一种线切割系统以及曲线木构件机器人切割设备与方法技术方案

本发明专利技术公开一种线切割系统，主要包括连接部、机身、第一锯轮、第二锯轮、电机和锯条；连接部用于与动力系统或支架连接，机身同于支撑线切割系统，电机带动锯轮旋转，使锯条完成切割；本发明专利技术中的线切割系统结构简单，性能稳定。本发明专利技术还提供一种曲线木构件机器人切割设备，主要包括支架、机器人系统、材料固定系统、材料定位系统和线切割系统；机器人系统带动线切割系统按照设定轨迹移动切割材料固定系统中的木材，材料定位系统用于检测木材的位置；本发明专利技术中的切割设备能提高曲线木构件生产效率，减少材料浪费。本发明专利技术还提供一种使用曲线木构件机器人切割设备的方法，利用机器人系统使线切割系统完成对木材的曲线加工。

A wire cutting system and robot cutting equipment and method for curved wood parts

The invention discloses a wire cutting system, which mainly includes the connecting part, the fuselage, the first sawing wheel, the second sawing wheel, the motor and the saw strip. The connecting part is used to connect with the power system or the support, the fuselage is the same as the support line cutting system, the motor drives the saw wheel to rotate, and the saw bar is cut. The wire cutting system in this invention is simple in structure. The performance is stable. The invention also provides a robot cutting equipment for curved wood parts, which mainly includes support, robot system, material fixing system, material positioning system and wire cutting system. The robot system drive line cutting system moves the wood in the cutting material fixed system according to the set trajectory, and the material positioning system is used to detect wood. The cutting device in the invention can improve the production efficiency of curved wood parts and reduce material waste. The invention also provides a method for cutting a robot using a curved wood structure, and uses the robot system to complete the curve processing of the wood.

【技术实现步骤摘要】
一种线切割系统以及曲线木构件机器人切割设备与方法
本专利技术涉及木材加工
，特别是涉及一种线切割系统以及曲线木构件机器人切割设备与方法。
技术介绍
在木材加工领域，复杂曲线木构件的胶合生产尚无法精确实现，利用数控机床、木材加工中心等进行材料铣削一直是复杂曲线木构件加工的主要方法，但这种加工方式不仅需要耗费大量的加工时间，同时造成了巨大的材料浪费，因此一种高精度高效率的曲线木构件加工设备与方法对于提高木构件的加工效率、推动木结构在复杂建筑中的应用具有重要意义。曲线木构件机器人切割设备系统与方法将机器人的空间运动能力和线切割技术的优势相结合，能够通过一次切割高效地实现复杂曲面形式的精确成形，大大减少时间和材料浪费，主要适用于由直纹曲面组成的线性木构件。目前，复杂曲线木构件的高效生产与精确加工是木材加工领域的一大难题。一方面，当前的木构件胶合生产技术仅具备生产二维平面曲线构件的能力，在三维曲线构件的胶合生产方面仍旧困难重重；另一方面复杂曲线木构件的加工主要采用数控机床进行铣削加工，这种加工方式存在诸多不利因素。数控机床铣削加工是一种逐层铣削的方式，不仅会造成大量材料浪费，同时也是一种极其耗时的加工方式，加工效率随着切削体量的增大而大大降低。数控机床是一种重型装备，价格昂贵，尺寸有限，极大地制约了曲线木构件的尺寸。因此无论是从加工质量角度、材料效率还是加工范围的角度，铣削加工方法都不是一种最理想的木材加工方式。当前胶合木结构构件的加工能力无法满足建筑对复杂曲线构件的需求，是制约木结构建筑发展的一大障碍。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种线切割系统以及包含其的曲线木构件机器人切割设备系统与方法，以提高曲线木构件生产效率，减少材料浪费。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种线切割系统，包括连接部、机身、第一锯轮、第二锯轮、电机和锯条，所述连接部用于与动力系统或支架连接，所述机身上部和下部分别设置有一上部箱体和一下部箱体，所述上部箱体内设置有所述第一锯轮，所述下部箱体内设置有所述第二锯轮和所述电机，所述电机与所述第二锯轮动力连接，所述锯条设置于所述第一锯轮和所述第二锯轮之间。可选的，还包括锯轮升降倾斜装置，所述锯轮升降倾斜装置包括高度调节手柄、高度调节螺杆、调节支撑架、高度调节架、高度调节块、轮轴和倾斜调节手柄，所述高度调节手柄设置于所述上部箱体顶部，所述调节支撑架设置于所述上部箱体内部，所述高度调节架活动设置于所述调节支撑架内部，所述高度调节块固定设置于所述高度调节架内部，所述高度调节螺杆一端连接所述高度调节手柄，另一端深入所述上部箱体内并穿过所述调节支撑架后与所述高度调节架螺纹连接，所述高度调节块中部设置有一与所述轮轴相匹配的螺纹孔，所述轮轴一端与所述倾斜调节手柄固定连接，所述轮轴贯穿所述高度调节块中的所述螺纹孔，另一端与所述第一锯轮的中心相连接。可选的，还包括开关，所述开关与所述电机电连接。可选的，还包括锯轮刷，所述锯轮刷设置于所述第二锯轮外部，用于清理所述锯条上的木屑。可选的，还包括锯卡装置，所述锯卡装置包括两侧滑轮和后部滑轮，所述两侧滑轮设置于所述上部箱体和所述下部箱体上，并位于所述锯条两侧，所述后部滑轮设置于所述两侧滑轮一侧且位于所述上部箱体和所述下部箱体内部。本专利技术还提供一种曲线木构件机器人切割设备，包括支架、机器人系统、材料固定系统、材料定位系统和线切割系统；所述支架用于支撑所述机器人系统，所述机器人系统固定于所述支架上；所述线切割系统设置于所述机器人系统上；所述材料定位系统设置于所述线切割系统上，用于测量需加工的木材的实际位置，所述材料固定系统用于固定需要加工的木材。可选的，所述机器人系统包括机器臂和机器人外部轴，所述机器臂设置于所述机器人外部轴的底部，所述机器人外部轴的顶部与所述支架相连接。可选的，所述材料固定系统包括支撑架和锁紧结构，所述锁紧结构设置于所述支撑架上部，用于锁紧需要加工的木材。可选的，所述锁紧结构为木工夹。可选的，还包括后处理系统，所述后处理系统用于对加工后的木材进行打磨和涂刷。本专利技术还提供一种使用曲线木构件机器人切割设备的方法，步骤一：在计算机平台上建立目标曲线构件模型，然后利用遗传算法寻找能够包裹目标构件的最小体量的直线或二维曲线木构件，以便利用现有曲线木材胶合技术进行生产；步骤二：构件生产完成后，通过支撑架和木工夹将构件固定在机器人系统和线切割系统的加工范围以内；步骤三：构件固定后，利用材料定位装置测量构件的实际位置，测量采用多点定位法，即在构件上均匀的取一系列测量点，测量点的坐标；测量完成后将测量点坐标输入计算机，利用遗传算法从这一系列测量点拟合出原始构件的实际位置；步骤四：加工开始前测定线切割系统的坐标，传输给计算机，用于控制程序生成；在计算机上，根据之前构件位置生成机器臂控制程序，传输给机器臂进行建造；步骤五：建造过程开始前首先利用锯轮升降倾斜装置将第一锯轮和第二锯轮之间的距离调小，然后安装锯条，调整第一锯轮和第二锯轮之间的间距，使锯条绷紧；启动机器臂程序，使机器臂运行到初始位置；打开开关，将机器臂调至自动运行状态，运行切割程序，切割程序运行结束后；步骤六：将切割完成的构件移至后处理系统，对切割完成后的构件进行抛光打磨，完成加工。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术中的线切割系统，主要包括连接部、机身、第一锯轮、第二锯轮、电机和锯条；连接部用于与动力系统或支架连接，机身同于支撑线切割系统，电机带动锯轮旋转，使锯条完成切割；本专利技术中的线切割系统结构简单，性能稳定。本专利技术中的曲线木构件机器人切割设备系统主要结构包括包括支架、机器人系统、材料固定系统、材料定位系统和线切割系统；所述支架用于支撑所述机器人系统，所述机器人系统固定于所述支架上；所述线切割系统设置于所述机器人系统上；所述材料定位系统设置于所述线切割系统上，用于测量需加工的木材的实际位置，所述材料固定系统用于固定需要加工的木材。本专利技术中的曲线木构件机器人切割设备系统，机器人系统采用倒挂式机器臂，活动范围大，能够加工出更大尺寸的构件；且机器臂能够根据程序带动线切割系统在三维空间内任意位置进行切割，大大提高了生产效率，减少了加工时长。线切割系统能够根据所加工的木材对锯条的松紧度进行调整，能够显著提高加工效率，同时保护锯条和木材，提高成品率，减少材料浪费；锯轮能够倾斜或改变高度，便于更换锯条。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中曲线木构件机器人切割设备的结构示意图；图2为本专利技术中线切割系统的结构示意图；图3为本专利技术中线切割系统的第二视角结构示意图；图4为本专利技术中线切割系统的上箱体结构示意图；图5为本专利技术中线切割系统中锯轮升降倾斜装置的结构示意图；图6为本专利技术中方法流程示意图。附图标记说明：1、支架；2、机器人系统；3、材料定位系统；4、线切割系统；5、目标构件；6、初始构件；7、支撑架；8、木工夹；9、连接部；10、材料定位工具；11、机身；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线切割系统，其特征在于，包括连接部、机身、第一锯轮、第二锯轮、电机和锯条，所述连接部用于与动力系统或支架连接，所述机身上部和下部分别设置有一上部箱体和一下部箱体，所述上部箱体内设置有所述第一锯轮，所述下部箱体内设置有所述第二锯轮和所述电机，所述电机与所述第二锯轮动力连接，所述锯条设置于所述第一锯轮和所述第二锯轮之间。

【技术特征摘要】
1.一种线切割系统，其特征在于，包括连接部、机身、第一锯轮、第二锯轮、电机和锯条，所述连接部用于与动力系统或支架连接，所述机身上部和下部分别设置有一上部箱体和一下部箱体，所述上部箱体内设置有所述第一锯轮，所述下部箱体内设置有所述第二锯轮和所述电机，所述电机与所述第二锯轮动力连接，所述锯条设置于所述第一锯轮和所述第二锯轮之间。2.根据权利要求1所述的线切割系统，其特征在于，还包括锯轮升降倾斜装置，所述锯轮升降倾斜装置包括高度调节手柄、高度调节螺杆、调节支撑架、高度调节架、高度调节块、轮轴和倾斜调节手柄，所述高度调节手柄设置于所述上部箱体顶部，所述调节支撑架设置于所述上部箱体内部，所述高度调节架活动设置于所述调节支撑架内部，所述高度调节块固定设置于所述高度调节架内部，所述高度调节螺杆一端连接所述高度调节手柄，另一端深入所述上部箱体内并穿过所述调节支撑架后与所述高度调节架螺纹连接，所述高度调节块中部设置有一与所述轮轴相匹配的螺纹孔，所述轮轴一端与所述倾斜调节手柄固定连接，所述轮轴贯穿所述高度调节块中的所述螺纹孔，另一端与所述第一锯轮的中心相连接。3.根据权利要求1所述的线切割系统，其特征在于，还包括开关，所述开关与所述电机电连接；可选的，还包括锯轮刷，所述锯轮刷设置于所述第二锯轮外部，用于清理所述锯条上的木屑。4.根据权利要求1所述的线切割系统，其特征在于，还包括锯卡装置，所述锯卡装置包括两侧滑轮和后部滑轮，所述两侧滑轮设置于所述上部箱体和所述下部箱体上，并位于所述锯条两侧，所述后部滑轮设置于所述两侧滑轮一侧且位于所述上部箱体和所述下部箱体内部。5.一种包括权利要求1-4任一项所述的线切割系统的曲线木构件机器人切割设备，其特征在于，包括支架、机器人系统、材料固定系统、材料定位系统和线切割系统；所述支架用于支撑所述机器人系统，所述机器人系统固定于所述支架上；所述线切割系统设置于所述机器人系统上；所述材料定位系统设置于所述线切割系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁烽，柴华，张立名，
申请(专利权)人：同济大学，上海一造建筑智能工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31