CN206115743U - 一种智能加工工厂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能加工机，包括激光器和控制设备，所述激光器包含多个光纤，所述多个光纤对应多个不同功能，所述控制设备与激光器连接，用于控制激光器选择任一光纤，进而实现相应的功能，该智能加工机可实现多种功能一体化的功能。本实用新型还提供一种智能加工工厂及其控制方法，该智能加工工厂在智能加工机的基础上增加了3D打印平台和焊接切割平台，用以配合所述激光器完成相应功能，所述智能加工工厂可实现一个产品从前期制造到后期修整的全工段生产，真正实现智能化。另外本实用新型还提供一种智能教学平台，包括智能加工工厂、影视视觉监控系统、显示设备和语音播报系统，将产品智能加工的全过程呈现出来，实现真正的智能教学。

Description

一种智能加工工厂

技术领域

本实用新型涉及智能加工技术领域，特别是涉及智能加工工厂。

背景技术

3D打印即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造。

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。

目前，3D打印、激光焊接、激光切割等工艺都是由独立的设备完成，若要完成一个产品的生产，有时并不是3D打印完成即可，还会涉及后期的修整工艺。若由功能独立的设备完成前期的产品制造和后期的产品修整，则既耗费人力物力，又耗费时间，增加生产成本，也不利于产品的智能化生产。另外，目前也缺乏针对智能加工的多功能教学平台，无法使教学更直观、更贴近实际生产。

实用新型内容

基于此，有必要为实现产品的智能化生产，提供一种智能加工机以及智能加工工厂。另有必要为了实现针对智能加工的多功能教学，提供一种针对智能加工工厂的教学平台。

为解决以上问题，本实用新型一种智能加工工厂，其特征在于，所述智能加工厂包括激光器，所述激光器包括多个光纤，每一所述光纤分别用于不同的生产工艺；控制设备，分时择一控制所述激光器的一所述光纤，以在加工区实现3D打印和/或激光加工；打印辅助设备和加工辅助设备，二者并列设置于所述加工区，所述激光器的打印头连接至与其对应的光纤后所述控制设备控制所述打印辅助设备带动所述打印头移动进而实现3D打印功能；所述激光器的加工头连接至与其对应的光纤后所述控制设备控制所述加工辅助设备带动所述加工头移动以实现激光加工功能。

可选地，加工辅助设备包括支撑架和机器人，所述支撑架包括一对立柱和连接一对立柱的横梁，所述机器人倒挂设置于所述横梁上，所述机器人带动所述加工头移动以实现激光加工功能。

可选地，加工辅助设备进一步包括连接底盘，所述连接底盘固定设置于所述横梁下方，所述机器人通过所述横梁倒挂设置于所述横梁上。

可选地，智能加工工厂进一步包括检测设备，所述检测设备用于检测加工区的工件的外形轮廓以得到电信号，所述控制设备根据所述检测设备检测到的电信号控制所述激光器用于3D打印和/或激光加工。

可选地，智能加工工厂进一步包括显示设备，所述显示设备用于显示所述检测设备检测到的加工区的工作状态和加工的工件的外形轮廓。

可选地，智能加工工厂进一步包括语音设备，所述语音设备用于播报所述控制设备的控制步骤。

可选地，智能加工工厂进一步包括感光传感器，所述感光传感器用于识别所述工件的材质，所述控制设备根据所述工件的材质选择不同的工艺参数以及选择不同的光纤。

本实用新型的有益效果如下：上述智能加工工厂，可实现一个产品从前期制造到后期修整的全工段生产，节省人力物力，节省成本，真正实现智能化；可以将产品智能加工的全过程呈现出来，可以使教学更直观、更贴近实际生产，实现真正的智能教学。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为智能加工机的结构示意图。

图2为智能加工工厂的结构示意图。

图3为加工平台的结构示意图。

图4为加工平台另一实施方式的结构示意图。

图5为智能加工工厂的控制流程图。

具体实施方式

以下结合图1至图5和具体实施例对本实用新型提出的一种智能加工机、智能加工工厂及其控制方法和教学平台作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

一种智能加工机，用于3D打印和激光加工，其包括激光器11，激光器11包括光纤111、112、113和114，每一光纤分别用于不同的生产工艺；控制设备10，分时择一所述激光器11的一光纤以在加工区12实现3D打印和/或激光加工，该智能加工机实现多种功能一体化的功能。智能加工机还包括检测设备13，检测设备13用于检测加工区12的工件的外形轮廓以得到电信号，控制设备10根据所述检测设备13检测到的电信号控制所述激光器11用于3D打印和/或激光加工。智能加工机进一步包括显示设备14，显示设备14用于显示所述检测设备13检测到的加工区12的工作状态和加工的工件的外形轮廓。智能加工机进一步包括语音设备16，语音设备16用于播报所述控制设备10的控制步骤。本实施例中，3D打印包括金属3D打印和高分子3D打印，光纤111专用于金属3D打印工艺，光纤112专用于高分子3D打印工艺；激光加工包括焊接和切割，光纤113专用于焊接工艺，光纤114专用于切割工艺。激光器11的波长为1-3um，功率为150-300W。智能加工机还包括一密封仓(未图示)，所述激光器11、控制设备10、检测设备13和加工区12位于所述密封仓内。智能加工机还包括激光安全监测设备17，所述激光安全监测设备17用于监控作业员的作业安全。

请参图1所示，本实用新型的智能加工机包括控制设备10、激光器11、加工区12、语音设备16、检测设备13以及显示设备14，加工区12为打印平台121和加工平台122。激光器11与控制设备10相连接；激光器11分散的四个光纤在加工区12处输出；语音设备16连接在控制设备10上播报工艺加工过程；显示设备14连接在检测设备13上用于显示所述检测设备13检测到的加工区12的工作状态和加工的工件的外形轮廓，激光器11包含四个光纤111对应金属3D打印、光纤112对应高分子3D打印、光纤113对应焊接以及光纤114对应切割。控制设备10控制激光器11选择金属3D打印、高分子3D打印、焊接或切割，分别实现金属3D打印、高分子3D打印、焊接或切割功能。激光安全监测设备17可以为一个或多个，激光安全监测设备17可以位于密封仓外和/或密封仓内，优选地，本实施例的激光安全监测设备17为四个，分别设置于密封仓外的四个角。所述激光安全检查系统与所属控制设备10连接，用于检测是否有人员靠近所述智能加工机，如有人员靠近，则反馈给控制设备10进行停机，以保证安全。

上述智能加工机可实现多种功能的一体化，并且只需要一个激光器11，即可满足多种工段的需求，真正实现了智能化生产。

还提供一种种智能加工工厂包括激光器11，所述激光器11包括多个光纤111、112、113和114，每一所述光纤分别用于不同的生产工艺；控制设备10，分时择一控制所述激光器11的一光纤，以在加工区12实现3D打印和/或激光加工；打印辅助设备121和加工辅助设备122，二者并列设置于所述加工区12，所述激光器11的打印头连接至与其对应的光纤111后所述控制设备10控制所述打印辅助设备121带动所述打印头移动进而实现3D打印功能；激光器11的加工头连接至与其对应的光纤111后所述控制设备10控制所述加工辅助设备122带动所述加工头移动以实现激光加工功能，加工辅助设备122包括支撑架和机器人24，支撑架包括一对立柱23和连接一对立柱23的横梁22，机器人24倒挂于横梁22上，机器人24带动所述加工头移动以实现激光加工功能。加工辅助设备122进一步包括连接底盘21，所述连接底盘21固定设置于所述横梁22下方，所述机器人24通过地盘21倒挂设置于所述横梁22上。智能加工工厂进一步包括检测设备13，所述检测设备13用于检测加工区12的工件的外形轮廓以得到电信号，所述控制设备10根据所述检测设备13检测到的电信号控制所述激光器11用于3D打印和/或激光加工。智能加工工厂进一步包括显示设备14，显示设备14用于显示所述检测设备13检测到的加工区12的工作状态和加工的工件的外形轮廓。智能加工工厂进一步包括语音设备16，所述语音设备16用于播报所述控制设备10的控制步骤。智能加工工厂进一步包括感光传感器15，所述感光传感器15用于识别所述工件的材质，所述控制设备10根据所述工件的材质选择不同的工艺参数以及选择不同的光纤111。该智能加工工厂可实现一个产品从前期制造到后期修整的全工段生产，真正实现智能化。

其中，打印辅助设备121可以包括五轴运动机器人(未图示)，五轴运动机器人带动加工件进行位移运动，进而配合所述激光器11完成所述金属3D打印或高分子3D打印功能。加工辅助设备122的机器人24可以是六轴机器人，六轴机器人24带动加工件进行运动，进而配合所述激光器11完成所述焊接或切割功能。

本实用新型焊接切割平台的感光传感器15与控制设备10连接，用于检测所焊接/切割的材料的种类，进而将检测信号发送至控制设备10，进而匹配相应的加工头。本实用新型的焊接切割平台的检测设备13优选为CCD检测器，CCD检测器与控制设备10连接，用于扫描加工件，检测工艺过程，同时生成加工轨迹，所述CCD检测器将实时的加工过程和加工轨迹实时地传送到控制设备10，进而控制激光器11的功能选择和焊接切割平台的运动。

进一步地，本实用新型的焊接切割平台的加工头配置器244与控制设备10连接，控制设备10根据感光传感器15发送的信号和CCD检测器发送的信号判断所需要配置的加工头的类型和参数，并将相关参数发送至加工头配置器244进行加工头的合理配置。

可以理解的是，本实用新型的智能加工工厂也包括一密封仓(未图示)，用于密封所述智能加工工厂，以防止激光对外界或人体造成伤害。密封仓上还可以包括一显示设备14，所述显示设备14用来显示所述智能加工机的工作状态。

进一步地，所述智能加工工厂还可以包括激光安全监测设备17，所述激光安全监测设备17可以为一个或多个，所述激光安全监测设备17可以位于密封仓外和/或密封仓内。所述激光安全检查系统与所属控制设备10连接，用于检测是否有人员靠近所述智能加工机，如有人员靠近，则反馈给控制设备10进行停机，以保证安全。

本实用新型智能加工工厂的控制方法，如下步骤：

步骤31：将样品的轮廓上传到控制设备10；

步骤32：控制设备10控制激光器11和3D打印平台121进行打印；

步骤33：CCD检测器扫描加工件，检测工艺过程，并将检测信号输入控制设备10，控制设备10根据所述检测信号判断是否需要进行焊接或切割工艺；

当控制设备10判断需要进行焊接或切割工艺时，则执行以下步骤。

步骤34：控制设备10控制激光器11和焊接切割平台进行焊接或切割工艺。

当然，在步骤34执行前，还应包括感光传感器15检测材料种类，并通过材料的感光度将匹配的相应的工艺参数输入到控制设备10的步骤和控制设备10控制加工头配置器244配置加工头的步骤。上述步骤并非是固定不变的步骤，产品完成3D打印后，并不是一定要做切割或焊接步骤；需要切割或焊机的产品并不一定都是3D打印出来后才能进行，即可以单独的进行3D打印，也可以单独进行切割或焊接。

上述智能加工工厂，可实现一个产品从前期制造到后期修整的全工段生产，节省人力物力，节省成本，真正实现智能化。

本实用新型可以作为智能教学平台，智能教学平台包括上述的智能加工工厂，还包括影视视觉监控系统，所述影视视觉监控系统可以是CCD图像采集器，也可以是其他任意图像采集器，用于将所述智能加工工厂的工艺过程实时录像。所述智能教学平台还包括一显示设备14，所述显示设备14与所述影视视觉监控系统连接，用于显示所述智能加工工厂的工艺过程。本实用新型的智能教学平台还包括语音播报系统，用于语音提示操作步骤，并讲解工艺过程。

上述智能教学平台，可以将产品智能加工的全过程呈现出来，可以使教学更直观、更贴近实际生产，实现真正的智能教学。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能加工工厂，其特征在于，所述智能加工厂包括：

激光器，所述激光器包括多个光纤，每一所述光纤分别用于不同的生产工艺；

控制设备，分时择一控制所述激光器的一所述光纤，以在加工区实现3D打印和/或激光加工；

打印辅助设备和加工辅助设备，二者并列设置于所述加工区，所述激光器的打印头连接至与其对应的光纤后所述控制设备控制所述打印辅助设备带动所述打印头移动进而实现3D打印功能；所述激光器的加工头连接至与其对应的光纤后所述控制设备控制所述加工辅助设备带动所述加工头移动以实现激光加工功能。

2.如权利要求1所述的智能加工工厂，其特征在于，所述加工辅助设备包括支撑架和机器人，所述支撑架包括一对立柱和连接一对立柱的横梁，所述机器人倒挂设置于所述横梁上，所述机器人带动所述加工头移动以实现激光加工功能。

3.如权利要求2所述的智能加工工厂，其特征在于，所述加工辅助设备进一步包括连接底盘，所述连接底盘固定设置于所述横梁下方，所述机器人通过所述横梁倒挂设置于所述横梁上。

4.如权利要求3所述的智能加工工厂，其特征在于，所述智能加工工厂进一步包括检测设备，所述检测设备用于检测加工区的工件的外形轮廓以得到电信号，所述控制设备根据所述检测设备检测到的电信号控制所述激光器用于3D打印和/或激光加工。

5.如权利要求4所述的智能加工工厂，其特征在于，所述智能加工工厂进一步包括显示设备，所述显示设备用于显示所述检测设备检测到的加工区的工作状态和加工的工件的外形轮廓。

6.如权利要求5所述的智能加工工厂，其特征在于，所述智能加工工厂进一步包括语音设备，所述语音设备用于播报所述控制设备的控制步骤。

7.如权利要求6所述的智能加工工厂，其特征在于，所述智能加工工厂进一步包括感光传感器，所述感光传感器用于识别所述工件的材质，所述控制设备根据所述工件的材质选择不同的工艺参数以及选择不同的光纤。