CN106112809A - 自适应智能石材磨抛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应智能石材磨抛系统，它包括板材输送带、磨盘移动横梁、智能磨盘、激光测距传感器、模糊逻辑控制装置以及伺服电机，所述磨盘移动横梁位于所述板材输送带的上方，所述智能磨盘安装在所述磨盘移动横梁上，所述伺服电机与所述模糊逻辑控制装置电连接，所述激光测距传感器与所述模糊逻辑控制装置电连接，所述伺服电机安装在磨盘移动横梁上，所述激光测距传感器安装在所述磨盘移动横梁上。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过板材输送带、磨盘移动横梁、智能磨盘、激光测距传感器的相互配合，能够极大提高自适应智能石材磨抛系统的自动化程度。

Description

自适应智能石材磨抛系统

技术领域

本发明涉及一种石材磨抛系统，特别涉及一种自适应智能石材磨抛系统，属于石材加工设备。

背景技术

如公开号为CN204700677U的中国发明专利，其公开了一种圆柱石材磨抛设备，包括机架、通过悬臂固定于机架上的磨抛装置，还包括工件定位装置和工件进给装置；其特征在于：所述工件定位装置固定于工件进给装置上；工件定位装置位于磨抛装置下方；所述工件定位装置包括两根平行设置的转轴以及固定转轴的两轴架，所述转轴上间隔设置有多个随轴旋转的用于支撑圆柱石材的软胶轮。该圆柱石材磨抛设备在使用时，将圆柱石材放置于软胶轮上，两转轴之间的距离根据圆柱石材的直径通过调距丝杠调整；调距丝杠可以为手动驱动，也CN204700677U说明书32/3页4可以为电机驱动；丝杠中间固定在工作台上，两端分别与两转轴连接的螺纹方向相反，顺时针或逆时针旋转调距丝杠，可控制两转轴靠近或远离，从而调整放置圆柱石材的合适间距；其中一根转轴通过调速电机驱动旋转，从而带动该转轴上的软胶轮旋转，通过软胶轮与圆柱石材之间的摩擦力，带动另一根转轴旋转；圆柱石材在打磨时，工作台沿导轨进退，圆柱石材通过软胶轮摩擦打动旋转，并通过工作台进行轴向进给，实现圆柱外表面的打磨；工作台上还设有托架和限位挡杆，托架在加工加长工件时使用，限位挡杆在轴向阻挡工件，放置工件在加工过程偏移。该圆柱石材磨抛设备由于需要人工手工去调节各个部件，在使用过程中很难适应环境，而且人手动调节很难快速适应圆柱石材磨抛设备的工作节奏，而且手工对操作人员的安全性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，能提高自动化水平的自适应智能石材磨抛系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该自适应智能石材磨抛系统包括板材输送带、磨盘移动横梁、智能磨盘、激光测距传感器、模糊逻辑控制装置以及伺服电机，所述磨盘移动横梁位于所述板材输送带的上方，所述智能磨盘安装在所述磨盘移动横梁上，所述伺服电机与所述模糊逻辑控制装置电连接，所述激光测距传感器与所述模糊逻辑控制装置电连接，所述伺服电机安装在磨盘移动横梁上，所述激光测距传感器安装在所述磨盘移动横梁上。

本发明中，板材输送带具有将待磨抛的石材输送的目的。板材输送带由伺服电机带动，能够由软件自动控制，能够极大提高石材磨抛系统的自动化程度。

本发明中，磨盘移动横梁可以调节智能磨盘的具体位置，可以在X方向和Y方向，两个方向上自由移动，实现对磨盘移动横梁方位的精确控制，磨盘移动横梁上安装有多个智能磨盘。能够同时移动多个智能磨盘，实现快速和精确磨抛。

本发明中，激光测距传感器不仅仅可以测量石材表面和智能磨盘的相对位置，而且可以扫描石材表面的粗糙程度，使得自适应智能石材磨抛系统可以依据石材表面的粗糙程度，然后控制智能磨盘进行磨抛。模糊逻辑控制装置通过模糊控制，激光测距传感器的数据输入模糊逻辑控制装置，磨盘移动横梁将磨盘移动横梁的位置传递给模糊逻辑控制装置，模糊逻辑控制装置通过综合各种信息，然后通过模糊算法计算出结果，然后控制智能磨盘进行针对性的磨抛。

作为优选，本发明所述激光测距传感器包括所述激光二极管、所述第一透镜、所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第二透镜以及所述CCD感应装置，所述激光二极管投射激光，激光经过所述第一透镜修正后，投射到所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜将激光发射到所述第二透镜，经过所述第二透镜投射入所述CCD感应装置。激光二极管是激光的光源，第一透镜能够将光线集中。第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜可以没有，可以将激光二极管直接将光线投射到石材表面，然后石材表面将光线发射到第二透镜，第二透镜将光线集中到CCD感应装置，实现了对石材表面的扫描。

本发明中，可以安装第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜。第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜都安装在石材表面，从而提高石材表面扫描的精确程度。第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜三个反射镜可以提高CCD感应装置接受到信号的精确度，可以从多个方向传递信号，从而提高了CCD感应装置的检测程度。第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜可以用来标定CCD感应装置的感光能力，和对整个自适应智能石材磨抛系统标准化标定。

作为优选，本发明每个所述的激光测距传感器与一个智能磨盘相互配合，所述激光测距传感器与所述智能磨盘的距离为固定值，所述激光测距传感器发出的光线为扇形。激光测距传感器与智能磨盘的距离为固定值，这个值可以左右激光测距传感器计算激光测距传感器与石材表面距离的一个参照值。

作为优选，本发明所述模糊逻辑控制包括输入模块、模糊化模块、推理模块、反模糊化模块和输出模块，所述输入模块、模糊化模块、推理模块、反模糊化模块和输出模块依次电连接，所述模糊化模块。输入模块可以将所采集到的数据输入到输入模块，模糊化模块可以将接收到的数据进行模糊化算法计算，然后通过推理模块进行模糊化推理，之后通过反模糊化模块将结果转化为可以执行的数据，然后通过输出模块将数据进行输出执行。实现自动化运行，而且可以自动适应不同粗糙石材表面。

本发明中，激光测距传感器将石材表面进行扫描，扫描的结果输入到模糊逻辑控制装置，模糊逻辑控制装置进行计算。

本发明中，所述模糊逻辑控制装置内运行的模糊算法步骤如下：(a)首选，激光测距传感器通过所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜的使用来标定一个标准距离，所述标准距离为光滑表面上设置的所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜到激光测距传感器的距离；(b)使用激光测距传感器测量石材板到激光测距传感器的距离，激光测距传感器以扇形扫描的形式测量数据，每一个时间脉冲内，CCD感应装置接收的数据是一个一位的距数组，通过对比标准距离，记录此时石材表面到和标准距离的偏差数组；(c)对所述偏差数组进行模糊化处理，通过对偏差数组进行积分运算，得到偏差项，设置偏差集合，所述偏差集合包括微小偏差、小偏差、一般偏差、大偏差和巨大偏差，所述偏差集合中各个元素的数值范围根据需要设定，所述偏差项对比所述偏差集合中的元素，然后将所述偏差项标明处于哪一个元素，其中微小偏差标记为0、小偏差标记为1、一般偏差标记为2、大偏差标记为3和巨大偏差标记为4；(d)长时间记录数据，以100个脉冲为一组，将每个时间脉冲的偏差项标定属于偏差集合的那个元素，然后将标记好的数据记为数组S(i)，i为第i脉冲组；(e)建立所述偏差集合中每种元素的控制智能磨盘的单元操作集合，记为C，单元操作的意义是取所述偏差集合的一个元素，然后以该元素正态分布的石材板作为处理对象，进行处理的过程作为所述元素的单元操作，而这些单元操作的集合记为C；(f)在i时间脉冲组内，对数组S(i+1)进行平均化处理得到平均数P(i+1)，就是对数组S(i+1)中的每一个数值累加之后除以100得到P(i+1)对数组S(i)进行平均化处理得到平均数P(i)，对数组S(i-1)进行平均化处理得到平均数P(i-1)；(g)将通过计算(|P(i)-P(i+1)|*0.8+|P(i)-P(i-1)|*1.2)+P(i)，然后对结果取整数，对应偏差集合中的元素，在i时间脉冲组呢进行相对于的单元操作C。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过板材输送带、磨盘移动横梁、智能磨盘、激光测距传感器的相互配合，能够极大提高自适应智能石材磨抛系统的自动化程度。。

附图说明

图1是本发明实施例的磨盘移动横梁的结构示意图。

图2是本发明实施例中磨盘移动横梁使用状态示意图。

图3是本发明实施例中激光测距传感器的结构示意图。

图4是本发明实施例中激光测距传感器的使用状态图。

图5是本发明实施例中模糊逻辑控制装置内部控制流程图。

图6是本发明实施例中智能磨盘的结构示意图。

标号说明：板材输送带101，磨盘移动横梁102，智能磨盘103，激光测距传感器104，激光二极管105，第一透镜106，第二透镜107，第一反射镜108，第二反射镜109，第三反射镜110，CCD感应装置111。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1至图6，本实施例中的自适应智能石材磨抛系统包括板材输送带101、磨盘移动横梁102、智能磨盘103、激光测距传感器104、模糊逻辑控制装置以及伺服电机，磨盘移动横梁102位于板材输送带101的上方，智能磨盘103安装在磨盘移动横梁102上，伺服电机与模糊逻辑控制装置电连接，激光测距传感器104与模糊逻辑控制装置电连接，伺服电机安装在磨盘移动横梁102上，激光测距传感器104安装在磨盘移动横梁102上。

本发明中，板材输送带101具有将待磨抛的石材输送的目的。板材输送带101由伺服电机带动，能够由软件自动控制，能够极大提高石材磨抛系统的自动化程度。

本实施例中，磨盘移动横梁102可以调节智能磨盘103的具体位置，可以在X方向和Y方向，两个方向上自由移动，实现对磨盘移动横梁102方位的精确控制，磨盘移动横梁102上安装有多个智能磨盘103。能够同时移动多个智能磨盘103，实现快速和精确磨抛。

本实施例中，激光测距传感器104不仅仅可以测量石材表面和智能磨盘103的相对位置，而且可以扫描石材表面的粗糙程度，使得自适应智能石材磨抛系统可以依据石材表面的粗糙程度，然后控制智能磨盘103进行磨抛。模糊逻辑控制装置通过模糊控制，激光测距传感器104的数据输入模糊逻辑控制装置，磨盘移动横梁102将磨盘移动横梁102的位置传递给模糊逻辑控制装置，模糊逻辑控制装置通过综合各种信息，然后通过模糊算法计算出结果，然后控制智能磨盘103进行针对性的磨抛。

本实施例中，磨盘移动横梁102可以X方向移动，也可以Y方向移动，磨盘移动横梁102由伺服电机驱动，可以精确控制伺服电机以精确调节磨盘移动横梁102的移动位置，从而实现精确化的控制。

本实施例中，一种新式的板材输送带101，板材输送带101包括耐磨带面，耐磨带面坚硬，耐磨带面设置有凹坑，凹坑内设置高强度滚珠，滚珠微微露出凹板材输送带101的带面。

本实施例中，板材输送带101的下方设置有放置台，板材输送带101能够输送板材，板材输送带101设置有第二伺服电机，第二伺服电机控制板材输送带101

本实施例中，激光测距传感器104包括激光二极管105、第一透镜106、第一反射镜108、第二反射镜109、第三反射镜110、第二透镜107以及CCD感应装置111，激光二极管105投射激光，激光经过第一透镜106修正后，投射到第一反射镜108、第二反射镜109、第三反射镜110，第一反射镜108、第二反射镜109、第三反射镜110将激光发射到第二透镜107，经过第二透镜107投射入CCD感应装置111。

本实施例中，激光测距传感器104还包括结构体，结构体包括容置空腔、冷却装置和防振动装置，容置空腔内放置有激光二极管105、第一透镜106、第二透镜107和CCD感应装置111，第一透镜106和第二透镜107都是凸透镜，本实施例中，第一透镜106和第二透镜107可以通过透镜组的方式来替代。冷却装置用于冷却激光二极管105，冷却装置包括成双螺旋形结构的铜质绕圈，铜质绕圈套装在激光二极管105的外侧，铜质绕圈通过一金刚石片散热，铜质绕圈套装在激光二极管105外侧收集热量，然后通过金刚石片将热量散发出去。

本实施例中，激光二极管105可以使用二氧化碳激光器替代。二氧化碳激光器固定在磨盘移动横梁102上。

本实施例中，第一反射镜108、第二反射镜109、第三反射镜110也可以省略，

本实施例中，每个的激光测距传感器104与一个智能磨盘103相互配合，激光测距传感器104与智能磨盘103的距离为固定值，激光测距传感器104发出的光线为扇形结构。

本实施例中，模糊逻辑控制包括输入模块、模糊化模块、推理模块、反模糊化模块和输出模块，输入模块、模糊化模块、推理模块、反模糊化模块和输出模块依次电连接。

本实施例中，模糊逻辑是一种精确解决不精确、不完全信息的方法。模糊逻辑计算不像普通计算那样，是函数式的，有一一对应的关系。模糊逻辑的一个变量，可以对应于多个状态值，当然，这些个状态与普通的函数表示也不是完全相同的，并不是完全确定的，它们有一个隶属度，或者说概率，来表示这个状态。

本实施例中，利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自适应智能石材磨抛系统，其特征在于：包括板材输送带、磨盘移动横梁、智能磨盘、激光测距传感器、模糊逻辑控制装置以及伺服电机，所述磨盘移动横梁位于所述板材输送带的上方，所述智能磨盘安装在所述磨盘移动横梁上，所述伺服电机与所述模糊逻辑控制装置电连接，所述激光测距传感器与所述模糊逻辑控制装置电连接，所述伺服电机安装在磨盘移动横梁上，所述激光测距传感器安装在所述磨盘移动横梁上。

2.根据权利要求1所述的自适应智能石材磨抛系统，其特征在于：所述激光测距传感器包括所述激光二极管、所述第一透镜、所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜、所述第二透镜以及所述CCD感应装置，所述激光二极管投射激光，激光经过所述第一透镜修正后，投射到所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜将激光发射到所述第二透镜，经过所述第二透镜投射入所述CCD感应装置。

3.根据权利要求1所述的自适应智能石材磨抛系统，其特征在于：每个所述的激光测距传感器与一个智能磨盘相互配合，所述激光测距传感器与所述智能磨盘的距离为固定值，所述激光测距传感器发出的光线为扇形。

4.根据权利要求1所述的自适应智能石材磨抛系统，其特征在于：所述模糊逻辑控制包括输入模块、模糊化模块、推理模块、反模糊化模块和输出模块，所述输入模块、模糊化模块、推理模块、反模糊化模块和输出模块依次电连接，所述模糊化模块。

5.根据权利要求2所述的自适应智能石材磨抛系统，其特征在于：所述模糊逻辑控制装置内运行的模糊算法步骤如下：(a)首选，激光测距传感器通过所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜的使用来标定一个标准距离，所述标准距离为光滑表面上设置的所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第三反射镜到激光测距传感器的距离；(b)使用激光测距传感器测量石材板到激光测距传感器的距离，激光测距传感器以扇形扫描的形式测量数据，每一个时间脉冲内，CCD感应装置接收的数据是一个一位的距数组，通过对比标准距离，记录此时石材表面到和标准距离的偏差数组；(c)对所述偏差数组进行模糊化处理，通过对偏差数组进行积分运算，得到偏差项，设置偏差集合，所述偏差集合包括微小偏差、小偏差、一般偏差、大偏差和巨大偏差，所述偏差集合中各个元素的数值范围根据需要设定，所述偏差项对比所述偏差集合中的元素，然后将所述偏差项标明处于哪一个元素，其中微小偏差标记为0、小偏差标记为1、一般偏差标记为2、大偏差标记为3和巨大偏差标记为4；(d)长时间记录数据，以100个脉冲为一组，将每个时间脉冲的偏差项标定属于偏差集合的那个元素，然后将标记好的数据记为数组S(i)，i为第i脉冲组；(e)建立所述偏差集合中每种元素的控制智能磨盘的单元操作集合，记为C，单元操作的意义是取所述偏差集合的一个元素，然后以该元素正态分布的石材板作为处理对象，进行处理的过程作为所述元素的单元操作，而这些单元操作的集合记为C；(f)在i时间脉冲组内，对数组S(i+1)进行平均化处理得到平均数P(i+1)，就是对数组S(i+1)中的每一个数值累加之后除以100得到P(i+1)对数组S(i)进行平均化处理得到平均数P(i)，对数组S(i-1)进行平均化处理得到平均数P(i-1)；(g)将通过计算(|P(i)-P(i+1)|*0.8+|P(i)-P(i-1)|*1.2)+P(i)，然后对结果取整数，对应偏差集合中的元素，在i时间脉冲组呢进行相对于的单元操作C。