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    雙軌異步激光圖像識(shí)別切割系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

    2023-11-09 15:06:10陳慶堂陳雪嬌林國(guó)鐳
    莆田學(xué)院學(xué)報(bào) 2023年5期
    關(guān)鍵詞:導(dǎo)軌輪廓面料

    陳慶堂, 陳雪嬌, 林國(guó)鐳

    ( 1. 莆田學(xué)院 機(jī)電與信息工程學(xué)院, 福建 莆田 351100;2. 莆田市雷騰激光數(shù)控設(shè)備有限公司, 福建 莆田 351100 )

    0 引言

    鞋服及工藝美術(shù)產(chǎn)業(yè)是福建省重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè), 也是莆田市傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)、 支柱產(chǎn)業(yè)和看家產(chǎn)業(yè)。 鞋服產(chǎn)品及工藝品所需的面料大都是通過個(gè)性化、 多樣化的定制加工獲得的, 根據(jù)客戶對(duì)已設(shè)計(jì)好的圖案或者現(xiàn)成的樣品進(jìn)行高效、 高精度裁剪切割成型。 然而, 傳統(tǒng)面料裁剪采用刀模切壓, 需要制作刀具和模具, 加工成本高、 效率低、 容易出現(xiàn)散邊現(xiàn)象, 而且刀具沖擊力大, 也容易出現(xiàn)面料變形損壞撕裂, 導(dǎo)致裁剪精度不高、 效果差、 材料浪費(fèi)多, 無法滿足高效率、 高精度、 高質(zhì)量的面料裁剪要求[1]。 激光被譽(yù)為“最快的刀”, 廣泛應(yīng)用于材料(包括金屬與非金屬) 的切割、 焊接、 表面處理、 打標(biāo)等加工[2]。 鞋服產(chǎn)品及工藝品所需的面料可以采用激光切割技術(shù)加工, 目前激光切割機(jī)大多為單個(gè)激光頭, 通過橫向和縱向兩個(gè)軌道對(duì)平面圖形進(jìn)行切割加工, 相比于傳統(tǒng)加工技術(shù)一定程度上提高了切割加工的精度、 質(zhì)量和效率。 市場(chǎng)上也有少量雙激光頭切割機(jī), 但雙激光頭都安裝在同一軸上, 兩者同步沿著縱向軸移動(dòng)、 在同一橫向軸上相對(duì)移動(dòng), 在同一直線上分區(qū)域進(jìn)行平面分工切割。 而雙激光頭縱向同步移動(dòng)、 橫向分工切割, 兩個(gè)激光頭平面切割加工時(shí)既分工又合作,很大程度上提高了切割加工的效率, 但由于兩激光頭處于同一橫向軸, 無法最大程度發(fā)揮兩激光頭的利用率[3]。 關(guān)于雙激光頭異步切割的研究目前還相對(duì)較少, 文[4-5]等提供了關(guān)于雙激光頭異步切割的理論研究、 切割速度控制、 切割質(zhì)量和精度、 材料適應(yīng)性和工藝優(yōu)化、 切割路徑規(guī)劃、 切割參數(shù)調(diào)控等方面的信息, 并對(duì)雙激光頭異步切割的技術(shù)和方法進(jìn)行討論和探索, 但這些研究尚處于探索和初級(jí)階段, 缺乏實(shí)際工程化應(yīng)用研究。 從實(shí)際應(yīng)用情況來看, 目前的激光切割加工大多利用CAD 技術(shù), 而客戶往往沒有CAD圖, 只提供實(shí)物或樣品。 對(duì)于大幅面、 復(fù)雜面料的切割訂單, 重新設(shè)計(jì)圖形會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間,導(dǎo)致裁剪切割效率低下、 設(shè)備利用率低、 材料切割成本高等, 無法滿足無圖、 個(gè)性化、 大幅面、多樣化、 高效、 高精度、 高質(zhì)量裁剪切割要求,而且當(dāng)前的激光切割機(jī)在加工過程中需要人工完成放料、 取料、 分揀等工作, 需要人員時(shí)刻跟蹤與操作, 自動(dòng)化程度有待提高。 近年來關(guān)于圖像輪廓提取的Canny、 Sobel 等邊緣檢測(cè)技術(shù)及其優(yōu)化算法的研究和應(yīng)用取得了快速的發(fā)展, 并被大量應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、 工業(yè)、 軍事、 航天等領(lǐng)域, 為直接從實(shí)物、 圖片提取輪廓和識(shí)別提供技術(shù)支持[6-8]。

    基于以上分析, 本文提出了利用激光技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、 圖形圖像智能識(shí)別技術(shù)等, 開發(fā)設(shè)計(jì)一種基于圖樣的大幅面、 復(fù)雜圖案、 雙崗位異步巡邊的面料切割裁剪與自動(dòng)送料分揀系統(tǒng), 設(shè)計(jì)最適合的加工參數(shù)組合方案, 滿足大幅面、 無設(shè)計(jì)圖、 定制化復(fù)雜面料的自動(dòng)化、 批量化剪裁切割需求, 提高鞋服產(chǎn)品和工藝品的品牌價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)力, 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí), 為鞋服及工藝品制造企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

    1 關(guān)鍵技術(shù)分析

    分析鞋服和工藝品面料裁剪切割的技術(shù)要求, 在系統(tǒng)開發(fā)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要如下。

    (1)未提供CAD 圖的面料剪裁切割問題。在無現(xiàn)成CAD 圖紙時(shí), 根據(jù)用戶的實(shí)物圖樣或樣品獲取CAD 圖, 獲取裁剪輪廓進(jìn)行批量高效裁剪切割巡邊加工是系統(tǒng)研發(fā)的首要關(guān)鍵技術(shù)。

    (2)大幅面復(fù)雜面料的切割裁剪問題。 不少裁剪切割機(jī)由于圖像拍攝范圍和工作臺(tái)較小, 圖像識(shí)別精確率較低, 無法對(duì)大幅面復(fù)雜面料進(jìn)行識(shí)別與裁剪, 所以很多大圖采用分割拼接的辦法, 導(dǎo)致裁剪效果差、 效率低。 實(shí)現(xiàn)大視野下圖樣的精確拍攝與識(shí)別, 需要開發(fā)滿足大幅面復(fù)雜圖樣的識(shí)別裁剪系統(tǒng)。

    (3)高效的激光頭運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃問題。 大幅面切割要求下, 單激光頭行程大、 切割效率有限, 雙激光頭能夠有效提高切割效率。 然而, 雙激光頭的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與路徑規(guī)劃是影響其切割效率的關(guān)鍵因素, 因而要制定高效的運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃。

    (4)圖像智能識(shí)別系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)的融合問題。 基于圖像的輪廓提取是保證裁剪加工精度、節(jié)省材料的重要技術(shù), 而圖像智能識(shí)別系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖像的輪廓提取、 位置的標(biāo)定和位置參數(shù)的提取, 從而規(guī)劃數(shù)字化巡邊軌跡; 同時(shí)圖像智能識(shí)別的數(shù)字化輪廓與數(shù)控加工運(yùn)動(dòng)控制軟件有機(jī)結(jié)合起來才能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡邊裁剪, 解決圖像智能識(shí)別系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)的融合問題是系統(tǒng)研發(fā)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

    (5)影響加工效率和加工精度的因素。 加工效率和加工精度與激光參數(shù)、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)密切相關(guān), 而且不同面料材質(zhì)切割需要與不同的工藝參數(shù)相匹配。 滿足不同面料材質(zhì)的工藝參數(shù)優(yōu)化組合方案是系統(tǒng)研發(fā)的重要技術(shù)問題。

    (6)自動(dòng)送料與分揀問題。 雙激光頭在一定程度上可以提高面料切割的效率, 但現(xiàn)有的技術(shù)大多是人工送料, 浪費(fèi)勞動(dòng)力和切割機(jī)時(shí)。 需要開發(fā)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相匹配的自動(dòng)送料與分揀系統(tǒng),以全面解放勞動(dòng)力、 提高切割效率。

    2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

    為了解決大幅面面料高效激光切割關(guān)鍵技術(shù)問題, 搭建了一個(gè)由機(jī)架、 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、 激光器及光路系統(tǒng)、 圖像采集與識(shí)別系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)、 自動(dòng)送料及分揀系統(tǒng)等模塊組成的激光切割系統(tǒng)(專利號(hào):202211070250.3)[9-10], 主體組成結(jié)構(gòu)如下圖1 所示。

    圖1 系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)圖

    激光切割系統(tǒng)先通過圖像采集與識(shí)別系統(tǒng),獲取所需切割對(duì)象的圖片信息, 采用圖像輪廓識(shí)別與提邊算法, 獲得切割輪廓曲線作為切割加工激光頭的運(yùn)動(dòng)軌跡, 再通過數(shù)控編程生成加工程序; 激光發(fā)生器發(fā)出的激光通過光路系統(tǒng)進(jìn)入激光頭聚焦輸出, 由控制系統(tǒng)按照加工程序?qū)饴份敵龊图す忸^移動(dòng)進(jìn)行數(shù)字化控制, 并配合驅(qū)動(dòng)自動(dòng)送料與分揀系統(tǒng), 將物料送到切割加工區(qū)切割與分揀。

    3 分模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    為了提高大幅面激光切割的效率, 本系統(tǒng)采用兩個(gè)激光頭共同運(yùn)動(dòng)輸出激光進(jìn)行切割加工的模式。

    3.1 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    雙激光頭的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是確保高效切割加工的關(guān)鍵技術(shù)。 雙激光頭運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有兩種: 單向異步和雙向異步。 單向異步是指兩個(gè)激光頭在一個(gè)縱向同步運(yùn)動(dòng), 橫向異步運(yùn)動(dòng); 雙向異步是指兩個(gè)激光頭在橫向和縱向兩個(gè)方向均為異步運(yùn)動(dòng)。 通常將激光頭安裝在運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上, 沿著導(dǎo)軌滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng), 另一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)則通過導(dǎo)軌整體移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。 為了實(shí)現(xiàn)雙激光頭單向異步和雙向異步運(yùn)動(dòng), 分別采用“橫向單導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 和“橫向雙導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

    “橫向單導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用橫向單導(dǎo)軌和縱向雙導(dǎo)軌設(shè)計(jì), 橫向?qū)к壨ㄟ^兩個(gè)滑塊在兩個(gè)縱向?qū)к壣匣瑒?dòng), 在橫向?qū)к壣显O(shè)置兩個(gè)激光頭, 兩個(gè)激光頭通過滑座在橫向?qū)к壣蠙M向相對(duì)移動(dòng), 在縱向上保持同步運(yùn)動(dòng), 結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

    圖2 “橫向單導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    “橫向雙導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng), 縱向和橫向均采用雙導(dǎo)軌設(shè)計(jì), 每個(gè)橫向?qū)к壨ㄟ^兩個(gè)滑塊在縱向?qū)к壣匣瑒?dòng), 兩個(gè)激光頭分別通過滑座安裝在不同的橫向?qū)к壣希?在橫向和縱向均可保持異步運(yùn)動(dòng), 可按照各自規(guī)劃的路徑獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。 其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

    圖3 雙激光器+雙激光頭異步激光光路系統(tǒng)

    以上兩種運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中橫向?qū)к壣匣囊苿?dòng)主要通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶實(shí)現(xiàn)的, 橫向?qū)к壟c縱向?qū)к壨ㄟ^滑塊相連, 滑塊由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)其縱向移動(dòng)。 對(duì)比以上兩種運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì), 對(duì)于大幅面面料切割要求, 雖然“橫向單導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制較為方便, 但受限于激光頭縱向切割必須保持同步, 切割效率提升受限, 而“橫向雙導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng), 雙激光頭保持雙向異步, 兩者相對(duì)靈活性大, 切割效率有較大的提升空間。 所以, “橫向雙導(dǎo)軌+縱向雙導(dǎo)軌” 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以滿足大幅面高效率切割的要求。

    3.2 激光器及光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相適應(yīng), 本系統(tǒng)采用“雙激光器” +“雙激光頭異步激光光路系統(tǒng)”。 光路系統(tǒng)由激光發(fā)生器、 光路開關(guān)、 濾光器、 反射鏡、聚焦物鏡等組成。 兩激光頭分別由兩個(gè)激光器提供光源, 兩激光器各自發(fā)出的激光分別通過反向鏡和聚集物鏡進(jìn)入兩個(gè)激光頭, 兩激光頭通過滑座安裝在不同橫軸上, 輸出的激光相互獨(dú)立, 結(jié)構(gòu)如圖3 所示。 這種結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)激光器, 結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜, 成本較高。 兩個(gè)激光器的激光輸出、 激光參數(shù)獨(dú)立控制, 參數(shù)調(diào)節(jié)方便, 控制容易。 橫向和縱向獨(dú)立移動(dòng), 便于合理規(guī)劃兩個(gè)激光頭路徑, 有利于發(fā)揮兩激光頭的最大切割效率。

    3.3 圖像采集與識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    激光高效切割是基于數(shù)控程序來實(shí)現(xiàn)的, 但在實(shí)際生產(chǎn)中用戶提供的往往是實(shí)物或?qū)嵨飿悠罚?從實(shí)物或?qū)嵨飿悠返綌?shù)控程序需要用圖像采集系統(tǒng)先將實(shí)物或?qū)嵨飿悠窋?shù)字化, 再對(duì)數(shù)字化圖片進(jìn)行輪廓識(shí)別與提取。 圖像采集系統(tǒng)由攝像機(jī)、 拍攝控制軟件、 圖像傳輸線路、 相機(jī)支架、相機(jī)調(diào)整裝置等組成。

    邊緣檢測(cè)是檢測(cè)數(shù)字圖像中明暗變化明顯或是變化不連續(xù)的像素點(diǎn), 而輪廓檢測(cè)是檢測(cè)圖像中的對(duì)象邊界[11]。 圖像的輪廓檢測(cè)通常是先檢測(cè)邊緣獲得像素點(diǎn), 再將檢測(cè)到的邊緣點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步處理, 獲得圖像的輪廓[12]。 邊緣檢測(cè)的函數(shù)常有bwperim 和edge 兩種, edge 函數(shù)有Roberts Cross、 Prewitt、 Sobel、 Canny、 Krisch 以及LOG 等邊緣檢測(cè)算子[6,7,12]。

    對(duì)大幅面面料進(jìn)行激光切割加工, 往往需要對(duì)其外圍輪廓進(jìn)行精確提取, 去除內(nèi)部的邊緣及輪廓元素。 在實(shí)際的輪廓提取過程中, 除了選用合適的邊緣檢測(cè)算子和合適的參數(shù)外, 圖像的二值化處理、 去噪處理、 平滑處理對(duì)輪廓提取的精度和質(zhì)量影響也很大。 圖4 是二值化閾值分別為0.2 和0.9 下用bwperim(BW, 8)函數(shù)輪廓提取的結(jié)果。 從圖4 可以看出, 閾值為0.2 時(shí)容易獲得內(nèi)部輪廓特征, 閾值為0.9 時(shí)容易獲得外部輪廓特征。 為了獲得較高的輪廓提取精度和質(zhì)量, 本系統(tǒng)通過調(diào)整閾值、 平滑系數(shù)等參數(shù)以及采用濾波、 去雜點(diǎn)、 去黑點(diǎn)等圖像處理方法來實(shí)現(xiàn)。

    圖4 二值化閾值為0.2 和0.9 時(shí)Bwperim 算子輪廓提取效果圖

    3.4 自動(dòng)送料及分揀系統(tǒng)

    激光切割機(jī)通常沒有配備自動(dòng)送料及分揀系統(tǒng), 工作時(shí)需要人工在工作臺(tái)上對(duì)原材料和加工后物料進(jìn)行調(diào)換, 切割完成后需要人工對(duì)成品和余料進(jìn)行分揀。 為了提高工作效率, 降低加工成本, 本切割系統(tǒng)在激光切割機(jī)的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)送料與分揀系統(tǒng)(如圖1(b)), 自動(dòng)送料與分揀系統(tǒng)由料架、 送料網(wǎng)、 傳送驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 篩分板、 成品滑板和傳動(dòng)鏈限位裝置組成; 用送料網(wǎng)替代原來的工作臺(tái), 將送料網(wǎng)與傳動(dòng)鏈相連接,傳動(dòng)鏈在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下滾動(dòng)從而帶動(dòng)物料前行; 為了保持送料網(wǎng)處于水平位置, 通過限位裝置限制傳動(dòng)鏈在限定的槽內(nèi)運(yùn)行; 切割后的物料通過導(dǎo)引通道進(jìn)入傾斜放置的篩分網(wǎng), 篩分網(wǎng)上有漏縫, 成品從漏縫掉入下方的成品滑板, 而余料沿著篩網(wǎng)從另一側(cè)滑出, 從而實(shí)現(xiàn)了成品和余料的分揀。

    3.5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    雙機(jī)頭激光異步切割機(jī)的控制系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和控制軟件組成。 硬件系統(tǒng)包括激光器及激光參數(shù)控制系統(tǒng)、 激光頭運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)送料控制系統(tǒng), 主要由嵌入式工控主機(jī)(含高性能ARM 處理器)、 工業(yè)液晶與電阻觸摸屏、 控制主板、 激光頭1 和激光頭2 移動(dòng)控制器、 自動(dòng)送料控制器、 自動(dòng)送料驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 激光頭移動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 激光器1 和激光器2 控制器(含參數(shù)控制、門保護(hù)、 水保護(hù)等裝置), 以及各種接口、 連接線、 電源等組成; 軟件系統(tǒng)由圖像拍攝與提邊模塊、 參數(shù)設(shè)置模塊、 送料控制模塊、 運(yùn)動(dòng)控制模塊、 激光光路控制模塊、 狀態(tài)顯示模塊等組成。其中, 圖像拍攝與提邊模塊主要實(shí)現(xiàn)圖片拍攝控制、 輪廓識(shí)別與提取、 輪廓編輯等; 參數(shù)設(shè)置模塊包括工藝參數(shù)設(shè)置、 設(shè)備參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等; 運(yùn)動(dòng)控制模塊主要用于對(duì)運(yùn)動(dòng)軸及送料軸的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制, 實(shí)現(xiàn)激光頭運(yùn)動(dòng)切割加工; 激光光路控制模塊主要用于控制激光的輸出開關(guān)和輸出能量大小; 狀態(tài)顯示模塊主要用于顯示界面及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

    控制系統(tǒng)的總體功能是在圖像拍攝與識(shí)別的基礎(chǔ)上, 通過友好人機(jī)交互界面和程序?qū)Ω骺刂茖?duì)象進(jìn)行有序協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng), 完成高效的輪廓定制切割加工。 主要控制內(nèi)容包括雙激光機(jī)頭的“運(yùn)動(dòng)-復(fù)位-限位”、 激光輸出和自動(dòng)送料驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行等。 主要控制流程是: 通過計(jì)算機(jī)圖像處理與輪廓識(shí)別軟件提取所需加工面料的輪廓, 制定加工路徑, 通過在控制面板中設(shè)置運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)、 激光控制參數(shù)、 自動(dòng)送料運(yùn)動(dòng)參數(shù)等,生成數(shù)控加工程序驅(qū)動(dòng)雙激光頭運(yùn)動(dòng)、 激光輸出、 送料系統(tǒng)運(yùn)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料和有序切割加工。 其控制原理圖及控制模塊實(shí)物圖如圖5所示。

    圖5 控制原理及控制模塊實(shí)物圖

    4 系統(tǒng)集成與調(diào)試應(yīng)用

    根據(jù)圖5 雙軌異步激光切割機(jī)控制原理, 整機(jī)通過機(jī)架集成圖像采集與識(shí)別系統(tǒng)、 激光器系統(tǒng)、 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)等, 充分考慮系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性、 兼容性以及結(jié)構(gòu)的緊湊性和美觀性, 確保圖像采集、 識(shí)別、 定位、 激光頭運(yùn)動(dòng)、 切割等工序有序高效地運(yùn)行。

    鞋服面料和工藝品裁剪切割時(shí), 圖像像素、激光頭移動(dòng)速度、 激光能量以及雙激光頭的位置精度等都是影響加工質(zhì)量和加工效率的關(guān)鍵因素, 被加工的材料性質(zhì)、 切割厚度和精度要求是影響工藝參數(shù)的最主要因素。 本項(xiàng)目通過改變伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速、 激光功率、 激光脈寬、 物鏡焦距等關(guān)鍵參數(shù), 研究這些參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量和加工效率的影響, 找出鞋服面料裁剪切割加工的最優(yōu)工藝參數(shù)組合方案。 工藝參數(shù)控制及調(diào)試流程圖如圖6 所示,最優(yōu)參數(shù)組合方案的設(shè)置界面如圖7 所示。

    圖6 系統(tǒng)參數(shù)控制及調(diào)試流程圖

    圖7 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面

    通過圖像智能識(shí)別、 圖像編輯、 工藝參數(shù)設(shè)置、 路徑規(guī)劃和數(shù)控切割加工應(yīng)用, 雙軌異步激光切割機(jī)可高效完成輪廓切割加工, 適用于大幅面的竹木、 玻璃、 塑料、 紙質(zhì)材料、 布料、 皮革等材質(zhì)的圖案批量切割加工(如圖8)。 經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試, 雙軌異步激光切割機(jī)可切割加工幅面大于1 100 mm*1 700 mm 的材料, 切割材料厚度可達(dá)2 mm, 加工精度優(yōu)于±0.5 mm, 直線切割速度可達(dá)350 mm·s-1以上, 具有切割幅面大、速度快、 精度高、 材料適用范圍廣的特點(diǎn)。 配合自動(dòng)送料系統(tǒng), 雙崗位激光異步切割系統(tǒng)的加工效率比單機(jī)頭切割機(jī)提高了2 倍以上, 比雙機(jī)頭同步切割機(jī)提高了1 倍以上, 每臺(tái)產(chǎn)品可減少勞動(dòng)力2 人以上。

    圖8 雙軌異步激光切割機(jī)切割加工效果圖

    5 結(jié)論

    通過雙軌異步激光切割系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成以及樣機(jī)制作, 與其適應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用, 運(yùn)行效果良好, 解決了無CAD 圖的復(fù)雜結(jié)構(gòu)實(shí)物仿形高效裁剪切割、 大幅面面料的高精度切割、 圖像智能識(shí)別系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)無縫融合、 雙崗位異步協(xié)同數(shù)控切割、 激光技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)融合等關(guān)鍵技術(shù)問題。 系統(tǒng)適用于大幅面的竹木、 玻璃、 塑料、 紙質(zhì)材料、 布料、 皮革等材質(zhì)的批量、 高效切割加工, 可為相關(guān)行業(yè)裝備的更新升級(jí)及解放勞動(dòng)力提供技術(shù)支持, 產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景。

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