CN104260216A - 一种树脂线锯自动对中装置及其自动对中方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种树脂线锯自动对中装置，包括机架、中心部位设置有通孔的伺服控制移动平台、物料筒、涂覆管、中心部位设置有出模口的模孔装置以及摄像机组；所述伺服控制移动平台设置于所述机架上，所述物料筒连接于所述伺服控制移动平台下方，所述涂覆管连接于所述物料筒下方，所述模孔装置安装在所述涂覆管出口处，所述摄像机组连接于所述出模口下方；钢线通过所述通孔的中心而入，依次贯穿所述物料筒、涂覆管、出模口的中心而出，且所述钢线垂直于所述伺服控制移动平台的运动平面。本发明所提供的树脂线锯自动对中装置，通过伺服控制移动平台的即时移动，使钢线的表面涂层均匀一致。本发明还公开了一种树脂线锯自动对中装置的自动对中方法。

Description

一种树脂线锯自动对中装置及其自动对中方法

技术领域

本发明涉及线切割工艺技术领域，特别涉及一种树脂线锯自动对中装置。本发明还涉及一种树脂线锯自动对中装置的自动对中方法。

背景技术

随着机械行业生产加工技术的发展，比较先进的工艺技术已得到普及，比如线切割等工艺。线切割技术由于具有切割效率高，加工工件直径不受限制等特点被广泛应用于脆硬材料的切割加工。目前，硬脆材料如陶瓷、硅等的切割主要采用固结磨粒线锯来实现。固结磨粒线锯是利用某种工艺将磨粒牢牢地固结在线锯表面，而常用的固结磨粒线锯制造技术主要有机械碾压法、电镀法和树脂结合剂法等。其中，树脂结合剂法由于具有环境友好、成本低廉和生产效率高等优点而广泛使用。

而树脂线锯在生产过程中，钢线表面应该均匀涂覆有与树脂均匀混合在一起的金刚石粉末。但由于机器传动、震动等因素，钢线在生产过程中极易走偏，即钢线不能从出模口的正中心穿过，从而造成钢线表面的涂层一边厚一边薄的现象，这会导致树脂线锯在进行线切割的时候切割能力降低从而断线。

目前，在树脂线锯涂覆过程中，出模口处设置了随向滑块，钢线在拉出的过程中如果偏边，就会给出模口边缘施加侧向力，从而使钢线走直。但这种方法不能保证钢线会给出模口边缘足够大的侧向力，从而造成随向滑块无法移动，进而钢线依然不能走直的问题，这样，树脂线锯的涂层厚度就无法保证均匀一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂线锯自动对中装置，使钢线在涂覆的过程中，保证各个方向的涂层厚度均匀一致。本发明的另一目的是提供一种树脂线锯自动对中装置的自动对中方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种树脂线锯自动对中装置，包括机架、中心部位设置有通孔的伺服控制移动平台、物料筒、涂覆管、中心部位设置有出模口的模孔装置以及摄像机组；所述伺服控制移动平台设置于所述机架上，所述物料筒连接于所述伺服控制移动平台下方，所述涂覆管连接于所述物料筒下方，所述模孔装置安装在所述涂覆管出口处，所述摄像机组连接于所述出模口下方；钢线通过所述通孔的中心而入，依次贯穿所述物料筒、涂覆管、出模口的中心而出，且所述钢线垂直于所述伺服控制移动平台的运动平面。

优选地，所述伺服控制移动平台为直角双坐标伺服控制移动平台。

优选地，所述摄像机组包括4个快速摄像机，并环绕所述出模口在水平面内呈十字均匀分布。

优选地，所述物料筒通过连接板与所述伺服控制移动平台螺纹连接。

优选地，所述涂覆管出口处还设置有用于引导物料顺利流出的导流套。

优选地，所述导流套呈倒八字形逐渐收缩状置于所述涂覆管出口内。

本发明还提供一种树脂线锯自动对中装置的自动对中方法，包括步骤：

S1)通过摄像机组获取钢线水平面内各个方向的涂层厚度数据，并将所述涂层厚度数据发送给伺服控制移动平台；

S2)根据所述涂层厚度数据计算出所述钢线水平面内各个方向上涂层厚度的差值，并使所述伺服控制移动平台在水平面内往涂层厚度较薄的方向移动所述差值的一半距离。

优选地，所述步骤S1)之前还包括步骤：

S100)调整所述摄像机组使所述钢线处于图像中心位置，然后设置所述钢线当前水平面内的位置为初始坐标，并将所述初始坐标发送给所述伺服控制移动平台；

S101)依次安装物料筒、涂覆管及模孔装置，然后设置所述钢线当前水平面内的位置为安装坐标，并将所述安装坐标发送给所述伺服控制移动平台；

S102)根据所述安装坐标和所述初始坐标的坐标值差，控制所述伺服控制移动平台在水平面内移动相应距离，使钢线回复所述初始坐标的位置。

优选地，所述步骤S1)中的摄像机组包括4个呈十字均匀分布的快速摄像机，所述快速摄像机分别获取所述钢线水平面内两个垂直方向上的涂层厚度数据，并将所述涂层厚度数据发送给所述伺服控制移动平台。

优选地，所述步骤S2)中，根据所述涂层厚度数据计算出所述钢线水平面内两个垂直方向上的涂层厚度的差值，并使所述伺服控制移动平台在水平面内往涂层厚度较薄的方向移动所述差值的一半距离。

本发明所提供的树脂线锯自动对中装置，主体为机架，在机架上安装有伺服控制移动平台，该伺服控制移动平台中心位置处设有通孔，便于钢线穿入，伺服控制移动平台可在机架上做平面运动，且运动平面与钢线垂直。在伺服控制移动平台下方连接有物料筒，物料筒用于盛装混合了树脂的金刚石粉末，该物料筒可在伺服控制移动平台的带动下同步移动。在物料筒的下方连接有涂覆管，该涂覆管用于将混合了树脂的金刚石粉末涂覆到钢线上，在钢线表面形成涂层。同样，涂覆管也可以在物料筒的带动下同步移动。在涂覆管的出口处安装有模孔装置，便于将钢线拉出，同理，该模孔装置也可以随着涂覆管同步移动。在模孔装置的中央设置有出模口，钢线从通孔进入后，从物料筒的中心穿过，然后再在涂覆管中进行涂覆操作，最后从出模口的中心引出。而在出模口的下方连接有摄像机组，该摄像机组可以清晰、即时地拍摄到从出模口被引出的钢线在水平面内各个方向上的涂层厚度图像。

在钢线涂覆的时候，通过上述摄像机组拍摄到的图像，从清晰的图像上可以准确地获取钢线表面涂层在水平面内各个方向上的厚度数据，然后将该厚度数据发送给伺服控制移动平台。伺服控制移动平台就根据该厚度数据计算出钢线在水平面内各个方向上的厚度差值，然后开始相应地移动。其中，伺服控制移动平台的移动距离是该厚度差值的一半，而移动的方向则是在水平面内各个方向上由涂层厚度较厚的一边向涂层厚度较薄的一边移动。这样，伺服控制移动平台在涂覆过程中，依靠摄像机组反馈的数据，即时做出相应位移，使涂覆管内的金刚石粉末更多地往钢线涂层较薄的部位涂覆，而涂层较厚的部位涂覆则较少，如此一增一减之下，钢线表面的涂层厚度最终变得均匀一致，极大提高了树脂线锯的线切割能力。

附图说明

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为本发明所提供的第二种具体实施方式的整体结构示意图；

其中，图1—图2中：

机架—1，伺服控制移动平台—2，物料筒—3，涂覆管—4，模孔装置—5，摄像机组—6，通孔—7，出模口—8，钢线—9，连接板—10，导流套—11。

具体实施方式

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做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。

请参考图1，图1为本发明所提供的第一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的第一种具体实施方式中，树脂线锯自动对中装置主要包括机架1、伺服控制移动平台2、物料筒3、涂覆管4、模孔装置5以及摄像机组6。其中主体是机架1，内部中空，用于承载整个装置的所有部件并且给伺服控制移动平台2提供安装位置，使其能够平稳顺利地移动。

伺服控制移动平台2，是树脂线锯自动对中装置的移动模块，其内部设有接收单元、计算单元和控制单元等，能够接收数据、计算数据并根据数据控制自身在机架1上自由移动，从而带动与其连接的其余组件也同步移动。且伺服控制移动平台2的移动平面为水平的二维平面，与贯穿其中的钢线9形成线面互相垂直。一般地，伺服控制移动平台安装在机架1顶部，下方空间用于后续组件的安装。且其中心部位设置有通孔7，便于让钢线9通过。优选地，伺服控制移动平台2为直角双坐标伺服控制移动平台，即伺服控制移动平台2能够以互相垂直的两条坐标系为基准在二维平面内自由移动，比如常见的直角坐标系。

需要指出的是，伺服控制移动平台2也不仅限于直角双坐标伺服控制移动平台，其余如极坐标伺服控制移动平台也同样可以达到本发明的目的。

物料筒3，一般呈两端都开口的圆柱状，用于盛装待用的物料，即金刚石粉末和树脂的混合物，该混合物从物料筒3的出口流出，进入后续组件。物料筒3连接在伺服控制平台2下方，因此，能够随着伺服控制移动平台2的移动同步移动。物料筒3的具体安装位置，使得物料筒3的中心与伺服控制移动平台2的通孔7的中心同轴，所以内部中空的物料筒3能够让钢线9从其中心穿过。

涂覆管4，是树脂线锯自动对中装置的专用设备，用于将钢线9的表面涂覆上金刚石粉末和树脂的混合物涂层。涂覆管4两端也呈两端开口的圆柱状，一般地，涂覆管4比较长，且直径比物料筒3小，其一端与物料筒3的出口连接，使金刚石粉末和树脂混合物缓慢流入管中，然后在管中被涂覆到钢线9表面上。涂覆管4的安装位置与物料筒3是同轴的，即钢线9也能从涂覆管4的中心处穿过。

在涂覆管4的出口处安装有模孔装置5，模孔装置5的中心部位设置有出模口8，主要是用于将钢线9从涂覆管4中引出后，从出模口8的中心处拉出。

紧挨着出模口8的下方，连接有摄像机组6，摄像机组6的摄像头在各个方向上对准出模口8。因此钢线9从出模口8被拉出后，其表面的涂层图像能够被摄像机组6清晰地拍到，其中，拍摄到的图像的主要可用信息是钢线9表面的涂层厚度信息。拍照后，摄像机组6就能将拍到的钢线9表面涂层的厚度情况发送给伺服控制移动平台2，再由伺服控制移动平台2内的接收单元接收数据。优选地，摄像机组6包括4个快速摄像机，该4个快速摄像机环绕着出模口8均匀分布在其下方，并且呈十字形。该快速摄像机一般采用曝光时间为十万分之一秒的速度快速拍照，4个快速摄像机同时对钢线9的涂层进行取样，这样，4个快速摄像机就能将钢线9表面前后左右的涂层厚度信息全部反馈给服控制移动平台2。由于快速摄像机的高反馈速度，伺服控制移动平台2的移动频率也更高，更加提高了钢线9表面涂层厚度的均匀性和一致性。

需要指出的是，此处摄像机组6并不仅仅只是4个快速摄像机呈十字均匀分布的形式，6个、8个或更多的快速摄像机拍摄得到的数据更加精确，效果更好，并且其分布形式也不是唯一的，比如呈六芒星形或米字形等。

本实施例中，还提供一种树脂线锯自动对中装置的自动对中方法。

该方法主要包括两个步骤：

首先进行步骤S1)，在机架1上安装好各个组件后，涂覆管4开始正常工作，同时，摄像机组6也开始拍照。通过摄像机组6的拍照就可以获取钢线9从涂覆管4中被拉出的图像，各个方向的摄像头拍摄到的图像组合在一起就可以得到钢线9在水平面内各个方向上的涂层厚度数据，然后把该涂层厚度数据发送给伺服控制移动平台2。

优选地，在步骤S1)中的摄像机组6，可以采用4个快速摄像机，呈十字形均匀分布，在钢线9被拉出的时候可以迅速对其前后左右各个方向都进行拍照，在不遗漏钢线9表面涂层信息的前提下，节省了摄像机组6的成本，并且不会造成额外的、重复的或冗余的数据，减轻了伺服控制移动平台2内计算单元的工作负荷，使得伺服控制移动平台2在调整自身位置的时候，反应速度更快，进而更精确地提高了钢线9表面涂层的均匀性和一致性。

在伺服控制移动平台2内的接收单元接收到来自摄像机组6发送的涂层厚度数据后，进行步骤S2)，伺服控制移动平台2内的计算单元根据接收单元接收到的数据来计算出钢线9水平面内各个方向上涂层厚度的差值。因机器震动的原因，钢线9表面的涂层一般情况下都是不均匀的，有涂层较厚的部分，那么该方向上的对称部分就是涂层较薄的部分，用较厚部分的涂层厚度减去较薄部分的涂层厚度，所以钢线9表面各个方向上的涂层厚度差值都是正数，当然，若是差值为0，则说明涂层在该方向上的厚度均匀，伺服控制移动平台2无需调整。计算单元计算出涂层厚度差值后，再把数据发送给控制单元。接下来，控制单元就根据所接收到的数据对伺服控制移动平台2的位置进行调整，调整方法即为，在水平面内高频率地移动，其中移动距离是涂层厚度差值的一半，而移动的方向则是在水平面内的各个方向上由涂层厚度较厚的一边向涂层厚度较薄的一边移动，如此这般，将涂层较薄的一边增厚，同时相应地减小较厚涂层的厚度，最终使钢线9水平面内某个方向上的涂层两边的厚度都相等，保证了钢线9表面涂层的均匀性和一致性。当然，钢线9在涂覆的过程中，由于机械震动等原因，其表面涂层的情况很不均匀，若遇到非常复杂的情况，比如，在水平面内多个不共线的方向上同时出现较厚或较薄的情况时，伺服控制移动平台2则是进行由多个分运动组合而形成的合运动，足以应对钢线9涂覆过程中可能出现的各种涂层情况。

优选地，在步骤S2)中的伺服控制移动平台2可以采用直角双坐标伺服控制移动平台，即伺服控制移动平台2可在平面内以互相垂直地两条坐标系为基准，单独或同时地进行一条轴线或两条轴线的平面运动，比如在常用的直角坐标系水平面内运动。这样，伺服控制移动平台2在满足保证涂层厚度均匀性和一致性的要求下，简化了其运动的复杂性，减轻了伺服控制移动平台2内的控制单元的负荷。

请参考图2，图2为本发明所提供的第二种具体实施方式的整体结构示意图。

本发明所提供的第二种具体实施方式，在第一种具体实施方式的基础上做了改进，具体为在树脂线锯自动对中装置中增加了两个组件：连接板10和导流套11。本发明所提供的树脂线锯自动对中装置的其余结构与第一种具体实施方式中相同，此处不再赘述。

本实施例中，在物料筒3和伺服控制移动平台2之间增设了连接板10，优选地，物料筒3通过螺栓贯穿连接板10从而与伺服控制移动平台2相连。采用连接板10的形式，避免了物料筒3与伺服控制移动平台2进行硬接触，减轻了机械磨损，降低了机械震动时的传递影响。同时，物料筒3与伺服控制移动平台2的连接关系更加牢固，在伺服控制移动平台2移动的时候，增加了物料筒3与其运动的同步性。

本实施例还在涂覆管4的出口处设置了导流套11，在涂覆管4内的金刚石粉末和树脂会由于重力的原因沉降到涂覆管4的底部，同时由于涂覆管4的管径较小，如若物料颗粒较大，则会容易将涂覆管4的底部出口堵塞，从而造成涂覆管4整个工作空间受到影响，钢线9的涂层厚度会更加不均匀。而由于导流套11呈倒八字形内置于涂覆管4的出口处，所以在导流套11的结构限制下，涂覆管4底部的金刚石粉末和树脂会很容易地顺着导流套11流出，避免了对钢线9涂层厚度造成的影响。

本实施例所提供的自动对中方法，在第一种具体实施方式中的自动对中方法的基础上做了改进，具体为在进行自动对中之前增加了钢线9的水平面位置调零操作。

首先进行步骤S100)，在组件未安装完全时，微调摄像机组6的位置，使得钢线9在每个摄像机组6的摄像头里都处于图像中心位置，记录下钢线9在此处位置的水平面内的坐标为初始坐标，并将初始坐标的记录数据发送给伺服控制移动平台2。

然后进行步骤S101)，初始坐标记录好后，按照树脂线锯自动对中装置的组成关系依次安装好物料筒3、涂覆管4和模孔装置5。由于机械加工的误差和安装时的位置误差，组件安装好后的钢线9很可能不会还处在原初始坐标位置。此时，记录下钢线9在此处位置的水平面内的坐标，可以设为安装坐标，并将安装坐标的记录数据发送给伺服控制移动平台2。

最后进行步骤S102)，伺服控制移动平台2内的接收单元收到初始坐标和安装坐标后，由计算单元计算出两个坐标的差值，然后控制单元根据坐标差值控制伺服控制移动平台2在水平面内进行移动，移动距离等于安装坐标与初始坐标的代数值差，最终使钢线9的坐标回复到初始坐标的位置，即钢线9在开始涂覆前再次处于摄像机组6的图像中心，达到了调零效果，从而减小了对钢线9表面涂层厚度数据的影响。

Claims (10)

1.一种树脂线锯自动对中装置，其特征在于，包括机架(1)、中心部位设置有通孔(7)的伺服控制移动平台(2)、物料筒(3)、涂覆管(4)、中心部位设置有出模口(8)的模孔装置(5)以及摄像机组(6)；所述伺服控制移动平台(2)设置于所述机架(1)上，所述物料筒(3)连接于所述伺服控制移动平台(2)下方，所述涂覆管(4)连接于所述物料筒(3)下方，所述模孔装置(5)安装在所述涂覆管(4)出口处，所述摄像机组(6)连接于所述出模口(8)下方；钢线(9)通过所述通孔(7)的中心而入，依次贯穿所述物料筒(3)、涂覆管(4)、出模口(8)的中心而出，且所述钢线(9)垂直于所述伺服控制移动平台(2)的运动平面。

2.根据权利要求1所述的树脂线锯自动对中装置，其特征在于，所述伺服控制移动平台(2)为直角双坐标伺服控制移动平台。

3.根据权利要求1所述的树脂线锯自动对中装置，其特征在于，所述摄像机组(6)包括4个快速摄像机，并环绕所述出模口(8)在水平面内呈十字均匀分布。

4.根据权利要求1所述的树脂线锯自动对中装置，其特征在于，所述物料筒(3)通过连接板(10)与所述伺服控制移动平台(2)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的树脂线锯自动对中装置，其特征在于，所述涂覆管(4)出口处还设置有用于引导物料顺利流出的导流套(11)。

6.根据权利要求5所述的树脂线锯自动对中装置，其特征在于，所述导流套(11)的侧壁沿导料方向逐渐收缩。

7.一种树脂线锯自动对中装置的自动对中方法，其特征在于，包括步骤：

S1)通过摄像机组(6)获取钢线(9)水平面内各个方向的涂层厚度数据，并将所述涂层厚度数据发送给伺服控制移动平台(2)；

S2)根据所述涂层厚度数据计算出所述钢线(9)水平面内各个方向上涂层厚度的差值，并使所述伺服控制移动平台(2)在水平面内往涂层厚度较薄的方向移动所述差值的一半距离。

8.根据权利要求7所述的自动对中方法，其特征在于，所述步骤S1)之前还包括步骤：

S100)调整所述摄像机组(6)使所述钢线(9)处于图像中心位置，然后设置所述钢线(9)当前水平面内的位置为初始坐标，并将所述初始坐标发送给所述伺服控制移动平台(2)；

S101)依次安装物料筒(3)、涂覆管(4)及模孔装置(5)，然后设置所述钢线(9)当前水平面内的位置为安装坐标，并将所述安装坐标发送给所述伺服控制移动平台(2)；

S102)根据所述安装坐标和所述初始坐标的坐标值差，控制所述伺服控制移动平台(2)在水平面内移动相应距离，使钢线(9)回复所述初始坐标的位置。

9.根据权利要求7所述的自动对中方法，其特征在于，所述步骤S1)中的摄像机组(6)包括4个呈十字均匀分布的快速摄像机，所述快速摄像机分别获取所述钢线(9)水平面内两个垂直方向上的涂层厚度数据，并将所述涂层厚度数据发送给所述伺服控制移动平台(2)。

10.根据权利要求9所述的自动对中方法，其特征在于，所述步骤S2)中，根据所述涂层厚度数据计算出所述钢线(9)水平面内两个垂直方向上的涂层厚度的差值，并使所述伺服控制移动平台(2)在水平面内往涂层厚度较薄的方向移动所述差值的一半距离。