CN112692886A - 一种全自动精密切割机 - Google Patents

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卢国明
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戴玉成
王宏宇
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Abstract

本发明公开了一种全自动精密切割机，包括基座以及设置在所述基座上的上下料组件、抓取组件、切割组件以及清洗组件。通过设置的抓取组件可以从上下料组件中抓取需要进行加工的物料，投放至切割组件上，切割组件对物料进行位置调节，而将物料调整到合适的位置，随后进行切割。在精准的切割完毕后，抓取组件将物料再次抓取，带入到清洗组件内，由清洗组件进行清洗。在清洗的过程中，清洗组件内的污渍识别机构可以对物料上的污渍位置进行识别，通过识别通过识别出污渍的位置，控制相应的清洗部件对污渍区域进行冲刷，充分除去物料上的污渍，减少了切割后额外进行清洗的麻烦，提高了生产加工的效率。

Description

一种全自动精密切割机
技术领域
本发明涉及切割装置领域，更具体的，涉及一种全自动精密切割机。
背景技术
随着科学技术的不断发展，电子产品行业得到蓬勃的发展，各种各样的电子产品推陈出新。在电子设备生产加工的过程中，需要对半导体晶片、PCB板、IR/滤光片、蓝宝石玻璃和陶瓷薄板等物料进行精密的切割加工。现有的切割装置在对这些物料进行切割时，仅能进行简单的切割。在物料切割的过程中会产生较多的碎屑，这些碎屑粘附在物料上会妨碍后续的加工制造，都需要进行额外的清洁处理，但是这样一来物料就需要进行额外的工序，影响生产加工的效率。
发明内容
为了克服现有的切割机不具备清洗的功能，本发明所要解决的技术问题在于提出一种全自动精密切割机，其能够对物料进行精准的切割，并且可以在切割后对物料进行细致的清洗，减少了后期清洗物料的麻烦，提高生产的效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种全自动精密切割机，包括基座以及设置在所述基座上的上下料组件、与上下组件配合的抓取组件、与抓取组件配合的切割组件以及与抓取组件配合的清洗组件。所述上下料组件，用于提供物料以及承接切割后的物料。所述抓取组件，用于从所述上下料组件上抓取物料至切割组件以及所述清洗组件。所述切割组件，用于切割物料。所述清洗组件，用于清洗切割完成的物料，所述抓取组件包括由伸缩杆、电机以及抓盘组成的抓取部，所述电机固定于所述伸缩杆的下端，所述抓盘与所述电机的自由端连接。所述清洗组件包括清洗箱、清洗滑轨、电滑块、喷嘴、支杆、清洗刷以及防溅部件。所述清洗滑轨固定于所述清洗箱的底部，所述支杆的底部通过所述电滑块滑动连接于所述清洗滑轨上，所述喷嘴以及所述清洗刷均固定于所述支杆上，所述清洗刷的中部开设有通孔，所述喷嘴嵌于所述通孔内。所述防溅部件部件包括挡板、气块、气泵、动作开关以及电动铰轮。所述电动铰轮固定于所述清洗箱侧壁的上端，所述挡板固定于所述电动铰轮的自由端，所述气块固定于所述挡板的末端，所述气块上开设有2个以上透气孔，所述气块内部为中空结构，所述气泵与所述气块连通，所述动作开关设置于所述清洗箱的内壁，所述动作开关检测物料是否进入所述清洗箱以控制所述电动铰轮动作。
在本发明较佳的技术方案中，所述清洗部件还包括污渍识别机构，所述污渍识别机构包括图像采集模块、图像处理模块、以及污渍检测模块。所述图像采集模块，用于采集伸入所述清洗箱内的物料底面的图像。所述图像处理模块，用于将获取的图像进行处理。所述污渍检测模块，用于获取图像中污渍的位置。
在本发明较佳的技术方案中，所述切割组件包括底座、Y轴滑轨、Y轴滑块、旋转台、立柱、X轴滑轨、X轴滑块、Z轴运动块以及物台。所述底座固定于所述基座上，所述Y轴滑轨以及两个所述立柱固定于所述底座上，且两个所述立柱分别位于所述Y轴滑轨的两侧，所述Y轴滑块滑动连接于所述Y轴滑轨上，所述旋转台固定于所述Y轴滑块上，所述物台固定于所述旋转台的自由端，所述X轴滑轨横向设置，且所述X轴滑轨的一端与一所述立柱连接，所述X轴滑轨的另一端与另一所述立柱连接，所述X轴滑块滑动连接于所述X轴滑轨上。所述Z轴运动块包括Z轴滑轨与切割部件，所述Z轴滑轨竖直固定于所述X轴滑块上，所述切割部件与所述Z轴滑轨滑动连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述抓取组件还包括抓取滑轨、固定板以及夹持臂。所述固定板固定于所述立柱的一侧，抓取滑轨水平固定于所述固定板上，所述夹持臂与所述抓取滑轨滑动连接，所述夹持部固定于所述夹持臂的末端。
在本发明较佳的技术方案中，所述清洗组件还包括烘干装置，所述烘干装置包括电热板、风机、以及顶杆，所述清洗箱的内侧壁开设有凹槽，所述电热板的一端铰接于所述凹槽的顶部，所述顶杆的固定端固定于所述凹槽内，所述顶杆的自由端抵于所述电热板上，所述风机嵌于所述电热板上。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种全自动精密切割机，通过设置的抓取组件可以从上下料组件中抓取需要进行加工的物料，投放至切割组件上，切割组件对物料进行位置调节，而将物料调整到合适的位置，随后进行切割。在精准的切割完毕后，抓取组件将物料再次抓取，带入到清洗组件内，由清洗组件进行清洗。在清洗的过程中，清洗组件内的污渍识别机构可以对物料上的污渍位置进行识别，通过识别通过识别出污渍的位置，控制相应的清洗部件对污渍区域进行冲刷，充分除去物料上的污渍，减少了切割后额外进行清洗的麻烦，提高了生产加工的效率。
附图说明
图1是一种全自动精密切割机的结构示意图；
图2是本发明图1的背面结构示意图；
图3是图2中切割组件的结构示意图；
图4是图1中清洗组件的结构示意图。
图中：
1-基座，21-底座，22-立柱，23-Y轴滑轨，24-Y轴滑块，25-旋转台，26-物台，27-X轴滑轨，28-X轴滑块，29-Z轴滑轨，20-切割部件，31-固定板，32-抓取滑轨，33-夹持臂，34-伸缩杆，35-电机，36-抓盘，41-清洗箱，42-电动铰轮，43-挡板，44-气块，45-清洗滑轨，46-电滑块，47-支杆，48-喷嘴，49-清洗刷，40-动作开关，51-电热板，52-风机，53-顶杆。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-4所示，实施例中提供了一种全自动精密切割机，包括基座1以及设置在基座1上的上下料组件、与上下组件配合的抓取组件、与抓取组件配合的切割组件以及与抓取组件配合的清洗组件。上下料组件，用于提供物料以及承接切割后的物料。抓取组件，用于从上下料组件上抓取物料至切割组件以及清洗组件。切割组件，用于调整物料的位置以及切割物料。清洗组件，用于清洗切割完成的物料，抓取组件包括由伸缩杆34、电机35以及抓盘36组成的抓取部，电机35固定于伸缩杆34的下端，抓盘36与电机35的自由端连接。清洗组件包括清洗箱41、清洗滑轨45、电滑块46、喷嘴48、支杆47、清洗刷49以及防溅部件。清洗滑轨45固定于清洗箱41的底部，支杆47的底部通过电滑块46滑动连接于清洗滑轨45上，喷嘴48以及清洗刷49均固定于支杆47上，清洗刷49的中部开设有通孔，喷嘴48嵌于通孔内。防溅部件部件包括挡板43、气块44、气泵、动作开关40以及电动铰轮42。电动铰轮42固定于清洗箱41侧壁的上端，挡板43固定于电动铰轮42的自由端，气块44固定于挡板43的末端，气块44上开设有2个以上透气孔，气块44内部为中空结构，气泵与气块44连通，动作开关40设置于清洗箱41的内壁，动作开关40检测物料是否进入清洗箱41以控制电动铰轮42动作。
需要进行切割的物料被放置在上下料组件内，上下料组件为为一个可以存放物料的料框，并且其内部设有弹性件，当表面的物料被取走时，底下的物料可以自动顶上。抓取组件移动到上下料组件上方，抓取需要进行切割的物料。然后移动至切割组件上。切割组件在接收到物料后，通过自身的调节机构，将物料的位置调节至适合进行切割的位置，随后进行切割。物料切割完成后。再次由抓取组件进行抓取，将物料送去清洗组件内进行清洗。物料由抓取部中的抓盘36所吸附住，通过伸缩杆34将物料伸入清洗腔内。在物料进入清洗箱41的过程中，动作开关40检测到物料经过，随即通过信号触发电动脚轮。电动铰轮42触发，电动挡板43转动，清洗箱41两侧的挡板43转动，将清洗箱41上端的开口缩小。同时气泵开始工作，往气块44充气，充入气块44内的空气从气块44上的透气孔喷射出来。喷射出来的空气形成一个气帘，通过这个气帘将开口封住，防止在清洗过程中清洗箱41内的水飞溅出清洗箱41，对其他组件造成影响。
清洗开始时，电机35启动，带动物料进行转动，同时外部的水泵往喷嘴48供水，喷嘴48喷射出水柱，喷射到物料上。旋转的物料配合水柱的冲刷，可以充分地冲刷去物料上所附着的碎屑与污渍。在喷射清洗的过程中，电滑块46带动喷嘴48移动，配合不断旋转的物料，使物料上各个位置都能够受到充分的冲洗。在冲洗的过程中，伸缩杆34继续带着物料下降，物料接触到清洗刷49，旋转的物料与清洗刷49之间发生摩擦，使物料上的污渍可以被刷去，提升清洗的效果。
在刷洗完成后，水泵以及气泵均停止工作，伸缩杆34上升，带着物料离开清洗箱41，在物料上升的过程中，触发动作开关40，动作开关40联动电动铰轮42，电动铰轮42带着挡板43转动，将清洗箱41的开口敞开，使物料可以顺利地退出清洗箱41。通过这样的方式，为物料进行了精细的清洗，使物料上残留的污渍以及碎屑等杂物可以充分地去除，减少了后续进行清洗的麻烦，提高了生产和加工的效率。物料清洗完成后，再有抓取组件移动至上下料组件上，工作人员可以从此取走物料。本实施例中动作开关40配置为非接触式的触发器，可用红外线触发器，在电机35或抓盘36上安装对应的反光块，使动作开关40触发，其他可以实现不接触触发的动作开关40均可。
具体地，清洗部件还包括污渍识别机构，污渍识别机构包括图像采集模块、图像处理模块、以及污渍检测模块。图像采集模块，用于采集伸入清洗箱41内的物料底面的图像。图像处理模块，用于将获取的图像进行处理。污渍检测模块，用于获取图像中污渍的位置。污渍识别机构设置在清洗箱41内部，图像采集模块拍取物料地面的图像，将图像传送到图像处理模块上，图像处理模块将图像处理成污渍检测模块所能检测的形式，污渍检测模块检测物料上污渍的位置，通过监测到污渍的位置，将该位置信息传送到外部的处理器上，在进行清洗时，处理器可以控制电滑块46滑动至污渍对应的位置上，并且停留。使喷嘴48可以对污渍部件进行较长时间的冲洗，以去除污渍，实现较好的清洗效果。
具体地，图像处理包括，将采集的物料底面图像进行灰度化处理，灰度化处理包括，取图像上的点i，j，fi，j为图像中坐标点i，j的灰度值，灰度值利用下式进行处理：
f(i，j)＝0.299·R(i，j)+0.587·G(i，j)+0.114·B(i，j)
其中，Ri，j、Gi，j、Bi，j分别为坐标点i，j在红、绿、蓝三色分量的值。将灰度化的图形采用阈值法进行二值化处理。
由于物料上颜色较为接近，为了使污渍灰尘等可以顺利地进行，通过二值化操作可以使后续的识别更加顺利。由于图像采集模块所采集的图像为彩色图像，因此先进行灰度化处理，使其变成灰色的图片。
具体地，二值化处理包括，对图像进行阈值分割，阈值T为灰度图像中前景与背景的分割值，计算图像的平均灰度μ以及类间方差σ2，分别为
μ＝p0μ0+p1μ1
σ2＝p1(μ0-μ)2+p1(μ1+μ)2，
其中p0为前景的像素点占图像总像素点的比例，μ0为前景像素点的平均灰度，p1为背景的像素点占图像总像素点的比例，μ1为背景的平均灰度。阈值T在平均灰度范围内依次取值，使类间方差σ2的最大阈值T为最佳区域分割阈值。
采用上述方法实现图像的二值化，之后再对图像采用滤波操作，取出图像中的噪声。本实施例中采用众数滤波方式来进行滤波，众数滤波是根据临界涨落原理设计的，即指当某一局部占主导地位时，那些临界的元素就会“趋炎附势”地投到主导因素下，突出主导因素。众数滤波定义如下：在一个离散集合{χ1，χ2，...，χn}中，出现次数最多的χm视为众数。用Major表示众数运算，数学模型为χm＝Major{χ1，χ2，...，χn}。
利用此算法，针对每个像素点通过计算周围八邻域的众数像素值替换其本身，达到滤波的效果。
具体地，获取图像中污渍的位置包括，采用canny算子对对图像边缘进行监测，利用分割合并获得的边缘，对获得的边缘进行聚类，利用线型回归的计算方法拟合直线。使用矩形框标记物料底面的图像中组合形成矩形位置，对于缺失矩形框的位置判断为污渍区域。canny算子为一个多级别边缘检测算法，通过这个算法可以算出图像中物料各个部件的轮廓，由于和这些半导体材料上图形轮廓相对比较规格，且大多数为矩形框，因此检测到非矩形框，则可以判断为污渍，将这些位置传动到外部的控制上，控制器在收到这些位置信息后，在进行清洗时就可以控制电滑块46带动喷嘴48以及清洗刷49在这些位置上停留较长的时间，以充分去除污渍，达到较好的清刷效果。
具体地，切割组件包括底座21、Y轴滑轨23、Y轴滑块24、旋转台25、立柱22、X轴滑轨27、X轴滑块28、Z轴运动块以及物台26。底座21固定于基座1上，Y轴滑轨23以及两个立柱22固定于底座21上，且两个立柱22分别位于Y轴滑轨23的两侧，Y轴滑块24滑动连接于Y轴滑轨23上，旋转台25固定于Y轴滑块24上，物台26固定于旋转台25的自由端，X轴滑轨27横向设置，且X轴滑轨27的一端与一立柱22连接，X轴滑轨27的另一端与另一立柱22连接，X轴滑块28滑动连接于X轴滑轨27上。物料防止在物台26上，物台26在旋转台25上可以进行旋转，通过旋转，可以调整物料的正确角度，通过Y轴滑块24，可以带动物料前后移动，物料前后移动完成后，即可以进行切割。
Z轴运动块包括Z轴滑轨29与切割部件20，Z轴滑轨29竖直固定于X轴滑块28上，切割部件20与Z轴滑轨29滑动连接。通过X轴滑块28的滑动，带动切割部件20移动到合适的水平位置，切割部件20沿着Z轴下落，接触到物料进行切割，实现一次对物料的切割。各个部件相互配合，将物料进行移动对位，使物料可以移动到合适的位置上进行切割，实现精确切割的目的。
具体地，抓取组件还包括抓取滑轨32、固定板31以及夹持臂33。固定板31固定于立柱22的一侧，抓取滑轨32水平固定于固定板31上，夹持臂33与抓取滑轨32滑动连接，夹持部固定于夹持臂33的末端。夹持板通过在抓取滑轨32上滑动，将物料从上下料装置中抓取到切割组件上，再从切割组件上移动到清洗组件上，进行清洗。
具体地，清洗组件还包括烘干装置，烘干装置包括电热板51、风机、以及顶杆53，清洗箱41的内侧壁开设有凹槽，电热板51的一端铰接于凹槽的顶部，顶杆53的固定端固定于凹槽内，顶杆53的自由端抵于电热板51上，风机嵌于电热板51上。在进行清洗使，顶杆53出去收缩的状态，电热板51不被顶出。在清洗完毕后，伸缩杆34带着物料上升，顶杆53将电热板51顶出，电热板51倾斜向上，使电热板51的发热面对着物料。电热板51以及风机开始工作，风机吹出的空气被电热板51加热，热风吹到物料上，使物料上水分加速干燥，配合物料的旋转，物料上的水可以加速甩出，使物料清洗完成后加速干燥，方便物料进行后续的加工。
本发明的其他技术采用现有技术。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种全自动精密切割机，其特征在于：包括基座(1)以及设置在所述基座(1)上的上下料组件、与上下组件配合的抓取组件、与抓取组件配合的切割组件以及与抓取组件配合的清洗组件；
所述上下料组件，用于提供物料以及承接切割后的物料；
所述抓取组件，用于从所述上下料组件上抓取物料至切割组件以及所述清洗组件；
所述切割组件，用于调整物料的位置以及切割物料；
所述清洗组件，用于清洗切割完成的物料，
所述抓取组件包括由伸缩杆(34)、电机(35)以及抓盘(36)组成的抓取部，所述电机(35)固定于所述伸缩杆(34)的下端，所述抓盘(36)与所述电机(35)的自由端连接；
所述清洗组件包括清洗箱(41)、清洗滑轨(45)、电滑块(46)、喷嘴(48)、支杆(47)、清洗刷(49)以及防溅部件；
所述清洗滑轨(45)固定于所述清洗箱(41)的底部，所述支杆(47)的底部通过所述电滑块(46)滑动连接于所述清洗滑轨(45)上，所述喷嘴(48)以及所述清洗刷(49)均固定于所述支杆(47)上，所述清洗刷(49)的中部开设有通孔，所述喷嘴(48)嵌于所述通孔内；
所述防溅部件部件包括挡板(43)、气块(44)、气泵、动作开关(40)以及电动铰轮(42)；
所述电动铰轮(42)固定于所述清洗箱(41)侧壁的上端，所述挡板(43)固定于所述电动铰轮(42)的自由端，所述气块(44)固定于所述挡板(43)的末端，所述气块(44)上开设有2个以上透气孔，所述气块(44)内部为中空结构，所述气泵与所述气块(44)连通，所述动作开关(40)设置于所述清洗箱(41)的内壁，所述动作开关(40)检测物料是否进入所述清洗箱(41)以控制所述电动铰轮(42)动作。
2.根据权利要求1所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述清洗部件还包括污渍识别机构，所述污渍识别机构包括图像采集模块、图像处理模块、以及污渍检测模块；
所述图像采集模块，用于采集伸入所述清洗箱(41)内的物料底面的图像；
所述图像处理模块，用于将获取的图像进行处理；
所述污渍检测模块，用于获取图像中污渍的位置。
3.根据权利要求2所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述图像处理包括，将采集的物料底面图像进行灰度化处理，
所述灰度化处理包括，取图像上的点(i，j)，f(i，j)为图像中坐标点(i，j)的灰度值，灰度值利用下式进行处理：
f(i，j)＝0.299·R(i，j)+0.587·G(i，j)+0.114·B(i，j)
其中，R(i，j)、G(i，j)、B(i，j)分别为坐标点(i，j)在红、绿、蓝三色分量的值；
将灰度化的图形采用阈值法进行二值化处理。
4.根据权利要求3所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述二值化处理包括，对图像进行阈值分割，阈值T为灰度图像中前景与背景的分割值，计算图像的平均灰度μ以及类间方差σ2，分别为
μ＝p0μ0+p1μ1
σ2＝p1(μ0-μ)2+p1(μ1+μ)2，
其中p0为前景的像素点占图像总像素点的比例，μ0为前景像素点的平均灰度，p1为背景的像素点占图像总像素点的比例，μ1为背景的平均灰度；
所述阈值T在平均灰度范围内依次取值，使类间方差σ2的最大阈值T为最佳区域分割阈值。
5.根据权利要求4所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述获取图像中污渍的位置包括，采用canny算子对对图像边缘进行监测，利用分割合并获得的边缘，对获得的边缘进行聚类，利用线型回归的计算方法拟合直线；
使用矩形框标记所述物料底面的图像中组合形成矩形位置，对于缺失所述矩形框的位置判断为污渍区域。
6.根据权利要求1所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述切割组件包括底座(21)、Y轴滑轨(23)、Y轴滑块(24)、旋转台(25)、立柱(22)、X轴滑轨(27)、X轴滑块(28)、Z轴运动块以及物台(26)；
所述底座(21)固定于所述基座(1)上，所述Y轴滑轨(23)以及两个所述立柱(22)固定于所述底座(21)上，且两个所述立柱(22)分别位于所述Y轴滑轨(23)的两侧，所述Y轴滑块(24)滑动连接于所述Y轴滑轨(23)上，所述旋转台(25)固定于所述Y轴滑块(24)上，所述物台(26)固定于所述旋转台(25)的自由端，所述X轴滑轨(27)横向设置，且所述X轴滑轨(27)的一端与一所述立柱(22)连接，所述X轴滑轨(27)的另一端与另一所述立柱(22)连接，所述X轴滑块(28)滑动连接于所述X轴滑轨(27)上；
所述Z轴运动块包括Z轴滑轨(29)与切割部件(20)，所述Z轴滑轨(29)竖直固定于所述X轴滑块(28)上，所述切割部件(20)与所述Z轴滑轨(29)滑动连接。
7.根据权利要求6所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述抓取组件还包括抓取滑轨(32)、固定板(31)以及夹持臂(33)；
所述固定板(31)固定于所述立柱(22)的一侧，抓取滑轨(32)水平固定于所述固定板(31)上，所述夹持臂(33)与所述抓取滑轨(32)滑动连接，所述夹持部固定于所述夹持臂(33)的末端。
8.根据权利要求1所述的一种全自动精密切割机，其特征在于：
所述清洗组件还包括烘干装置，所述烘干装置包括电热板(51)、风机、以及顶杆(53)，
所述清洗箱(41)的内侧壁开设有凹槽，所述电热板(51)的一端铰接于所述凹槽的顶部，所述顶杆(53)的固定端固定于所述凹槽内，所述顶杆(53)的自由端抵于所述电热板(51)上，所述风机嵌于所述电热板(51)上。
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