一种中纤板裁切定位系统的制作方法

本实用新型涉及中纤板切割技术领域，具体来说，涉及一种中纤板裁切定位系统。

背景技术：

中纤板具有良好的机械加工性能，锯切、钻孔、开槽、开榫、砂光加工和雕刻，板的边缘可按任何形状加工，加工后表面光滑，因此在家居建材领域应用较为广泛。在中纤板的切割过程中，板材的定位对切割的精度以及最终产品的形状质量有着非常重要的影响。现有的中纤板切割多采用人工定位，或机械卡紧定位，这种定位方式精度较差且费时费力。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种中纤板裁切定位系统，能够自动对待裁切的中纤板进行定位，且定位精度高。

一种中纤板裁切定位系统，包括：

用于运送板材的送料平台、

安装于所述送料平台上，用于对待定位板材进行定位辅助的定位装置、

固定于所述送料平台一侧，用于抓取和调整待定位板材方位的取料机器人、

用于接收所述定位装置信息并控制所述取料机器人运动的工控机；

所述定位装置包括用于向待定位板材表面投射激光定位点的结构光激光器和用于标定待定位板材上激光定位点的坐标的工业相机。

优选地，所述送料平台上固定设置有至少三组配合使用的工业相机和结构光激光器。

优选地，所述送料平台上设置有方形的定位区域，所述送料平台上固定设置有三组配合使用的工业相机和结构光激光器，所述三组工业相机和结构光激光器分别设置于所述方形定位区域的三个角上。

优选地，所述定位装置和取料机器人均通过工业现场以太网连接所述工控机。

优选地，所述送料平台上方设置有用于监控生产过程的监控设备，所述监控设备连接所述工控机，所述工控机连接有显示屏，所述监控设备通过所述工控机将监控画面显示于显示屏上。

本实用新型的有益效果是：通过工控机的控制作用，定位装置的检测定位作用和取料机器人的移动功能，将待切割的板材在运送至裁切平台之前调整到最佳位置，无需人工定位，大大提高了生产效率和裁切的精度。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型一种中纤板裁切定位系统的结构示意图；

图2是本实用新型一种中纤板裁切定位系统的送料平台的结构示意图；

图3是本实用新型一种中纤板裁切定位系统的待定位板材的结构示意图；

图4是本实用新型一种中纤板裁切定位系统的定位调整过程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更加容易理解，下面将进一步阐述本实用新型的具体实施例。

如图1-2所示，一种中纤板裁切定位系统，包括定位装置1、取料机器人2、工控机3、送料平台4和裁切平台5；所述待定位板材在送料平台4上定位完成后后，通过取料机器人2自送料平台4运送到裁切平台5。

所述送料平台4为流水线平台，所述送料平台4上设置有方形的定位区域7，所述流水线平台按照一定时间间隔将待切割的板材运送至定位区域7。

所述取料机器人2采用六轴工业机器人，所述六轴工业机器人的底座可固定安装于送料平台4的一侧，也可直接安装于送料平台上，所述六轴工业机器人连接有机器控制器6，并通过机器控制器6控制其移动端的运动，所述机器控制器 6通过工业以太网连接所述工控机3，由工控机3向所述机器控制器发出操作指令。所述取料机器人2上设置有抓取装置，能够将中纤板固定，并且根据工控机 3的指令调整中纤板在定位区域内的角度、位置。

所述送料平台4上的定位装置1由固定设置的a、b、c三组工业相机11和结构光激光器12组成，所述a、b、c三组工业相机11和结构光激光器12分别设置于所述方形定位区域7的三个角上，各工业相机11对应一个结构光激光器 12，且各组之间工业相机11的距离与结构光激光器12的距离相等。工业相机11 设置于待定位板材的正上方，结构光激光器12相对于送料平台4倾斜设置，且投射的激光射线垂直于所述送料平台4传送方向，激光射线与中纤板板材表面的模压槽9交汇形成激光定位点。所述结构光激光器12并不遮挡工业相机11，且工业相机11的标定范围包括同组结构光激光器12在整个定位区域7内所投射激光射线所在的范围。

所述送料平台4、裁切平台5上方均设置有用于监控生产过程的监控设备，所述监控设备通过工业现场以太网连接所述工控机3，并通过所述工控机3将监控画面显示于显示屏8上。所述工控机3可设置于控制人员工作室内，由控制人员对工控机3进行操控处理，包括视觉处理和运动控制。

在具体操作过程中，如图3所示，待切割的板材上设置有便于定位的模压槽 9，进入送料平台4的定位区域7后，结构光激光器12向板材表面投射激光射线，工业相机11捕捉激光射线与模压槽9的交点，工控机3接受工业相机11捕捉到的定位点信息，通过预先写入的程序首先判断由该定位点构成的直线之间的夹角，然后计算出板材相对于标定位置的倾斜夹角，并根据该夹角，驱动取料机器人2旋转板材至所需的角度，板材到达规定位置后，取料机器人2按照固定的旋转角度将板材运送到裁切平台5。由于裁切平台5与送料装置的位置固定，裁切平台5上的切割装置51固定，通过预先将板材调节至一定位置，可以保证板材被运送到裁切平台5时，定位也是准确的，如此可以提高裁切效率，便于流水作业。

结合上述结构描述，参照图3至图4对定位装置1的工作过程进行描述：

如图3所示，A、B、C是结构光激光器12在板材表面的模压槽9投射的交点， O是两条相邻且相互垂直的模压槽9的交点。

如图4中(a)所示，设由OABC所确定的板材恰好放置于切割工位上适合切割的位置，记此时顶点O在六轴机器人所在的坐标系中的坐标为：A、B、 C三点在三个工业相机11中拍摄的像素坐标分别为：由于三个相机在场景中的位置固定不变，并且它们之间安装的距离是已知的定值，经过相机标定之后A、B、C三点映射到六轴机器人所在坐标系中的坐标为：A、B两点在六轴机器人所在坐标系下的方程可由其坐标唯一确定下来，记为：y＝kx+b。

由O′A′B′C′所确定的是待定位的一块板材。设此时A′、B′、C′三点映射到六轴机器人所在坐标系中的坐标为：那么，由A′、B′所在直线在六轴机器人所在坐标系中的方程可由其在该坐标系下的坐标确定，记该方程为：y₁′＝k₁′x₁′+b₁′。C′所在的直线与直线A′B′垂直，因此该直线的斜率k₂′满足： k₁′k₂′＝-1。因此该直线在六轴机器人所在坐标系中的方程可由C′在该坐标系下的坐标确定，记此方程为：y₂′＝k₂′x₂′+b₂′。

定位第一步：(旋转调整)由上述分析可知，待定位板材模压槽9所在直线 A′B′与标准位模压槽9所在直线AB之间的夹角θ可用下式计算：

由于夹角的范围被限制在0°至90°之间，具体的旋转调节方法分为以下几种情况：

1°kk₁′＞0，且k₁′＞k。此时六轴机器人以θ值为旋转调节量，按照顺时针方向将待定位板材旋转θ度；

2°kk₁′＞0，且k₁′＜k。此时六轴机器人以θ值为旋转调节量，按照逆时针方向将待定位板材旋转θ度；

3°k＜-1，且0＜k₁′＜1。此时六轴机器人以θ值为旋转调节量，按照顺时针方向将待定位板材旋转θ度；

4°k＜-1，且k₁′＞1。此时六轴机器人以θ值为旋转调节量，按照逆时针方向将待定位板材旋转θ度；

5°0＞k＞-1，且0＜k₁′＜1。此时六轴机器人以θ值为旋转调节量，按照顺时针方向将待定位板材旋转θ度；

6°0＞k＞-1，且k₁′＞1。此时六轴机器人以θ值为旋转调节量，按照逆时针方向将待定位板材旋转θ度；

经过旋转调整后的板材位置如图4中(b)所示。

如图4中(b)所示，O″A″B″C″是经过旋转调整后的板材，A″，B″，C″是按照前述方法获得的点，其坐标分别为：同理可得相应的直线方程y₁″＝k₁″x₁″+b₁″与y₂″＝k″₂″x₂″+b₂″。进一步，O″在六轴机器人所在坐标系下的坐标值可以通过求解方程y₁″与y₂″构成的方程组确定。

定位第二步：(平移调整)由上述分析可以，经过旋转定位后O″与O之间的坐标差异可以用下式表示：

最后，将ΔX与ΔY作为六轴机器人的调节参数即可将待定位的板材平移至规定的位置。

综上所述，本实用新型的有益效果是：通过工控机的控制作用，定位装置的检测定位作用和取料机器人的移动功能，将待切割的板材在运送至裁切平台之前调整到最佳位置，无需人工定位，大大提高了生产效率和裁切的精度。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。