CN210363136U - 一种人机交互式雕刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种人机交互式雕刻机，包括控制模块、电机控制器、电机、门式支架、机台；还包括直线激光定位灯、照相机、激光笔；所述直线激光定位灯向雕刻头正下方产生十字叉丝，所述激光灯与照相机、红外线接收器均设于雕刻头上，并与雕刻头保持同步运动，且照相机采集机台上的图像，并将图像信息传输给控制模块处理，控制模块在发送指令给电机，驱动雕刻头移向定位点，直到十字叉丝与定位点重合；旨在传统雕刻机工作的基础上，让雕刻机可通过与外界交互并使雕刻机的工作轨迹可人为引导定位，从而实现对已有的异型图案进行切割。

Description

一种人机交互式雕刻机

技术领域

本实用新型属于雕刻机领域，尤其是涉及交互式雕刻机领域。

背景技术

传统雕刻机仅由计算机、雕刻机控制器、雕刻机主机三部分组成，由计算机把设计与排版信息自动传送至雕刻机控制器中，再由控制器驱动步进电机或伺服电机工作，控制雕刻机主机生成X、Y、Z三轴的雕刻走刀路基径。同时，雕刻机上高速旋转的雕刻头对固定工作台上的加工材料进行切削，实现雕刻自动化。而传统雕刻机的工作方式难以实现实时的人机交互，本实用新型在传统雕刻机的基础上，利用激光笔的引导，并结合照相机实现人与雕刻机间的交互，而传统雕刻机只能按照计算机预先提供的设计信息进行雕刻，对于那种已经确认了具体形状结构的图像，却很难实现切割功能。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种设计合理、成本较低的，可通过人为引导进行定位切割的一种雕刻机。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种人机交互式雕刻机，包括机台、跨设于机台两侧长边并与机台台面平行的门式支架、驱动门式支架沿机台长边运动的X轴行走机构、设于门式支架上的雕刻头，以及驱动雕刻头沿门式支架纵向和横向运动的轴行走机构和Z轴行走机构，还包括控制模块和电机控制器，所述X、Y、Z轴行走机构分别由伺服电机驱动运行，X、Y、Z轴行走机构的伺服电机的控制端与电机控制器的输出端电连接，电机控制器的输入端与控制模块的输出端连接；还包括直线激光定位灯、照相机、激光笔、红外线接收装置；所述直线激光定位灯和照相机设于雕刻头上，并与雕刻头保持同步运动，所述直线激光定位灯的激光朝向雕刻头刀头正下方对应的机台台面，并在雕刻头正下方产生一基准点，所述照相机的摄像头覆盖机台台面，其信号输出端与控制模块的信号输入端连接，用于实时采集机台上的图像；所述激光笔包括激光发生装置、红外线发生装置，所述激光发生装置投映产生一光点，且光点颜色与直线激光定位灯产生的基准点颜色不同；所述红外线发生装置用于将信号传递给红外线接收装置。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述直线激光定位灯产生的基准点形状为十字叉丝，能够更加明显的显示出基准点的位置，有助于识别，减少差错。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述直线激光定位灯的激光颜色为红色，所述激光笔的激光颜色为蓝色光点，跟基准点采用不同的颜色能提高识别率，降低误差。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型中雕刻机可通过照相机、直线激光定位灯及激光笔之间的配合，从而使雕刻机的工作轨迹可人为引导定位，从而解决现有雕刻机难以对已有的异型图案进行切割的难题。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型激光笔的结构示意图；

图3是本实用新型雕刻头正面结构示意图；

图4是本实用新型中电路连接关系示意图；

图中：1、控制模块；2、电机控制器；3、伺服电机；31、X轴行走机构；32、Y轴行走机构；33、Z轴行走机构；4、门式支架；5、机台；6、雕刻头；7、直线激光定位灯；8、照相机；9、激光笔；91、激光发生装置；92、红外线发生装置；10、红外线接收装置；

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图1至图4所示的一种人机交互式雕刻机，包括机台5、跨设于机台5两侧长边并与机台5台面平行的门式支架4、驱动门式支架4沿机台5长边运动的X轴行走机构31、设于门式支架4上的雕刻头6，以及驱动雕刻头6沿门式支架纵向和横向运动的Y轴行走机构32和Z轴行走机构33，还包括控制模块1和电机控制器2，所述X、Y、Z轴行走机构31、32、33分别由伺服电机3驱动运行，X、Y、Z轴行走机构31、32、33的伺服电机3的控制端与电机控制器2的输出端电连接，电机控制器2的输入端与控制模块1的输出端连接，还包括直线激光定位灯7、照相机8、激光笔9、红外线接收装置10；所述直线激光定位灯7和照相机8设于雕刻头6上，并与雕刻头6保持同步运动，所述直线激光定位灯7的激光朝向雕刻头6刀头正下方对应的机台5台面，并在雕刻头6正下方产生一基准点，基准点形状为红色十字叉丝，所述照相机8的摄像头覆盖机台5台面，其信号输出端与控制模块1的信号输入端连接，用于实时采集机台5上的图像；所述激光笔9包括激光发生装置91、红外线发生装置92，所述激光发生装置92投映产生一蓝色光点，且蓝色光点颜色与直线激光定位灯7产生的红色基准点颜色不同，光点跟基准点采用不同的颜色能提高识别率，降低误差；所述红外线发生装置92用于将信号传递给红外线接收装置10；

其中，控制模块1为由型号Xilinx Virtex-5 FPGA系列的XC5VLX50-1FFG1153C及其外围电路组成的最小系统；电机控制器2的型号为Falcon MC6s16；照相机8的型号为Falcon Camera290；激光定位灯7的型号为FU650C200-BD22；

本雕刻机的使用原理：

使用时，工件板材上有目标图形，每组图形四周有四个定位点，将工件板材固定放置于机台5上，固定在雕刻头6上的直线状激光灯7会产生的“十”字叉丝用作定位基准点，工作人员使用激光笔9，激光笔9的笔头中有激光发生装置91和红外线发生装置92，红外线发生装置92在工作人员使用时会发送红外线信号及投映蓝色光点，红外线接收装置10会接收红外线信号并转换成电信号，并将信号传输给控制模块1，同时，控制模块1发生指令给照相机8和直线状激光灯7后，照相机8和直线状激光灯7开始工作，激光笔9产生的蓝色光点作为需要雕刻头6移动的目标位置，激光笔9依次照射在每组四个定位点，并通过在雕刻头6上安装照相机8(Falcon Camera290)，实时采集工作台的图像；图像采集后传送至控制模块1，由控制模块1对图像进行处理，再发送信息到电机控制器2(Falcon MC6s16)；在图像采集的过程中，若雕刻头6上安装的直线状激光源到工作台间有障碍物，照相机8采集到的画面就不出现“十”字叉丝，还可以以此检测是否有障碍物存在；控制模块1同时接收到来自激光笔9的信号和照相机8的图像信号后，会依次发送指令给X轴行走机构31、Y轴行走机构32、Z轴行走机构33，从而移动雕刻头6，“十”字叉丝随着雕刻头6一起向激光笔9光点方向移动，当两者重合后行走机构停止运转；如若控制模块1没有接收到红外线接收装置10的信号，则照相机8和直线激光定位灯7不工作；从而达到雕刻头6在激光笔9引导下随动的效果，确定好定位点后，随后根据已有的路径信息进行现有图像切割。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种人机交互式雕刻机，包括机台(5)、跨设于机台(5)两侧长边并与机台(5)台面平行的门式支架(4)、驱动门式支架(4)沿机台(5)长边运动的X轴行走机构(31)、设于门式支架(4)上的雕刻头(6)，以及驱动雕刻头(6)沿门式支架纵向和横向运动的Y轴行走机构(32)和Z轴行走机构(33)，还包括控制模块(1)和电机控制器(2)，所述X、Y、Z轴行走机构(31、32、33)分别由伺服电机(3)驱动运行，X、Y、Z轴行走机构(31、32、33)的伺服电机(3)的控制端与电机控制器(2)的输出端电连接，电机控制器(2)的输入端与控制模块(1)的输出端连接，其特征在于：还包括直线激光定位灯(7)、照相机(8)、激光笔(9)、红外线接收装置(10)；所述直线激光定位灯(7)和照相机(8)设于雕刻头(6)上，并与雕刻头(6)保持同步运动，所述直线激光定位灯(7)的激光朝向雕刻头(6)刀头正下方对应的机台(5)台面，并在雕刻头(6)正下方产生一基准点，所述照相机(8)的摄像头覆盖机台(5)台面，其信号输出端与控制模块(1)的信号输入端连接，用于实时采集机台(5)上的图像；所述激光笔(9)包括激光发生装置(93)、红外线发生装置(92)，所述激光发生装置(91)投映产生一光点，且光点颜色与直线激光定位灯(7)产生的基准点颜色不同；所述红外线发生装置(92)用于产生信号并将信号传递给红外线接收装置(10)。

2.根据权利要求1所述的一种人机交互式雕刻机，其特征在于：所述直线激光定位灯(7)产生的基准点形状为十字叉丝形状。

3.根据权利要求1所述的一种人机交互式雕刻机，其特征在于：所述直线激光定位灯(7)的激光颜色为红色，所述激光笔(9)的激光颜色为蓝色。

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