CN111906442B - 一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统 - Google Patents

一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统，通过图像采集设备不断将其在动物园处采集到的动物图像(含有图像背景)发送给激光雕刻中心，由激光雕刻中心对发送来的这些图像处理，得到当前可以用来供雕刻的动物图像，接受用户利用移动终端对关于该供雕刻的动物图像的雕刻参数的处理需求，再由激光雕刻中心命令背景墙调整期幕布上的背景与该动物图像的背景相互一致，这样，激光雕刻中心就命令激光雕刻装置工作，且根据雕刻的实际需要将雕刻头在第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具之间切换，以更为准确地雕刻出最佳尺寸和最佳状态的动物仿生雕刻产品，满足了用户针对动物仿生雕刻产品的个性化雕刻需求。

Description

一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统
技术领域
本发明涉及激光雕刻领域，尤其涉及一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统。
背景技术
当前，随着自动化技术发展和机械制备技术的成熟，越来越多的产品雕刻已经被自动化雕刻所取代，尤其是激光雕刻，传统的手动雕刻难以满足大规模产品雕刻的实际需求。例如，在实际的产品雕刻过程中，可以为用户雕刻不同的礼品、模具或者广告牌等。
不过，现在的激光雕刻系统仍旧主要是针对已有产品的雕刻，整个雕刻过程不仅无法让用户切身地参与到其中，享受产品雕刻中的乐趣，而且这些已有的产品多数是类型传功，难以满足儿童对于雕刻产品多样化的需要，更无法满足用户针对雕刻产品的个性化雕刻需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统，其特征在于，包括：
激光雕刻装置，具有激光雕刻机、处理器和显示器，处理器分别连接激光雕刻机和显示器，激光雕刻机具有机座、夹持待雕刻工件的夹持部件和执行切削工作的激光雕刻头，夹持部件可转动地设置在机座上；
背景墙，紧邻激光雕刻装置设置，该背景墙具有幕布、投影仪、存储器以及氛围灯序列，氛围灯序列包括发出红色光线的红灯、发出蓝牙光线的蓝灯以及发出黄色光线的黄灯；其中，投影仪连接存储器，处理器分别连接投影仪、存储器和氛围灯序列；
第一通信装置，连接处理器；
图像采集设备，具有摄像头、图像数据存储装置、微处理器和第二通信装置，摄像头、图像数据存储装置和第二通信装置分别连接微处理器，该图像采集设备设置在动物园，用以采集动物园内动物图像和植物图像；
用户移动终端，具有识别用户合法身份的指纹识别装置；
激光雕刻控制中心，分别连接第二通信装置、第一通信装置和用户移动终端，根据图像采集设备采集来的动物图像数据以及用户移动终端发来的雕刻参数需求，控制激光雕刻装置和背景墙的工作，雕刻出符合该用户移动终端所对应用户需求的动物仿生雕刻产品。
改进地，在所述基于工业4.0的智能激光雕刻系统中，所述背景墙还具有：
温度传感器，连接处理器，采集背景墙所处环境的温度数据；
光照强度传感器，连接处理器，采集背景墙所处环境的光照强度数据。
再改进，在所述基于工业4.0的智能激光雕刻系统中，所述激光雕刻头具有：
第一激光雕刻刀具，具有第一尺寸的刀尖；
第二激光雕刻刀具，具有第二尺寸的刀尖；其中，第二激光雕刻刀具的刀尖尺寸小于第一激光雕刻刀具的刀尖尺寸；
刀具切换机构，连接处理器，该刀具切换机构分别驱动第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具，实现第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具在执行雕刻时的切换。
进一步地，在所述基于工业4.0的智能激光雕刻系统中，所述激光雕刻控制中心按照如下步骤S1～S4的方式控制激光雕刻装置和背景墙的工作，以雕刻出符合该用户移动终端所对应用户需求的雕刻产品：
步骤S1，激光雕刻控制中心根据图像采集设备所发送来的图像，判断当前可供雕刻的仿生动物类型：
当激光雕刻中心对各图像所对应的动物类别做出统计，且将具有最多图像个数的动物类别作为当前可供雕刻的仿生动物类型，转入步骤S2；否则，激光雕刻中心命令图像采集设备重新采集并发送图像，直到存在具有最多图像个数的动物类别，转入步骤 S2；
步骤S2，激光雕刻中心获取可供雕刻的仿生动物类型所对应的所有图像，并且做图像数据处理，得到符合雕刻要求的雕刻用图像；其中，雕刻用图像标记为JPG，激光雕刻控制中心所接收可供雕刻的仿生动物类型的图像总数量标记为M，该可供雕刻的仿生动物类型的第m个图像标记为jpgm，图像jpgm的像素值标记为
Figure BDA0002538896660000021
JPG＝jpgi，
Figure BDA0002538896660000022
jpgi是该可供雕刻的仿生动物类型所对应图像中具有最大像素值时所对应的图像；1≤i≤M；
步骤S3，激光雕刻中心提取该雕刻用图像中的图像背景，并且命令背景墙在其幕布上产生与所述图像背景相一致的雕刻用背景图像；
步骤S4，激光雕刻中心根据用户移动终端发送来的雕刻尺寸要求，命令激光雕刻装置按照所述雕刻尺寸雕刻所述雕刻用图像所对应的可供雕刻的仿生动物，得到符合该用户移动终端所对应用户需求的动物仿生雕刻产品。
再改进，在所述基于工业4.0的智能激光雕刻系统中，所述激光雕刻中心根据所述雕刻用图像以及该可供雕刻的仿生动物特点，命令激光雕刻装置自动地切换第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具。
进一步地，在所述基于工业4.0的智能激光雕刻系统中，所述第一激光雕刻刀具的刀尖和第二激光雕刻刀具的刀尖具有椭球状。
与现有技术相比，本发明的优点在于：图像采集设备不断将其在动物园处采集到的动物图像(含有图像背景)发送给激光雕刻中心，由激光雕刻中心对发送来的这些图像处理，得到当前可以用来供雕刻的动物图像，接受用户利用移动终端对关于该供雕刻的动物图像的雕刻参数的处理需求，再由激光雕刻中心命令背景墙调整期幕布上的背景与该动物图像的背景相互一致，这样，激光雕刻中心就命令激光雕刻装置工作，且根据雕刻的实际需要将雕刻头在第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具之间切换，以更为准确地雕刻出最佳尺寸和最佳状态的动物仿生雕刻产品，满足了用户针对动物仿生雕刻产品的个性化雕刻需求。
附图说明
图1为本发明实施例中基于工业4.0的智能激光雕刻系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
参见图1所示，本实施例提供一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统，包括：
激光雕刻装置1，具有激光雕刻机11、处理器12和显示器13，处理器12分别连接激光雕刻机11和显示器13，激光雕刻机11具有机座111、夹持待雕刻工件的夹持部件 112和执行切削工作的激光雕刻头113，夹持部件112可转动地设置在机座111上；此处的激光雕刻头113具有第一激光雕刻刀具1131、第二激光雕刻刀具1132和刀具切换机构1133，第一激光雕刻刀具1131具有第一尺寸的刀尖，第二激光雕刻刀具1132具有第二尺寸的刀尖，并且，第二激光雕刻刀具的刀尖尺寸小于第一激光雕刻刀具的刀尖尺寸；刀具切换机构1133连接处理器12，刀具切换机构1133分别驱动第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具，实现第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具在执行雕刻时的切换；第一激光雕刻刀具1131的刀尖和第二激光雕刻刀具1132的刀尖均设计为椭球状；
背景墙2，紧邻激光雕刻装置1设置，该背景墙2具有幕布21、投影仪22、存储器 23、氛围灯序列24、温度传感器25和光照强度传感器26，氛围灯序列24包括发出红色光线的红灯、发出蓝牙光线的蓝灯以及发出黄色光线的黄灯；其中，投影仪22连接存储器23，处理器12分别连接投影仪22、存储器23和氛围灯序列24，温度传感器25 和光照强度传感器26分别连接处理器12；温度传感器25负责采集背景墙所处环境的温度数据，光照强度传感器26负责采集背景墙所处环境的光照强度数据；
第一通信装置3，连接处理器12；
图像采集设备4，具有摄像头40、图像数据存储装置41、微处理器42和第二通信装置43，摄像头40、图像数据存储装置41和第二通信装置43分别连接微处理器42，该图像采集设备4设置在动物园，用以采集动物园内动物图像以及该动物所对应的三维立体数据；
用户移动终端5，具有识别用户合法身份的指纹识别装置；
激光雕刻控制中心6，分别连接第二通信装置43、第一通信装置3和用户移动终端5，根据图像采集设备4采集来的动物图像数据以及用户移动终端5发来的雕刻参数需求，控制激光雕刻装置1和背景墙2的工作，雕刻出符合该用户移动终端所对应用户需求的动物仿生雕刻产品。具体到该实施例中，激光雕刻控制中心6按照如下步骤S1～S4 的方式控制激光雕刻装置1和背景墙2的工作，以雕刻出符合该用户移动终端所对应用户需求的雕刻产品：
步骤S1，激光雕刻控制中心6根据图像采集设备4所发送来的图像，判断当前可供雕刻的仿生动物类型：
当激光雕刻中心对各图像所对应的动物类别做出统计，且将具有最多图像个数的动物类别作为当前可供雕刻的仿生动物类型，转入步骤S2；否则，激光雕刻中心命令图像采集设备重新采集并发送图像，直到存在具有最多图像个数的动物类别，转入步骤 S2；
步骤S2，激光雕刻中心获取可供雕刻的仿生动物类型所对应的所有图像，并且做图像数据处理，得到符合雕刻要求的雕刻用图像；其中，雕刻用图像标记为JPG，激光雕刻控制中心所接收可供雕刻的仿生动物类型的图像总数量标记为M，该可供雕刻的仿生动物类型的第m个图像标记为jpgm，图像jpgm的像素值标记为
Figure BDA0002538896660000041
1≤m≤M； JPG＝jpgi，
Figure BDA0002538896660000042
jpgi是该可供雕刻的仿生动物类型所对应图像中具有最大像素值时所对应的图像；1≤i≤M；
步骤S3，激光雕刻中心提取该雕刻用图像中的图像背景，并且命令背景墙在其幕布上产生与所述图像背景相一致的雕刻用背景图像；
步骤S4，激光雕刻中心根据用户移动终端发送来的雕刻尺寸要求，命令激光雕刻装置按照所述雕刻尺寸雕刻所述雕刻用图像所对应的可供雕刻的仿生动物，得到符合该用户移动终端所对应用户需求的动物仿生雕刻产品。
当然，在该实施例中，激光雕刻中心6可以根据雕刻用图像以及该可供雕刻的仿生动物特点，命令激光雕刻装置自动地切换第一激光雕刻刀具1131和第二激光雕刻刀具1132。
以下结合图1，对该实施例中智能激光雕刻系统的工作过程做出说明：
图像采集设备4会根据预先设置的间隔不断将其在动物园处采集到的动物图像(含有图像背景)发送给激光雕刻中心6，然后由激光雕刻中心6对发送来的这些图像处理后，得到当前可以用来供雕刻的动物图像，然后接受用户利用移动终端5对关于该供雕刻的动物图像的雕刻参数的处理需求，最终，再由激光雕刻中心6命令背景墙2调整期幕布上的背景与该动物图像的背景相互一致，这样，激光雕刻中心6就命令激光雕刻装置1工作，并且根据雕刻的实际需要将雕刻头在第一激光雕刻刀具1131和第二激光雕刻刀具1132之间切换，以更为准确地雕刻出最佳尺寸和最佳状态的动物仿生雕刻产品，满足了用户针对动物仿生雕刻产品的个性化雕刻需求，而且因图像采集设备是设置在动物园内，这样就可以源源不断地把各种各样的动物图像发送给激光雕刻中心处理，从而可以供用户选择以雕刻的动物素材就更为丰富。

Claims (2)

1.一种基于工业4.0的智能激光雕刻系统，其特征在于，包括：
激光雕刻装置(1)，具有激光雕刻机(11)、处理器(12)和显示器(13)，处理器(12)分别连接激光雕刻机(11)和显示器(13)，激光雕刻机(11)具有机座(111)、夹持待雕刻工件的夹持部件(112)和执行切削工作的激光雕刻头(113)，夹持部件(112)可转动地设置在机座(111)上；激光雕刻头(113)具有第一激光雕刻刀具(1131)、第二激光雕刻刀具(1132)和刀具切换机构(1133)，第一激光雕刻刀具(1131)具有第一尺寸的刀尖，第二激光雕刻刀具(1132)具有第二尺寸的刀尖，第二激光雕刻刀具的刀尖尺寸小于第一激光雕刻刀具的刀尖尺寸，刀具切换机构(1133)连接处理器(12)，该刀具切换机构(1133)分别驱动第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具，实现第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具在执行雕刻时的切换；第一激光雕刻刀具的刀尖和第二激光雕刻刀具的刀尖具有椭球状；
背景墙(2)，紧邻激光雕刻装置(1)设置，该背景墙(2)具有幕布(21)、投影仪(22)、存储器(23)、氛围灯序列(24)、温度传感器(25)和光照强度传感器(26)，氛围灯序列(24)包括发出红色光线的红灯、发出蓝牙光线的蓝灯以及发出黄色光线的黄灯；其中，投影仪(22)连接存储器(23)，处理器(12)分别连接投影仪(22)、存储器(23)、氛围灯序列(24)、温度传感器(25)和光照强度传感器(26)；温度传感器(25)采集背景墙所处环境的温度数据，光照强度传感器(26)采集背景墙所处环境的光照强度数据；
第一通信装置(3)，连接处理器(12)；
图像采集设备(4)，具有摄像头(40)、图像数据存储装置(41)、微处理器(42)和第二通信装置(43)，摄像头(40)、图像数据存储装置(41)和第二通信装置(43)分别连接微处理器(42)，该图像采集设备(4)设置在动物园，用以采集动物园内动物图像和植物图像；
用户移动终端(5)，具有识别用户合法身份的指纹识别装置；
激光雕刻控制中心(6)，分别连接第二通信装置(43)、第一通信装置(3)和用户移动终端(5)，根据图像采集设备(4)采集来的动物图像数据以及用户移动终端(5)发来的雕刻参数需求，控制激光雕刻装置(1)和背景墙(2)的工作，雕刻出符合该用户移动终端所对应用户需求的动物仿生雕刻产品；
其中，该激光雕刻控制中心(6)按照如下步骤S1～S4的方式控制激光雕刻装置(1)和背景墙(2)的工作，以雕刻出符合该用户移动终端所对应用户需求的雕刻产品：
步骤S1，激光雕刻控制中心根据图像采集设备所发送来的图像，判断当前可供雕刻的仿生动物类型：
当激光雕刻中心对各图像所对应的动物类别做出统计，且将具有最多图像个数的动物类别作为当前可供雕刻的仿生动物类型，转入步骤S2；否则，激光雕刻中心命令图像采集设备重新采集并发送图像，直到存在具有最多图像个数的动物类别，转入步骤S2；
步骤S2，激光雕刻中心获取可供雕刻的仿生动物类型所对应的所有图像，并且做图像数据处理，得到符合雕刻要求的雕刻用图像；其中，雕刻用图像标记为JPG，激光雕刻控制中心所接收可供雕刻的仿生动物类型的图像总数量标记为M，该可供雕刻的仿生动物类型的第m个图像标记为jpgm，图像jpgm的像素值标记为
Figure FDA0003591011790000021
JPG＝jpgi，
Figure FDA0003591011790000022
jpgi是该可供雕刻的仿生动物类型所对应图像中具有最大像素值时所对应的图像；1≤i≤M；
步骤S3，激光雕刻中心提取该雕刻用图像中的图像背景，并且命令背景墙在其幕布上产生与所述图像背景相一致的雕刻用背景图像；
步骤S4，激光雕刻中心根据用户移动终端发送来的雕刻尺寸要求，命令激光雕刻装置按照所述雕刻尺寸雕刻所述雕刻用图像所对应的可供雕刻的仿生动物，得到符合该用户移动终端所对应用户需求的动物仿生雕刻产品。
2.根据权利要求1所述的基于工业4.0的智能激光雕刻系统，其特征在于，还包括：所述激光雕刻中心根据所述雕刻用图像以及该可供雕刻的仿生动物特点，命令激光雕刻装置自动地切换第一激光雕刻刀具和第二激光雕刻刀具。
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