、控制面板；29、工装夹具；30、中心架。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0024]实施例1
[0025]如图1、图2、图3、图4所示，一种基于网络控制的木材柔性复合加工系统，包括多套木材柔性复合加工设备、视觉传感器和网络控制系统。
[0026]所述木材柔性复合加工设备，包括加工机床、数控系统及辅助部件；所述加工机床包括床身1、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔。设定平行于导轨2的方向为X轴方向，平行于移动立柱的方向为Z轴方向，垂直于移动立柱且与X轴方向垂直的方向为Y轴方向。其中，床身I设置有导轨2,左移动立柱5竖直安装于导轨2上,左横轴电机16用于驱动左移动立柱5从而沿导轨2做X轴方向的左右移动；左溜板箱6套装于左移动立柱5，左竖轴电机18用于驱动左溜板箱6从而沿左移动立柱5做Z轴方向的上下移动；左溜板箱6通过轴承固定有左主轴4，左主轴4与左转塔3相连接，左转塔3通过左转盘电机14与左刀具头15相连接；右移动立柱8竖直安装于导轨2上,右横轴电机12用于驱动右移动立柱8从而沿导轨2做X轴方向的左右移动；右溜板箱10套装于右移动立柱8，右竖轴电机17用于驱动右溜板箱10从而沿右移动立柱8做Z轴方向的上下移动；右溜板箱10通过轴承固定有右主轴9，右主轴9与右转塔7相连接，右转塔7通过右转盘电机13与右刀具头11相连接；所述控制面板28用于控制整个加工过程；所述辅助部件包括中心架30、工装夹具29、双机械手；用于输送加工工件的传送带与导轨2的平面平行，中心架30与床身I平行且相距一定距离；双机械手设置于中心架30上，双机械手的后端通过双机械手稳定电机19与中心架30相连接，双机械手的前端与工装夹具29相连接，双机械手配有伸缩气缸20，双机械手相互协调配合实现对工件的装夹与卸载；工装夹具29设置于中心架30上，由中心架30支撑并位于机械手的中前部，用于定位夹紧待加工工件。
[0027]左转塔3和右转塔7均内置有多个刀具旋转刀轴，每个旋转刀轴上均可安装不同的刀具，在加工过程中，左/右转塔可在加工机床不停机的情况下进行自动转位，转塔每次转位就实现了刀轴及其刀具的转换，进而实现不同工序的加工。
[0028]左/右移动立柱、左/右溜板箱、左/右主轴、左/右转塔、左/右双机械手各自相互独立，均可进行同步或异步工作。左转塔3与左溜板箱6通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入左移动立柱5前部的导轨2上，并通过左溜板箱上的螺杆螺帽将其与左移动立柱固定。右转塔7与右溜板箱10通过两个大型单列滚珠轴承联接在一起，再装入右移动立柱8前部的导轨2上，并通过右溜板箱10上的螺杆螺帽将其与右移动立柱8固定。
[0029]如图2所示，左转塔3和右转塔7的转塔头可安装6把或更多把的刀具，刀具安装数量按照工艺要求确定，每把刀具可独立实现同步和异步工作，而且加工过程中，在不停机的情况下，通过转塔转位更换刀具，实现工件多工序的加工，从而一次性完成木材所需的所有加工工序，提高加工精度和加工效率，降低企业的生产成本、节省设备操作与放置的空间。
[0030]每套木材柔性复合加工设备均安装有嵌入式可编程存储器控制系统。所述嵌入式可编程存储器控制系统与木材柔性复合加工设备的控制面板28、所有的电机、视觉传感器
27、伸缩气缸20的外部传输接口相连。所述控制面板28用于控制整个加工过程。
[0031]如图1所示，所述的视觉传感器27位于床身I的侧边，用于在上料后加工前识别木材原料毛坯的质量，检查缺陷，为木材加工做出提前筛选，同时还可检查加工后工件的表面质量情况。视觉传感器27与嵌入式可编程存储器接口连接，并将实时数据反馈给嵌入式可编程存储器控制系统，嵌入式可编程存储器控制系统根据视觉传感器27的分析来筛选原料木材。
[0032]所述嵌入式可编程存储器控制系统控制的电机包括:控制左移动立柱5的一个左横轴电机16、控制左主轴4的一个左竖轴电机18和一个左转盘电机14、左转塔的一个自转电机、六个刀具转轴电机(可通过更换转塔，变换刀具及其数量)，有十个电机；同时对称的右边电机数量相同，也有十个电机。每套木材柔性复合加工设备一共有20个电机，加上机械手转动装置左右两个电机，所以，每个嵌入式可编程存储器控制系统所控制的电机数一共22个电机，可实时统一控制或实时独立修改控制。
[0033]如图5、图6所示，单套的木材柔性复合加工设备21的控制操作由控制面板28上的各个按键控制，其中主要按键包括开机、关机；预定义模式1、2、3、4 ;自定义模式1、2、3 ；左/右刀具头的加工模式1、2、3。如图4所示，所述网络控制系统通过实时网络将每套设备的嵌入式可编程存储器控制系统与控制服务器23相连，控制服务器23通过大型交换机22与每套木材加工设备组成小型局域网，并且通过配套的软件在计算机上对各个机器设备进行实施监控，实现统一的可视化数控操作。控制服务器23通过路由器24和互联网25连接到服务器26，控制者可在服务器端监视和控制所有机器设备。控制面板28只负责完成单独机床的控制模式，控制服务器(可视化界面)23可完成修改单套的木材柔性复合加工设备21的具体模式以及可编程程序的下载人功能，控制服务器(可视化界面)23通过互联网25与远程的服务器26相连实现联网更新、故障诊断、安全防盗等功能。所述的网络控制系统的软件功能可根据不同木材的特性和加工需求采取相对应的加工模式，具有很强的适用性，基本满足各种木材加工要求；控制系统还具有单个设备机器微调的功能，以满足特殊加工要求。本发明的木材加工中心集成化设备有更强的使用性，克服了一般加工设备单一模式不利于多变生产的缺点，很大程度上解决了设备制造的大花费和工作量。
[0034]如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本
【发明内容】
所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
【权利要求】
1.一种基于网络控制的木材柔性复合加工系统，其特征在于:包括多套木材柔性复合加工设备、视觉传感器和网络控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于网络控制的木材柔性复合加工系统，其特征在于:所述木材柔性复合加工设备，包括加工机床、数控系统及辅助部件；所述加工机床包括床身、左/右移动立柱、左/右主轴、左/右转塔；其中，床身设置有导轨，左移动立柱竖直安装于导轨上，左横轴电机用于驱动左移动立柱从而沿导轨做X轴方向的左右移动；左溜板箱套装于左移动立柱，左竖轴电机用于驱动左溜板箱从而沿左移动立柱做Z轴方向的上下移动；左溜板箱通过轴承固定有左主轴，左主轴与左转塔相连接，左转塔通过左转盘电机与左刀具头相连接；右移动立柱竖直安装于导轨上，右横轴电机用于驱动右移动立柱从而沿导轨做X轴方向的左右移动；右溜板箱套装于右移动立柱，右竖轴电机用于驱动右溜板箱从而沿右移动立柱做Z轴方向的上下移动；右溜板箱通过轴承固定有右主轴，右主轴与右转塔相连接，右转塔通过右转盘电机与右刀具头相连接；所述控制面板用于控制整个加工过程；所述辅助部件包括中心架、工装夹具、双机械手；用于输送加工工件的传送带与导轨的平面平行，中心架与床身平行且相距一定距离；双机械手设置于中心架上，双机械手的后端通过双机械手稳定电机与中心架相连接，双机械手的前端与工装夹具相连接，双机械手配有伸缩气缸，双机械手相互协调配合实现对工件的装夹与卸载；工装夹具设置于中心架上，由中心架支撑并位于机械手的中前部，用于定位夹紧待加工工件。
3.根据权利要求1所述的基于网络控制的木材柔性复合加工系统，其特征在于:每套木材柔性复合加工设备均安装有嵌入式可编程存储器控制系统；所述嵌入式可编程存储器控制系统与木材柔性复合加工设备的控制面板、所有的电机、视觉传感器、伸缩气缸的外部传输接口相连。
4.根据权利要求1所述的基于网络控制的木材柔性复合加工系统，其特征在于:所述视觉传感器位于床身的侧边，用于在上料后加工前识别木材原料毛坯的质量，以及检查加工后工件的表面质量情况；视觉传感器与嵌入式可编程存储器接口连接，并将实时数据反馈给嵌入式可编程存储器控制系统，嵌入式可编程存储器控制系统根据视觉传感器的分析来筛选原料木材。
5.根据权利要求1所述的基于网络控制的木材柔性复合加工系统，其特征在于:所述嵌入式可编程存储器控制系统控制的电机包括:左移动立柱的一个左横轴电机、控制左主轴的一个左竖轴电机和一个左转盘电机、左转塔的一个自转电机、六个刀具转轴电机，有十个电机；同时对称的右边电机数量相同，也有十个电机；机械手转动装置左右两个电机；即每个嵌入式可编程存储器控制系统所控制的电机数一共22个电机,可实时统一控制或实时独立修改控制。
6.根据权利要求1所述的基于网络控制的木材柔性复合加工系统，其特征在于:所述网络控制系统通过实时网络将每套设备的嵌入式可编程存储器控制系统与控制服务器相连，控制服务器通过大型交换机与每套木材加工设备组成小型局域网，并且通过配套的软件在计算机上对每套设备进行实施监控以实现控制统一化，控制服务器通过路由器和互联网连接到服务器，控制者可在服务器端监视和控制所有机器设备。
【文档编号】B27M1/08GK103692528SQ201310643440
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】邹湘军, 侯家奇, 叶敏, 罗承宇, 许奕 申请人:华南农业大学