CN101229643A - 一种自动切割被加工物裙边的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于自动检测及控制领域，涉及一种被加工物去裙边自动切割装置及其使用方法。被加工物从平台上的进料口进入，经过灯光照射区，进入切刀切割区。由透射灯光和线CCD传感检测控制器构成检测控制系统，检测控制系统是不严格光密闭的，以便尽量减少外界光的干扰。灯光从运动的被加工物下面向上透射，由线CCD检测控制器检测出被加工物的透射图象，通过对图象的分析和处理，测出被加工物的厚度分布数据，并转换为厚度沿着和被加工物移动方向垂直方向上的分布坐标，线CCD检测控制器控制两侧的移位装置移动切刀位置，在被加工物从装置上通过时，完成自动去裙边的加工过程。本发明的有益效果是：解决了被加工物切除裙边的自动化生产问题，提高了生产效率和产品质量。

Description

一种自动切割被加工物裙边的装置及方法
技术领域
本发明属于自动检测及控制领域，涉及一种自动切割被加工物裙边的装置及其使用方法。
背景技术
在一些产品加工过程中如海带，需要将加工物的裙边一定厚度之下的部分去掉，目前还采用人工手切的方式，存在很多弊端，如劳动强度较大，工作效率低等；另外由于人工无法精确控制厚度，造成或剪除裙边过多浪费材料，或剪除裙边过少不合要求，加工质量差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能精确去除被加工物裙边的自动装置及其使用方法。
本发明的解决技术方案如下：
本发明的工作原理是：被加工物从平台上的进料口进入，经过灯光照射区，进入切刀切割区。由透射灯光和线CCD检测控制器构成检测控制系统，检测控制系统是不严格光密闭的，以便尽量减少外界光的干扰。灯光从运动的被加工物下面向上透射，由线CCD检测控制器检测出被加工物的透射图象，通过对图象的分析和处理，测出被加工物的厚度分布数据，并转换为厚度沿着和被加工物(例如海带)移动方向垂直方向上的分布坐标，线CCD检测控制器控制两侧的移位装置移动切刀位置，在被加工物从装置上通过时，完成自动去裙边的加工过程。
该装置结构如下：
在工作平台上，左右侧对称，两侧各有一个轴承支架，支架上装有轴承。丝杠一端穿过轴承且和轴承内环固定，这个轴承固定丝杠的位置且允许丝杠平稳旋转。在工作平台上或轴承支架上固定有步进电机，两丝杠的外侧端和步进电机轴连接；两丝杠上有固定在一起的可移动螺母和刀具架，刀具架上安装有切刀；丝杠的转动控制刀具架位置的定量变化，从而带动切刀左右运动，被加工物从二个切刀的运动范围内通过，完成加工过程。
在二丝杠内端相邻部的前方，被加工物的正上方，有一个线CCD数据采集控制器；在线CCD数据采集控制器的正下方，被加工物运动经过面的下面，通过透明窗口有一个向上发光的光源。该光源的发光面是长条形，长度要宽于被加工物。
该装置进料口内有带动力的夹紧装置，使进入进料口的被加工物自动向前运动，速度可调。当被加工物被检测和切割时，进料口可使被加工物保持平坦姿态。被加工物在向前运动中经线CCD传感器厚度检测及数据分析处理，向左右步进电机发出移动数据，实现在被加工物的移动过程中切掉被加工物裙边的功能。
线CCD检测控制器的主控制器采用高速的现场可编程FPGA电路，FPGA产生线CCD传感器工作的时序并由CCD驱动时序电路进行驱动。传感器输出的模拟信号经增益可调放大及模数转换电路向FPGA传递图像数据；FPGA经过数据处理和分析得到沿丝杠轴向的厚度分布数据，经数据输出接口送出控制数据到步进电机控制器，数据输出接口由串行口向步进电机送出移位控制信号；FPGA根据输入信号的质量情况经控制总线对放大和模数转换电路控制；FPGA的配置程序放在FPGA程序存储器中。
键盘和数码显示器是一个人机对话接口，可以存储事先预设的数据及当前的工作状态的变换和显示。
如果用上下运动的切刀，FPGA也经数据输出接口向刀架控制器送出上下移位信号，调节速度；上下运动的切刀也可以采用固定速度，这样就不用刀架控制器了。
工作开始先进行坐标定位，然后进入主程序循环，检测到数据，送入FPGA内部的存储器，然后进行数字滤波，以克服图像信号中的电扰信号的影响，如杂质、异物等像的信号。然后进行厚度量化，算出沿丝杠轴向的厚度分布，即厚度和位置的关系。按给定的切割厚度要求，确定刀架的坐标点，驱动步进电机子系统移位到指定厚度的坐标上。需要刀架上下振动时，FPGA可送出控制振动频率的信号。在被加工物向前运动时，定厚度切割裙边。
本发明的有益效果是：解决了被加工物切除裙边的自动化生产问题，提高了生产效率和产品质量。类似的加工过程只要能够以线阵CCD图像方式进行检测，都可以实施。采用先进的FPGA技术能够进行实时高速的检测控制功能。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的侧面结构图。
图3是本发明的线CCD检测控制器电路结构原理图。
图中：1工作平台；2左轴承支架；3左步进电机及支架；4左轴承；5左丝杠；6左移动螺母及刀架；7左切刀；8右丝杠；9右移动螺母及刀架；10右轴承；11右切刀；12右步进电机及支架；13右轴承支架；14线CCD检测控制器；15步进电机控制器；16刀架振动控制器；17光源；18镜头19进料口；20海带及行进方向。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
选择加工的目标是海带。
所用工作平台1的两侧宽在40～50cm，左丝杠5和右丝杠8的长度小于25cm，左切刀7和右切刀11用窄形刀，便于走刀。左移动螺母及刀架6采用螺丝箍固定左切刀7，右移动螺母及刀架9采用螺丝箍固定右切刀11，方便装拆。左丝杠5和右丝杠8定位时，旋转一周螺母位移4～10mm即可。进料口19安装夹紧送料装置及送料电机，只要把海带送入进料口19，海带就可以自动进入。
线CCD检测控制器14安装有镜头18，安装高度与镜头18的焦距有关，调节线CCD检测控制器14的高度使镜头18的视场宽度在50～60cm即可。线CCD检测控制器14在左切刀7和右切刀11运动装置正前方的距离5～10cm。
光源17的长度必须大于海带的宽度。
左轴承支架2、右轴承支架13都和工作平台1固定连接。
左步进电机及支架3可以固定在工作平台1上，也可固定在左轴承支架2；右步进电机及支架12可以固定在工作平台1上，也可固定在右轴承支架13上。
线CCD检测控制器14最好用FPGA技术实现，这样可以实现检测控制一体化，技术最简单，效果最好；也可以用其他数据处理器，但要另外设计CCD传感器的时序电路。
线CCD检测传感器14采用512像素或到2048像素即可。
线CCD检测控制器14由CCD时序驱动电路、可调增量放大器及模数转换电路、输出数据接口、键盘和数码显示器电路、FPGA程序存储器等几部分组成。程序可用VHDL或Verilog等语言编写。

Claims (4)

1.一种自动切割被加工物裙边的装置，其特征如下：
在工作平台(1)上，左右对称装有左轴承支架(2)和右轴承支架(13)，左轴承支架(2)装有左轴承(4)，右轴承支架(13)上装有右轴承(10)；在工作平台(1)上固定有左步进电机及支架(3)和右步进电机及支架(12)，左丝杠(5)和右丝杠(8)的外侧端和步进电机轴连接；左丝杠(5)上有固定在一起的左移动螺母和刀具架(6)，右丝杠(8)上有固定在一起的右移动螺母和刀具架(9)；
左切刀(7)和右切刀(11)分别安装在其刀具架上；左丝杠(5)和右丝杠(8)的转动分别控制左移动螺母及刀架(6)和右移动螺母及刀架(9)位置的定量变化，带动左切刀(7)和右切刀(11)各自往复左右运动；被加工物(20)从左切刀(7)和右切刀(11)的运动范围内通过；
在左丝杠(5)和右丝杠(8)内端相邻部的前方，被加工物的正上方，有一个线CCD检测控制器(14)；在线CCD检测控制器(14)的正下方，被加工物运动经过面的下面，通过透明窗口有一个向上的光源(17)；该光源(17)的发光面是长条形，长度要宽于被加工物；
该装置进料口(19)内有使被加工物自动进入工作面、速度可调的带动力的夹紧装置；
线CCD检测控制器(14)的主控制器采用高速的现场编程FPGA技术或其他数据处理器技术。
2.根据权利要求1所述的一种自动切割被加工物裙边的装置，其特征在于：左丝杠(5)和右丝杠(8)的长度小于25cm，左切刀(7)和右切刀(11)用窄刀；左丝杠(5)和右丝杠(8)定位时，丝杠旋转一周，丝杠上的螺母位移4～10mm；线CCD检测控制器(14)安装有镜头(18)，线CCD检测控制器(14)的安装高度与镜头(18)的焦距有关，调节线CCD检测控制器(14)的高度使镜头(18)的视场在50～60cm；线CCD检测控制器(14)在左切刀(7)和右切刀(11)运动装置的正前方距离5～10cm；CCD传感器采用512像素或2048像素。
3.应用权利要求1或2所述的一种自动切割被加工物裙边的装置的方法，其特征在于：被加工物是海带；首先进行坐标定位，然后进入主程序循环，检测到数据，送入FPGA内部的存储器；然后进行数字滤波，克服图像信号中的干扰信号的影响；然后进行厚度量化，算出沿左丝杠(5)和右丝杠(8)轴向的厚度分布；按设定的切割厚度要求，确定左移动螺母及刀架(6)和右移动螺母及刀架(9)的坐标点，驱动左步进电机及支架(3)上的左步进电机和右步进电机及支架(12)上的右步进电机，使左切刀(7)和右切刀(11)移动到指定的厚度的坐标上；
需要左切刀(7)和右切刀(11)上下振动时，FPGA向刀架振动控制器(16)送出控制振动频率的信号，调节速度；在被加工物向前运动时，定厚度切割裙边。
4.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于切刀采用固定速度或不振动时，去掉刀架振动控制器(16)。
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