便携式环形物件雕刻系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种便携式环形物件雕刻系统，其特征在于，包括横向进给机构、用于使环形物件旋转的旋转驱动机构、用于实施雕刻作业的雕刻执行机构以及控制模块；横向进给机构由横向步进电机驱动；旋转驱动机构设置在横向进给机构上，旋转驱动机构由旋转步进电机驱动，旋转驱动机构的旋转轴的端部设有用于夹持环形物件的卡盘；雕刻执行机构包括固定架、高度调节机构和基于高频电磁铁的打印头；固定架上设有高度调节机构，打印头的最下端设有钻石针，打印头设置在高度调节机构上。该便携式环形物件雕刻系统具有成本低、精度高、操作简单和智能控制的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种便携式环形物件雕刻系统。
技术介绍
现有的环形雕刻系统，都是以PC机作为上位机，在PC机上运行上位机软件，再通过上位机软件来控制以51系列单片机构成的下位机。由于51系列单片机本身的性能不高， 无论是雕刻速度还是雕刻精度上都不太理想；再者，上位机通过串口与下位机进行通信，通信的速度不高，从而影响雕刻速度；再者，通信的可靠性受周围环境、通信距离、通信线的影响大，容易出现要雕刻点的丢失及雕刻点的位置改变，从而雕刻出变形的文字或者图形。即所谓的雕刻失真。由于增加了一个PC机，整个雕刻系统的成本高、功耗大、占据的空间大。目前市面上的一些雕刻系统，仅支持矢量图，所以有些平面图不能雕刻，且只能雕刻一些简单的图形。据检索，目前还没有以ARM处理器为数字化核心的戒指、手镯雕刻系统的相关技术成果，市场上更没有相关的产品；在将触摸屏技术与ARM结合，利用模块化，实现对戒指、 手镯雕刻系统的精密化控制方面，还没有相关报道，此领域纯属空白。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提出一种便携式环形物件雕刻系统，该便携式环形物件雕刻系统具有成本低、精度高、操作简单和智能控制的特点。本技术的技术解决方案如下—种便携式环形物件雕刻系统，包括横向进给机构、用于使环形物件旋转的旋转驱动机构、用于实施雕刻作业的雕刻执行机构以及控制模块；横向进给机构由横向步进电机驱动；旋转驱动机构设置在横向进给机构上，旋转驱动机构由旋转步进电机驱动，旋转驱动机构的旋转轴的端部设有用于夹持环形物件的卡盘；雕刻执行机构包括固定架、高度调节机构和基于高频电磁铁的打印头；固定架上设有高度调节机构，打印头的最下端设有钻石针或金刚沙针，打印头设置在高度调节机构上；控制模块中设有微处理器，微处理器的输出端连接高频电磁铁的控制端、旋转步进电机的控制端以及横向步进电机的控制端；控制模块中具有显示器和存储待雕刻的文字或图形的存储单元，显示器和存储单元均与微处理器相连。所述的高度调节机构的结构为在调节机构固定架上固设有至少2根竖直的导轨，调节机构固定架还设有竖直的丝杆，丝杆端部设有旋钮；第一滑块和第二滑块均套装在导轨上，第二滑块与丝杆传动连接，第一滑块与第二滑块通过连接柱相连；打印头设置在第一滑块上。第一滑块套装在连接柱上，能沿连接柱滑动，拐形手柄的一端为手柄端，另一端与第一滑块相连，拐形手柄的旋转轴设置在连接柱上。打印头的结构为高频电磁铁和打印头保护外壳分别固定在高频电磁铁固定架的上端和下端，敲击头和用于固定钻石针的钻石针固定架均设置在打印头保护外壳内，敲击头与钻石针固定架相连，高频电磁铁固定架的底面通过弹簧与钻石针固定架相连，打印头保护外壳的内部设有滚珠槽。所述的横向进给机构采用基于步进电机和丝杆传动的导轨滑动机构。所述的微处理器采用ARM处理器。有益效果本技术的便携式环形物件雕刻系统充分利用了时下广泛使用的ARM技术和触摸屏技术，并很好地把两者结合起来，开发了基于ARM的戒指、手镯雕刻系统，从而在保证系统精度和可靠性的前提下，大大减小了的系统成本、缩小了系统的体积、降低了系统的功耗。相对于需要PC机作为上位机的雕刻系统，本环形雕刻系统可以省去购买PC机的费用，所以降低了成本；减少了一台PC机的耗能，所以功耗也降低了 ；步进电机是靠ARM处理器发出脉冲的频率和个数来进行工作的，步进电机接收到的脉冲频率越高，其运动速度就越快，调节步进电机的等角度恒力矩细分(即一个脉冲作用下，步进电机旋转的角度)，使之旋转相同的角度需要的脉冲个数越多，则整个雕刻系统的雕刻精度就越高，由于ARM处理器的工作频率高，则可以同时满足高雕刻精度和高雕刻速度的要求；由于采用了触摸屏作为人机交互界面，用户只需在触摸屏上输入要雕刻的文字或者图形，然后就可以雕刻出文字或者图形，所以具有操作简单、智能控制的特点。本技术设计了独特的打印头高度调节机构(包括微调和粗调机构)以灵活调节打印头的高度，以及设计了全新的基于电磁铁并带有复位弹簧和滚珠槽的打印头，以更适应于手镯、戒指等环形物件的雕刻。附图说明图1是本技术的系统方框图。图2是软件流程图。图3是本技术的整体结构示意图。图4是本技术的打印头部分结构示意图。图5是本技术的钻石针部分结构示意图。图6a为外圈雕刻示意图；图6b为内圈雕刻示意图；图7是本技术的横向步进电机传动部分结构示意图。标号说明1 触摸屏，2 旋转步进电机旋转轴，3 旋转卡盘，4 高度调节机构，5 固定架，6 底座，7 打印头，8 横向步进电机，9 横向步进电机传动盒，10 旋转步进电机， 11 旋转步进电机传动盒；21 旋钮，22 调节机构固定架，23 导轨，24 第一滑块，25 拐形手柄，6 第二滑块，27 钻石针，28 丝杠；29 连接柱。31 高频电磁铁，32 高频电磁铁电源线，33 高频电磁铁固定架，34 打印头保护外壳，35 高频电磁铁敲击头，36 滚珠，38 滚珠槽，39 钻石针固定架，40 弹簧；41 电机轴连接器，42 横向步进电机连接板，46 第1横向步进电机外壳板，48 第2横向步进电机外壳板，49 第3横向步进电机外壳板，50 第4横向步进电机外壳板，43、横向丝杠，44 第一光滑导轨、45 滑块，47 第二光滑导轨。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明实施例1 下面以戒指或手镯为例说明本技术的结构和工作过程一、系统实现1.总体设计图1中描述了系统的构成，系统以ARM处理器为控制核心，以触摸屏为人机交互界面，SD存储卡或者U盘作为外部存储器，通过触摸屏上的软键盘输入文字和手动绘制图形， 也可以从SD存储卡或者U盘上读取已经存在的文本文档和图形文件，最后通过ARM处理器来精确控制步进电机以及高频电磁阀的工作，从而达到在戒指或者手镯上雕刻出精美文字或图形的目的。2.电源设计系统各模块由开关电源供电，供电电压分别有直流5V、直流MV，其中直流24V是高频电磁阀和步进电机驱动器的工作电压，直流5V电压给以ARM处理器为控制核心的ARM 控制板供电。3.人机交互设计采用触摸屏，兼有了输入和输出的功能。4.存储器设计为了满足需要，系统配置了 NAND存储器和SDRAM存储器，同时设计了 SD存储卡接口以及USB接口。5、机械传动部分设计如图3所示，由横向步进电机和横向步进电机传动盒构成系统的横向传动机构， 带动戒指或手镯做左右的横向运动；由旋转步进电机、旋转步进电机传动盒、旋转步进电机旋转轴及旋转卡盘构成系统的纵向传动机构，带动戒指或者手镯做前后的旋转运动；由打印头、高度调节机构和固定架构成打印头传动机构，以使打印头能上下运动，以便调整打印头相对戒指或者手镯的竖直位置。如图4所示，要调整钻石针的竖直位置，分为微调和粗调两种微调通过用手旋转旋钮，再由旋钮带动带螺纹的丝杆旋转，第二滑块与带螺纹的丝杆通过螺纹相连接，第一滑块通过带滚珠的轴承与带螺纹的丝杆相连，在两根光滑导轨的固定下，可使两个滑块做上下运动，由于钻石针是固定在第一滑块上的，所以在第一滑块的带动下，钻石针就可以做上下运动。若要粗调打印头的竖直位置，可以下按或者上拉拐形手柄；第一滑块与第二滑块通过连接柱连接，第一滑块套装在连本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种便携式环形物件雕刻系统，其特征在于，包括横向进给机构、用于使环形物件旋转的旋转驱动机构、用于实施雕刻作业的雕刻执行机构以及控制模块；横向进给机构由横向步进电机驱动；旋转驱动机构设置在横向进给机构上，旋转驱动机构由旋转步进电机驱动，旋转驱动机构的旋转轴的端部设有用于夹持环形物件的卡盘；雕刻执行机构包括固定架、高度调节机构和基于高频电磁铁的打印头；固定架上设有高度调节机构，打印头的最下端设有钻石针或金刚沙针，打印头设置在高度调节机构上；控制模块中设有微处理器，微处理器的输出端连接高频电磁铁的控制端、旋转步进电机的控制端以及横向步进电机的控制端；控制模块中具有显示器和存储待雕刻的文字或图形的存储单元，显示器和存储单元均与微处理器相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹润民，王勋志，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：实用新型
国别省市：43