CN212044765U - 一种三轴智能雕刻机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三轴智能雕刻机器人，包括机器人主体、精确控制驱动装置和智能视觉识别装置，机器人主体的两侧活动连接有精确控制驱动装置，机器人主体的顶部固定连接有智能视觉识别装置，精确控制驱动装置的一端活动连接有雕刻控制端，机器人主体的底端固定连接有稳定底座，精确控制驱动装置的外围固定连接有精确对准刻度，精确对准刻度很好的体现了该装置的尺寸数据获取便捷性，稳定底座有效的防止了外界碰撞对机器人产生影响，识别补光灯能够起到很好的辅助识别的作用，精确控制驱动装置极大的提高了机器人雕刻的质量和准确度，智能视觉识别装置很好的实现了雕刻的智能化，适用于智能机器人技术的使用，在未来具有广泛的发展前景。

Description

一种三轴智能雕刻机器人

技术领域

本实用涉及智能机器人技术领域，具体为一种三轴智能雕刻机器人。

背景技术

智能机器人是一个国家高科技发展水平的重要标志之一，具有广阔的应用前景，在当前生产生活中的应用越来越广泛，正在代替人发挥着日益重要的作用[1]。如今，人们对机器人技术(包括智能机器人技术)有了更明确和正确的认识，我国智能机器人开发研究已从单纯“跟踪”转到部分创新和为国民经济服务的轨道上，雕刻机器人在现实生活中有广泛的应用领域，例如：机械加工业、造币业、各种文体用品如保龄球球面刻字、汽车工业、造船业、墓碑刻字、广告与印章业等等。

目前存在的问题是机械结构不够紧凑，无法保证整雕刻的精度和质量，雕刻的质量和精确度不足，雕刻机器人与视觉智能识别系统的结合还需要进一步的研究，智能化不足，刀具的选择也是需要考虑的因素之一，不同材料需要不同刀具进行雕刻，同时缺乏相关的辅助测量和补光结构。

所以，如何设计一种三轴智能雕刻机器人，成为我们当前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三轴智能雕刻机器人，以解决上述背景技术中提出的雕刻的质量和精确度不足和智能化不足的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种三轴智能雕刻机器人，包括机器人主体、精确控制驱动装置和智能视觉识别装置，所述机器人主体的两侧活动连接有精确控制驱动装置，所述机器人主体的顶部固定连接有智能视觉识别装置，所述精确控制驱动装置的一端活动连接有雕刻控制端，所述精确控制驱动装置的内部中间部位固定连接有控制器，所述控制器的内部两侧活动连接有步进电机，所述步进电机的一端固定连接有联轴器，所述联轴器的一端固定连接有丝杠，所述控制器的内部中间部位固定连接有脉冲分配器，所述控制器的内部底部固定连接有单片机，所述智能视觉识别装置的内部一侧固定连接有摄像头，所述智能视觉识别装置的内部顶部固定连接有TFT液晶屏，所述智能视觉识别装置的内部底部固定连接有命令添加模块，所述智能视觉识别装置的内部另一侧固定连接有待识别文图。

优选的，所述机器人主体的底端固定连接有稳定底座。

优选的，所述精确控制驱动装置的外围固定连接有精确对准刻度。

优选的，所述智能视觉识别装置的顶部一侧固定连接有识别补光灯。

优选的，所述精确控制驱动装置是由内部中间部位的控制器，控制器内部两侧的步进电机，步进电机一端的联轴器，联轴器一端的丝杠，控制器内部中间部位的脉冲分配器和控制器内部底部的单片机共同组合而成。

优选的，所述智能视觉识别装置是由内部一侧的摄像头，内部顶部的TFT液晶屏，内部底部的命令添加模块和内部另一侧的待识别文图共同组合而成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:

1.该种三轴智能雕刻机器人，雕刻机器人结合了智能视觉识别系统以实现对需雕刻图形或文字进行“脱机”雕刻。通过摄像头采集图像，当识别到文字后将在TFT液晶屏中截图显示出来，然后进行二值化和平滑滤波算法得到需要的文字图形。下一步将在TFT液晶屏中读取到文字图像的范围。通过四个方向扫描图像的黑点，得到图形的上下左右边框。以后的处理都将限制在边框内，可以提高效率；

2.该种三轴智能雕刻机器人，分别定义若干特殊命令，在需要雕刻的文字或图形前添加即可让机器自动识别并执行此命令以实现雕刻的智能化。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型精确控制驱动装置的剖面结构示意图；

图3为本实用新型智能视觉识别装置的剖面结构示意图；

图中：1、机器人主体，2、精确控制驱动装置，201、控制器，202、步进电机，203、联轴器，204、丝杠，205、脉冲分配器，206、单片机，3、智能视觉识别装置，301、摄像头，302、TFT液晶屏，303、命令添加模块，304、待识别文图，4、雕刻控制端，5、稳定底座，6、精确对准刻度，7、识别补光灯。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供技术方案：一种三轴智能雕刻机器人，包括机器人主体1、精确控制驱动装置2和智能视觉识别装置3，机器人主体1的两侧活动连接有精确控制驱动装置2，机器人主体1的顶部固定连接有智能视觉识别装置3，精确控制驱动装置2的一端活动连接有雕刻控制端4，精确控制驱动装置2的内部中间部位固定连接有控制器201，控制器201的内部两侧活动连接有步进电机202，步进电机202的一端固定连接有联轴器203，联轴器203的一端固定连接有丝杠204，控制器201的内部中间部位固定连接有脉冲分配器205，控制器201的内部底部固定连接有单片机206，智能视觉识别装置3的内部一侧固定连接有摄像头301，智能视觉识别装置3的内部顶部固定连接有TFT液晶屏302，智能视觉识别装置3的内部底部固定连接有命令添加模块303，智能视觉识别装置3的内部另一侧固定连接有待识别文图304。

优选的，机器人主体1的底端固定连接有稳定底座5，机器人在进行雕刻工作时，工作人员对进行人误触碰撞，会对机器人的雕刻工作造成影响，通过设置稳定底座5，稳定底座5为很好的防滑橡胶吸盘材料，能够很好的吸附与下垫面，有效的防止了外界碰撞对机器人产生影响。

优选的，精确控制驱动装置2的外围固定连接有精确对准刻度6，由于该机器人设置有精确控制功能，在进行精确雕刻时，工作人员无法直接对相关活动数据进行获取，通过设置精确对准刻度6，精确对准刻度6为很好的等距刻度结构，工作人员可通过精确对准刻度6对相关尺寸信息进行获取，从而很好的体现了该装置的尺寸数据获取便捷性。

优选的，智能视觉识别装置3的顶部一侧固定连接有识别补光灯7，由于该装置设置有摄像头识别机构，在光线不足的情况下进行识别时，会影响识别的效果，通过设置识别补光灯7，识别补光灯7为很好的补光灯结构，与设置在摄像头301的两侧，能够起到很好的辅助识别的作用。

优选的，精确控制驱动装置2是由内部中间部位的控制器201，控制器201内部两侧的步进电机202，步进电机202一端的联轴器203，联轴器203一端的丝杠204，控制器201内部中间部位的脉冲分配器205和控制器201内部底部的单片机206共同组合而成，现有的雕刻机器人存在机械结构不够紧凑，无法保证整雕刻的精度和质量的问题，雕刻质量和精确度不足，通过设置该机器人的精确控制驱动装置2，机器人的执行器选用步进电机202加丝杠204组合实现对行走距离的精确把握。下位机采用ArduinoUNO作为控制器201，控制器201输出控制脉冲使步进电机202动作，并通过联轴器203连丝杠204，给步进电机202五个脉冲时丝杠前进1cm，如此可精确地控制丝杠前进的距离，当步进电机202转过一个步距角时丝杠前进或者后退一小段位移所以只需要计算好输出脉冲即可实现对距离的精确控制，装置通过单片机206控制输出命令，同时通过脉冲分配器205对控制器201输出的脉冲进行精确的调节，极大的提高了机器人雕刻的质量和准确度。

优选的，智能视觉识别装置3是由内部一侧的摄像头301，内部顶部的TFT液晶屏302，内部底部的命令添加模块303和内部另一侧的待识别文图304共同组合而成，现有的雕刻机器人与视觉智能识别系统的结合不足，通过设置该机器人的智能视觉识别装置3，该雕刻机器人结合了智能视觉识别系统以实现对需雕刻图形或文字进行“脱机”雕刻，通过摄像头301对待识别文图304进行图像采集，当识别到文字后将在TFT液晶屏302中截图显示出来，然后进行二值化和平滑滤波算法得到需要的文字图形，下一步将在TFT液晶屏302中读取到文字图像的范围，通过四个方向扫描图像的黑点，得到图形的上下左右边框。以后的处理都将限制在边框内，可以提高效率。同时通过命令添加模块303定义若干特殊命令，在需要雕刻的文字或图形前添加即可让机器自动识别并执行此命令以实现雕刻的智能化。

工作原理：首先，通过设置稳定底座5，稳定底座5为很好的防滑橡胶吸盘材料，能够很好的吸附与下垫面，有效的防止了外界碰撞对机器人产生影响。

然后，通过设置精确对准刻度6，精确对准刻度6为很好的等距刻度结构，工作人员可通过精确对准刻度6对相关尺寸信息进行获取，从而很好的体现了该装置的尺寸数据获取便捷性。

接着，通过设置识别补光灯7，识别补光灯7为很好的补光灯结构，与设置在摄像头301的两侧，能够起到很好的辅助识别的作用；

紧接着，通过设置该机器人的精确控制驱动装置2，机器人的执行器选用步进电机202加丝杠204组合实现对行走距离的精确把握。下位机采用ArduinoUNO作为控制器201，控制器201输出控制脉冲使步进电机202动作，并通过联轴器203连丝杠204，给步进电机202五个脉冲时丝杠前进1cm，如此可精确地控制丝杠前进的距离，当步进电机202转过一个步距角时丝杠前进或者后退一小段位移所以只需要计算好输出脉冲即可实现对距离的精确控制，装置通过单片机206控制输出命令，同时通过脉冲分配器205对控制器201输出的脉冲进行精确的调节，极大的提高了机器人雕刻的质量和准确度；

最后，通过设置该机器人的智能视觉识别装置3，该雕刻机器人结合了智能视觉识别系统以实现对需雕刻图形或文字进行“脱机”雕刻，通过摄像头301对待识别文图304进行图像采集，当识别到文字后将在TFT液晶屏302中截图显示出来，然后进行二值化和平滑滤波算法得到需要的文字图形，下一步将在TFT液晶屏302中读取到文字图像的范围，通过四个方向扫描图像的黑点，得到图形的上下左右边框。以后的处理都将限制在边框内，可以提高效率。同时通过命令添加模块303定义若干特殊命令，在需要雕刻的文字或图形前添加即可让机器自动识别并执行此命令以实现雕刻的智能化，这就是该种三轴智能雕刻机器人的工作原理。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种三轴智能雕刻机器人，包括机器人主体(1)、精确控制驱动装置(2)和智能视觉识别装置(3)，其特征在于：所述机器人主体(1)的两侧活动连接有精确控制驱动装置(2)，所述机器人主体(1)的顶部固定连接有智能视觉识别装置(3)，所述精确控制驱动装置(2)的内部中间部位固定连接有控制器(201)，所述控制器(201)的内部两侧活动连接有步进电机(202)，所述步进电机(202)的一端固定连接有联轴器(203)，所述联轴器(203)的一端固定连接有丝杠(204)，所述控制器(201)的内部中间部位固定连接有脉冲分配器(205)，所述控制器(201)的内部底部固定连接有单片机(206)，所述智能视觉识别装置(3)的内部一侧固定连接有摄像头(301)，所述智能视觉识别装置(3)的内部顶部固定连接有TFT液晶屏(302)，所述智能视觉识别装置(3)的内部底部固定连接有命令添加模块(303)，所述智能视觉识别装置(3)的内部另一侧固定连接有待识别文图(304)。

2.根据权利要求1所述的一种三轴智能雕刻机器人，其特征在于：所述精确控制驱动装置(2)的一端活动连接有雕刻控制端(4)。

3.根据权利要求1所述的一种三轴智能雕刻机器人，其特征在于：所述机器人主体(1)的底端固定连接有稳定底座(5)。

4.根据权利要求1所述的一种三轴智能雕刻机器人，其特征在于：所述精确控制驱动装置(2)的外围固定连接有精确对准刻度(6)。

5.根据权利要求1所述的一种三轴智能雕刻机器人，其特征在于：所述智能视觉识别装置(3)的顶部一侧固定连接有识别补光灯(7)。

6.根据权利要求1所述的一种三轴智能雕刻机器人，其特征在于：所述精确控制驱动装置(2)是由内部中间部位的控制器(201)，控制器(201)内部两侧的步进电机(202)，步进电机(202)一端的联轴器(203)，联轴器(203)一端的丝杠(204)，控制器(201)内部中间部位的脉冲分配器(205)和控制器(201)内部底部的单片机(206)共同组合而成。

7.根据权利要求1所述的一种三轴智能雕刻机器人，其特征在于：所述智能视觉识别装置(3)是由内部一侧的摄像头(301)，内部顶部的TFT液晶屏(302)，内部底部的命令添加模块(303)和内部另一侧的待识别文图(304)共同组合而成。

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