CN109249138A - 激光雕刻机跨平台运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光切割领域，具体涉及一种激光雕刻机跨平台运动控制系统，包括激光雕刻机、服务器以及控制终端机，激光雕刻机包括：激光器、光电子系统、冷却子系统、排烟子系统、控制面板以及信息交互模块，所述控制终端机与服务器信号连接，所述控制终端机上搭载有浏览器，所述控制终端机通过浏览器访问服务器，所述服务器与信息交互模块信号连接，所述控制终端机上设置有用于向用户反馈信息和供用户进行信息录入的显示屏。本方案解决了现有激光雕刻机由于控制面板面积和按键个数的限制使得参数显示不直观的问题。

Description

激光雕刻机跨平台运动控制系统

技术领域

本发明涉及激光切割领域，具体涉及一种激光雕刻机跨平台运动控制系统。

背景技术

现有的激光雕刻机包括二氧化碳激光器、激光电源、控制面板、平面工作台、光路系统、冷却系统和排烟系统，控制面板内设置有雕刻系统排布软件，使用时需要启动雕刻系统排布软件，设计好需要雕刻的图像，定好雕刻的位置，使得二氧化碳激光器按着设计好的雕刻图像以及定好的雕刻位置进行激光雕刻。

随着激光雕刻机应用范围的不断扩大，作为生产线的配套设备的应用案例也日益增多，这些设备能动态显示加工参数，但目前通用型激光雕刻机的运动控制大多通过控制面板上的按键控制，由于控制面板的面积和按键个数的限制，导致参数显示不直观，控制功能有限，控制方式繁琐，也无法实现远程控制，导致激光雕刻机雕刻效率低且可控性低。

发明内容

本发明的解决的技术问题在于提供一种激光雕刻机跨平台运动控制系统，以解决现有激光雕刻机的控制面板由于面积和按键个数的限制使得参数显示不直观的问题。

本发明提供的基础方案为：激光雕刻机跨平台运动控制系统，包括激光雕刻机、服务器以及控制终端机，激光雕刻机包括：激光器、光电子系统、冷却子系统、排烟子系统、控制面板以及信息交互模块，所述控制终端机与服务器信号连接，所述控制终端机上搭载有浏览器，所述控制终端机通过浏览器访问服务器，所述服务器与信息交互模块信号连接，所述控制终端机上设置有用于向用户反馈信息和供用户进行信息录入的显示屏。

本发明的工作原理及优点在于：在使用激光雕刻机进行激光雕刻时，控制面板根据运动控制程序控制激光器、光电子系统、冷却子系统、排烟子系统和信息交互模块工作，通过控制面板对控制数据进行显示；同时，还可通过控制终端机控制激光器、光电子系统、冷却子系统、排烟子系统和信息交互模块工作，通过控制终端机上搭载的浏览器对控制数据进行显示。

本方案通过控制终端机能够实现激光雕刻机的控制，同时对控制数据进行显示，与现有技术中只通过控制面板进行控制相比，控制更加方便，且控制数据显示不再受限于控制面板的大小，使得控制数据显示更加直观清楚；通过控制终端机实现激光雕刻机的远程控制，与现有只能在激光雕刻机的控制面板上控制激光雕刻机相比，使用更加方便。

进一步，所述信息交互模块包括无线通信模块，所述控制终端机和服务器之间通过无线通信模块进行通信。

通过无线通信模块实现控制终端机和服务器之间的通信，使得控制终端机对激光雕刻机进行控制时不受地域的限制，即可随身携带控制终端机对激光雕刻机进行控制。

进一步，所述无线通信模块包括蓝牙通信模块和WIFI通信模块。

有了WIFI模块和蓝牙通信模块，不管控制终端机控制激光雕刻机工作时有没有网络都能实现对激光雕刻机的控制。

进一步，所述服务器内设置有轨迹判断模块，轨迹判断模块用于对激光器的行走路径是否偏移进行判断。

通过轨迹判断模块对激光器的行走路径是否偏移进行判断，避免控制面板和控制终端机同时发送不同的指令时激光器行走路径发生误动作。

进一步，所述服务器内设置有运动控制网页服务器系统，所述运动控制网页服务器系统用于控制控制终端机实时对运动参数进行显示。

通过运动控制服务器系统，便于查看控制数据。

进一步，所述控制终端机选用手机、电脑或ipad。

控制终端机可以选用手机、电脑、ipad等，选择可能性多，增加控制终端机的适用性。

附图说明

图1为本发明实施例一中激光雕刻机的结构示意图；

图2为本发明实施例二中激光雕刻机的结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机体1、激光器2、控制面板3、平面工作台4、外盖5、负压滑轨6、负压驱动轮7、负压驱动电机8、负压驱动杆9、负压直线电机10、负压安装座11、负压抽吸管12、抽气泵13。

实施例一

实施例基本如附图1所示：激光雕刻机跨平台运动控制系统，包括服务器、控制终端机和激光雕刻机，服务器分别与控制终端机和激光雕刻机通过无线通信模块信号连接，无线通信模块包括蓝牙低能耗通信模块(BLE)和BCM43143型号的WIFI通信模块。

激光雕刻机包括机体1、外盖5、二氧化碳激光器2、光电子系统、冷却子系统、平面工作台4、排烟子系统、报警装置以及控制面板3，控制面板3上设置有按键和显示器，控制面板3内导入有运动控制程序，控制面板3可根据运动控制程序控制激光雕刻机工作。

服务器是由单板机构成的，单板机选用树莓派3代B+型单板机，服务器内设置有具有丰富的实时运动参数显示功能的CNCjs运动控制网页服务器系统，通过控制终端机或控制面板3实现与运动控制网页服务器系统联机输入各种控制参数和指令。

控制终端机上设置有显示屏，控制终端机内搭载了浏览器，控制终端机通过浏览器访问服务器，控制终端机可以选用现有的手机、笔记本电脑、台式电脑或ipad等，控制终端机内安装的系统可以是Windows、Android或IOS系统。

具体实施时，可通过控制面板3控制激光雕刻机工作，也可以是通过控制终端机控制激光雕刻机工作，使用时，需要启动运动控制程序，设计好需要雕刻的图像，确定好待雕刻物件上需要进行雕刻的位置，然后通过控制面板3或控制终端机控制激光雕刻机开始雕刻。

实施例二

如图2所示，与实施例一相比，不同之处仅在于，还包括烟尘清洁子系统。本申请人的激光雕刻机跨平台运动控制系统，主要加工非金属进气管(以下简称为进气管)，即用于在非金属进气管上切割连接孔。在实际使用过程中，是在盖上外盖5后形成一个相对密封的工作腔室，在工作腔室内进行切割的，在切割过程中会产生大量的烟尘。针对这部分烟尘，普遍采用的方式是通过在工作腔室的侧面设置抽风设备，将逸散在工作腔室内的烟尘直接通过负压抽吸的方式进行去除的。但是由于加工的是进气管，在实际工作过程中的流程为：打开外盖5，将进气管通过夹持固定的方式，固定在平面工作台4上，然后由激光器2对进气管进行切割作业，切割完成后，再打开外盖5，取出切割完成后的进气管。

在进行切割作业时，会有部分烟尘粘附在进气管的内壁上，由于整个过程会流水作业，对粘附在进气管内壁上的烟尘一直都未能进行有效的处理，在进气管的内壁上附着较多的烟尘，会影响产品的质量。

如图3所示，烟尘清洁子系统包括，负压滑轨6、正压滑轨以及跟随控制器(本实施例中选用的是SPCA563B单片机，是凌阳科技公司推出的一颗用于图像识别领域的IC，不仅具有一般单片机的控制功能，而且具有图像识别与处理能力。该系统已实现的功能有：物体颜色和形状识别、字符识别以及手势识别等，本实施主要是利用其形状识别的功能)；负压滑轨6、正压滑轨分别固定在平面工作台4的两侧，负压滑轨6上设有负压驱动杆9，负压驱动杆9的底部设有负压驱动轮7，负压驱动杆9上设有用于驱动负压驱动轮7的负压驱动电机8(本实施例中选用的是伺服电机)，负压驱动轮7在负压滑轨6上可以滑动；负压驱动杆9的顶部固设有负压直线电机10(本实施例中选用是型号为CSK丝杆系列-FDU的直线电机)，负压直线电机10的输出端上固设有负压安装座11，负压安装座11上固设有负压抽吸管12，负压抽吸管12连接有抽气泵13；正压滑轨上设有正压驱动杆，正压驱动杆的底部设有正压驱动轮，正压驱动杆上设有用于驱动正压驱动轮的正压驱动电机，正压驱动轮在正压滑轨上可以滑动；正压驱动杆的顶部固设有正压直线电机，正压直线电机的输出端上固设有正压安装座，正压安装座上固设有正压充气管，正压充气管连接有鼓风装置。在负压安装做和正压安装座上分别设有负压摄像头和正压摄像头(本实施例中负压摄像头和正压摄像头的信号相同，处于成本考虑，选用的SPCA3010A CMOS图像传感器，与跟随控制器是一套产品)，负压摄像头和正压摄像头分别将采集到的图像信号反馈至跟随控制器，跟随控制器分别与负压驱动电机8、正压驱动电机、负压直线电机10以及正压直线电机控制连接。

具体工作流程如下：在用户将进气管在平面工作台4上固定好以后，负压摄像头和正压摄像头分别从平面工作台4的两侧采集图像并反馈至跟随控制器，跟随控制器对采集到的图像进行灰度化和二值化处理，得到图像中的闭合图案(即进气管两端的图像)以及该闭合图案所处的位置。然后跟随控制器分别控制负压驱动电机8、正压驱动电机的转动，实现负压驱动杆9和正压驱动杆在负压滑轨6以及正压滑轨上的移动。然后跟随控制器再分别控制正压直线电机和负压直线电机10的移动，使得闭合图像的中心点位于负压摄像头或者正压摄像头所采集的图像的中心，可以使得负压抽吸管12和正压充气管能够正对进气管的两端(由于正压摄像头和正压充气管均固定在正压安装座上；负压摄像头和负压抽吸管12均固定在负压安装座11上)。跟随控制器还分别与抽气泵13和鼓风装置控制连接。在闭合图像的中心点位于负压摄像头或者正压摄像头所采集的图像的中心后，跟随控制器在激光器2进行切割时(由于调整的时间比较短)控制抽气泵13以及鼓风装置启动。

本方案，通过正压摄像头和负压摄像头采集进气管两端的位置，然后跟随控制器使得负压抽吸管12和正压充气管正对进气管的两端(具体的实现手段是通过增强现实中的视频对象跟踪算法实现对象追踪--计算机工程Computer Engineering第36卷第12期，通过PID控制算法，实现对正压安装座或者负压安装座11的调节)，在抽气泵13和鼓风装置启动后，会在进气管的内部形成一个畅通的风道，该风道内的风速会大于进气管外部的风速，会导致进气管内部的气压小于外部的气压，在激光器2进行切割时，会首先在进气管的表面烧蚀形成孔隙。由于进气管内的气压较小，会将烟尘吸附，使得烟尘随着气流的方向进入到负压抽气管内，避免烟尘粘覆在进气管的内壁，保证产品的质量。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.激光雕刻机跨平台运动控制系统，其特征在于，包括激光雕刻机、服务器以及控制终端机，激光雕刻机包括：激光器、光电子系统、冷却子系统、排烟子系统、控制面板以及信息交互模块，所述控制终端机与服务器信号连接，所述控制终端机上搭载有浏览器，所述控制终端机通过浏览器访问服务器，所述服务器与信息交互模块信号连接，所述控制终端机上设置有用于向用户反馈信息和供用户进行信息录入的显示屏。

2.根据权利要求1所述的激光雕刻机跨平台运动控制系统，其特征在于：所述信息交互模块包括无线通信模块，所述控制终端机和服务器之间通过无线通信模块进行通信。

3.根据权利要求2所述的激光雕刻机跨平台运动控制系统，其特征在于：所述无线通信模块包括蓝牙通信模块和WIFI通信模块。

4.根据权利要求1所述的激光雕刻机跨平台运动控制系统，其特征在于：所述服务器内设置有轨迹判断模块，轨迹判断模块用于对激光器的行走路径是否偏移进行判断。

5.根据权利要求1所述的激光雕刻机跨平台运动控制系统，其特征在于：所述服务器内设置有运动控制网页服务器系统，所述运动控制网页服务器系统用于控制控制终端机实时对运动参数进行显示。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的激光雕刻机跨平台运动控制系统，其特征在于：所述控制终端机选用手机、电脑或ipad。