一種基于工業(yè)4.0的智能激光雕刻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于工業(yè)4.0的智能激光雕刻系統(tǒng)，涉及激光雕刻設(shè)備。設(shè)有用戶模塊、通信模塊、電氣控制模塊和機(jī)械模塊；所述用戶模塊設(shè)有手機(jī)客戶端和ERP管理系統(tǒng)；所述ERP管理系統(tǒng)連入互聯(lián)網(wǎng)，與云服務(wù)器保持實(shí)時(shí)連接；通信模塊同時(shí)連接用戶模塊與電氣控制模塊，通信模塊設(shè)有云服務(wù)器和3G路由器；所述電氣控制模塊連接至機(jī)械模塊，電氣控制模塊設(shè)有PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和HMI觸摸屏；所述機(jī)械模塊設(shè)有入庫(kù)區(qū)、線性模組、直線導(dǎo)軌、加工工位、真空吸盤、激光器、出庫(kù)區(qū)和負(fù)載底座?？砂葱枨蠖ㄖ苽€(gè)性產(chǎn)品，付款下單直至加工完成無(wú)需人工操作，生產(chǎn)效率高；可更全面實(shí)時(shí)監(jiān)控加工狀態(tài)；移動(dòng)精度高，可雕面積更大，有益于增加產(chǎn)品的美感。
【專利說(shuō)明】
一種基于工業(yè)4.0的智能激光雕刻系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及激光雕刻設(shè)備，尤其是涉及一種基于工業(yè)4.0的智能激光雕刻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入傳統(tǒng)行業(yè)，不是跨界的資源掠奪，而是融合的利益分享?！肮I(yè)4.0”是互聯(lián)網(wǎng)改造傳統(tǒng)制造業(yè)的核心，也是制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)思維的重要體現(xiàn)。因此，在數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的全球大環(huán)境下，“工業(yè)4.0”與互聯(lián)網(wǎng)+的碰撞，將明確傳統(tǒng)制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方向，更好地幫助傳統(tǒng)制造業(yè)借助移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)和供應(yīng)鏈，減少原材料用量和環(huán)境負(fù)荷，從而滿足未來(lái)市場(chǎng)更快速、更個(gè)性化的需求響應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)更低的制造成本。而現(xiàn)今的激光雕刻制造業(yè)，普遍存在如下缺點(diǎn):1.不具備定制化生產(chǎn)能力;2.耗費(fèi)太多人力;3.生產(chǎn)狀態(tài)不易實(shí)時(shí)掌握。
[0003]中國(guó)專利CN202183030公開一種激光切割機(jī)智能化數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有激光切割工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)管理所述激光切割機(jī)智能化計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的所有程序文件、機(jī)床狀態(tài)、用戶程序和加工狀態(tài)數(shù)據(jù)。但該系統(tǒng)目的在于改進(jìn)加工過(guò)程中的數(shù)據(jù)反饋處理，不具備存儲(chǔ)管理用戶信息及訂單信息的功能。而且數(shù)據(jù)庫(kù)建立在本地工業(yè)計(jì)算機(jī)上，面臨著一定的現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供完全自動(dòng)化、滿足用戶個(gè)性化需求并且數(shù)據(jù)交互高效穩(wěn)定的一種基于工業(yè)4.0的智能激光雕刻系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明設(shè)有用戶模塊、通信模塊、電氣控制模塊和機(jī)械模塊；
[0006]所述用戶模塊設(shè)有手機(jī)客戶端和ERP管理系統(tǒng)；
[0007]所述手機(jī)客戶端用于提供預(yù)先設(shè)置的雕刻圖案供用戶選擇，允許用戶上傳自己的圖案、輸入一串英文字符串、選擇特定的原料顏色，并且具有在線支付和在線查詢功能，用戶先填寫必要個(gè)人信息，然后付款下單后，可用的用戶信息、圖案編號(hào)、原料顏色、英文字符串和用戶上傳的圖案文件將通過(guò)Php或java傳入通信模塊中的云服務(wù)器，下單后，用戶根據(jù)訂單號(hào)隨時(shí)在線查詢訂單當(dāng)前狀態(tài)；
[0008]所述ERP管理系統(tǒng)連入互聯(lián)網(wǎng)，與云服務(wù)器保持實(shí)時(shí)連接，獲取用戶信息、訂單信息以及加工狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)界面上；
[0009]所述通信模塊同時(shí)連接用戶模塊與電氣控制模塊，通信模塊設(shè)有云服務(wù)器和3G路由器，云服務(wù)器具有用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)、加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)處理程序；
[0010]數(shù)據(jù)處理程序接收用戶模塊的用戶信息和訂單信息，同時(shí)實(shí)時(shí)讀取電氣控制模塊的運(yùn)行狀態(tài)，更新用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)和加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù);對(duì)于用戶自行上傳的圖案，數(shù)據(jù)處理程序?qū)D案處理成G代碼文件，存入訂單數(shù)據(jù)庫(kù)；下發(fā)訂單時(shí)，數(shù)據(jù)處理程序首先確定此時(shí)機(jī)械模塊是否空閑，若機(jī)械模塊空閑，則數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒖捎玫膱D案編號(hào)、原料顏色、英文字符串和G代碼文件轉(zhuǎn)化為電氣控制模塊可讀取的串口報(bào)文，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至3G路由器，同時(shí)在訂單數(shù)據(jù)庫(kù)中修改訂單當(dāng)前狀態(tài)；
[0011]所述3G路由器用于實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器與電氣控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，其內(nèi)置封裝與解封裝TCP/IP報(bào)文的程序，3G路由器內(nèi)插移動(dòng)電話卡，并且配備天線及RS-485串口，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器建立連接，3G路由器解封裝TCP/IP報(bào)文并獲取數(shù)據(jù)后，通過(guò)串口寫入電氣控制模塊，電氣控制模塊向云服務(wù)器反饋數(shù)據(jù)時(shí)，上述數(shù)據(jù)處理過(guò)程則相反；
[0012]所述電氣控制模塊連接至機(jī)械模塊，電氣控制模塊設(shè)有PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和HMI觸摸屏；
[0013]所述PLC控制器內(nèi)置運(yùn)動(dòng)控制模塊，PLC控制器接收3G路由器的串口報(bào)文產(chǎn)生特定指令，將結(jié)果以串口報(bào)文形式反饋給云服務(wù)器，隨即開始加工任務(wù)；
[0014]所述HMI觸摸屏通過(guò)RS-232串口與PLC控制器相連；
[0015]所述機(jī)械模塊設(shè)有入庫(kù)區(qū)、線性模組、直線導(dǎo)軌、加工工位、真空吸盤、激光器、出庫(kù)區(qū)和負(fù)載底座；
[0016]所述入庫(kù)區(qū)設(shè)有三個(gè)原料口，每個(gè)原料口設(shè)有一個(gè)光電傳感器和一個(gè)推進(jìn)氣缸，根據(jù)用戶所選的原料顏色，推進(jìn)氣缸推出對(duì)應(yīng)的原料；
[0017]所述線性模組搭建在X，Y兩個(gè)方向上，每個(gè)方向均由一個(gè)單軸機(jī)器人與一個(gè)伺服電機(jī)連接組成，每個(gè)單軸機(jī)器人上設(shè)有兩個(gè)行程開關(guān)和一個(gè)微型光電傳感器，微型光電傳感器用于標(biāo)定行程原點(diǎn)，X方向單軸機(jī)器人的一端固定在Y方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)上，X方向單軸機(jī)器人的另一端固定在直線導(dǎo)軌的滑臺(tái)上，直線導(dǎo)軌用于平衡線性模組的重心，避免運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)；
[0018]所述加工工位包括雙軸氣缸、夾緊氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸和加工平面，夾緊氣缸夾取原料，配合加工平面使原料處于水平，夾緊氣缸連接旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)原料的水平翻轉(zhuǎn)；
[0019]所述真空吸盤與激光器固定在X方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)的不同位置上，在行程平面內(nèi)自由移動(dòng)，真空吸盤從入庫(kù)區(qū)吸取原料，移到加工工位，待加工完成后再將成品移到出庫(kù)區(qū)，真空吸盤連接至氣缸實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，激光器連接至PLC控制器的輸出端；
[0020]所述出庫(kù)區(qū)是鋁制三角形軌道，出庫(kù)區(qū)固定在負(fù)載底座的邊緣；
[0021 ]所述負(fù)載底座為矩形鐵板，承載機(jī)械模塊的其他部件，采用多螺紋孔設(shè)計(jì)，根據(jù)原料大小調(diào)整加工工位和出庫(kù)區(qū)的物理位置。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:由于用戶模塊與通信模塊均接入互聯(lián)網(wǎng)，因此可通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，用戶可按照自己需求定制個(gè)性產(chǎn)品，付款下單直至加工完成無(wú)需人工操作，不僅極大地提高了銷售生產(chǎn)效率，還減少了大量人力成本；由于云服務(wù)器遠(yuǎn)離工廠，不僅安全存儲(chǔ)重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，而且避免了現(xiàn)場(chǎng)斷電、資料竊取和人為破壞等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況，真正意義上成為了設(shè)備的數(shù)據(jù)中樞；由于云服務(wù)器可通過(guò)3G路由器遠(yuǎn)程讀寫PLC控制器，因此配合傳感器與執(zhí)行器，本發(fā)明可更全面地實(shí)時(shí)監(jiān)控加工狀態(tài)；由于ERP管理系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，因此在地點(diǎn)上變得更加靈活；由于線性模組選用了單軸機(jī)器人及伺服電機(jī)，加工工位配備了旋轉(zhuǎn)氣缸，因此不僅移動(dòng)精度比普通激光雕刻機(jī)高很多，而且可雕面積更大，有益于增加產(chǎn)品的美感。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備架構(gòu)圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的整體機(jī)械圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的機(jī)械模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的加工工位細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0028]參見圖1?4，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有用戶模塊1、通信模塊2、電氣控制模塊3和機(jī)械模塊4;
[0029]所述用戶模塊I設(shè)有手機(jī)客戶端11和ERP管理系統(tǒng)12;
[0030]所述手機(jī)客戶端11為展示產(chǎn)品的網(wǎng)頁(yè)或移動(dòng)應(yīng)用，用于提供預(yù)先設(shè)置的雕刻圖案供用戶選擇，允許用戶上傳自己的圖案、輸入一串英文字符串、選擇特定的原料顏色，并且具有在線支付和在線查詢功能，首先提示用戶輸入必要個(gè)人信息，用戶選購(gòu)圖案或上傳圖案、選擇原料顏色并輸入英文字符串后，該模塊獲取用戶信息及訂單信息以向用戶確認(rèn)，用戶確認(rèn)訂單并付款后，可用的用戶信息、圖案編號(hào)、原料顏色、英文字符串和用戶上傳的圖案文件將通過(guò)Php或java傳入通信模塊2。下單后，用戶可通過(guò)根據(jù)訂單號(hào)查詢訂單加工狀態(tài)與物流狀態(tài)。
[0031]所述ERP管理系統(tǒng)12連入互聯(lián)網(wǎng)，與云服務(wù)器保持實(shí)時(shí)連接，獲取用戶信息、訂單信息以及加工狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)界面上；
[0032]所述通信模塊2同時(shí)連接用戶模塊I與電氣控制模塊3，通信模塊2設(shè)有云服務(wù)器21和3G路由器22，云服務(wù)器21具有用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)、加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)處理程序;
[0033]數(shù)據(jù)處理程序接收用戶模塊I的用戶信息和訂單信息，同時(shí)實(shí)時(shí)讀取電氣控制模塊3的運(yùn)行狀態(tài)，更新用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)和加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù);對(duì)于用戶自行上傳的圖案，數(shù)據(jù)處理程序?qū)D案處理成G代碼文件，存入訂單數(shù)據(jù)庫(kù);下發(fā)訂單時(shí)，數(shù)據(jù)處理程序首先確定此時(shí)機(jī)械模塊是否空閑，若機(jī)械模塊空閑，則數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒖捎玫膱D案編號(hào)、原料顏色、英文字符串和G代碼文件轉(zhuǎn)化為電氣控制模塊可讀取的串口報(bào)文，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至3G路由器22，同時(shí)在訂單數(shù)據(jù)庫(kù)中修改訂單當(dāng)前狀態(tài)；
[0034]所述3G路由器22用于實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器21與電氣控制模塊3之間的數(shù)據(jù)傳遞，其內(nèi)置封裝與解封裝TCP/IP報(bào)文的程序，3G路由器22內(nèi)插移動(dòng)電話卡，并且配備天線及RS-485串口，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器21建立連接，3G路由器22解封裝TCP/IP報(bào)文并獲取數(shù)據(jù)后，通過(guò)串口寫入電氣控制模塊3，電氣控制模塊3向云服務(wù)器22反饋數(shù)據(jù)時(shí)，上述數(shù)據(jù)處理過(guò)程則相反；
[0035]所述電氣控制模塊3連接至機(jī)械模塊4，電氣控制模塊3設(shè)有PLC控制器31、伺服驅(qū)動(dòng)器32和HMI觸摸屏33;
[0036]所述PLC控制器31內(nèi)置運(yùn)動(dòng)控制模塊，PLC控制器31接收3G路由器22的串口報(bào)文產(chǎn)生特定指令，將結(jié)果以串口報(bào)文形式反饋給云服務(wù)器21，隨即開始加工任務(wù)。
[0037]所述HMI觸摸屏33通過(guò)RS-232串口與PLC控制器31相連。
[0038]在圖2中，標(biāo)記5為鋁型材框架及亞克力板，6為散熱風(fēng)扇。
[0039]所述機(jī)械模塊4設(shè)有入庫(kù)區(qū)41、線性模組42、直線導(dǎo)軌43、加工工位44、真空吸盤45、激光器46、出庫(kù)區(qū)47和負(fù)載底座48;
[0040]所述入庫(kù)區(qū)41設(shè)有三個(gè)原料口，每個(gè)原料口設(shè)有一個(gè)光電傳感器和一個(gè)推進(jìn)氣缸，根據(jù)用戶所選的原料顏色，推進(jìn)氣缸推出對(duì)應(yīng)的原料；
[0041 ]所述線性模組42搭建在X，Y兩個(gè)方向上，每個(gè)方向均由一個(gè)單軸機(jī)器人與一個(gè)伺服電機(jī)連接組成，每個(gè)單軸機(jī)器人上設(shè)有兩個(gè)行程開關(guān)和一個(gè)微型光電傳感器，微型光電傳感器用于標(biāo)定行程原點(diǎn)，X方向單軸機(jī)器人的一端固定在Y方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)上，X方向單軸機(jī)器人的另一端固定在直線導(dǎo)軌43的滑臺(tái)上，直線導(dǎo)軌43用于平衡線性模組42的重心，避免運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)；
[0042]所述加工工位44包括雙軸氣缸441、夾緊氣缸442、旋轉(zhuǎn)氣缸443和加工平面444，夾緊氣缸442夾取原料，配合加工平面使原料處于水平，夾緊氣缸442連接旋轉(zhuǎn)氣缸443實(shí)現(xiàn)對(duì)原料的水平翻轉(zhuǎn)；
[0043]所述真空吸盤45與激光器46固定在X方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)的不同位置上，在行程平面內(nèi)自由移動(dòng)，真空吸盤從入庫(kù)區(qū)吸取原料，移到加工工位，待加工完成后再將成品移到出庫(kù)區(qū)，真空吸盤連接至氣缸實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，激光器連接至PLC控制器的輸出端；
[0044]所述出庫(kù)區(qū)47是鋁制三角形軌道，出庫(kù)區(qū)47固定在負(fù)載底座48的邊緣；
[0045]所述負(fù)載底座48為矩形鐵板，承載機(jī)械模塊4的其他部件，采用多螺紋孔設(shè)計(jì)，根據(jù)原料大小調(diào)整加工工位和出庫(kù)區(qū)的物理位置。
[0046]通信模塊2同時(shí)連接用戶模塊與電氣控制模塊，其包括云服務(wù)器21與3G路由器22，云服務(wù)器21具有用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)、加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)處理程序，所述數(shù)據(jù)處理程序接收用戶模塊傳入的用戶信息和訂單信息，同時(shí)實(shí)時(shí)讀取電氣控制模塊3的運(yùn)行狀態(tài)，更新用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)和加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù);對(duì)于用戶自行上傳的圖案，數(shù)據(jù)處理程序?qū)D案進(jìn)行平滑濾波和二值化處理，將二值圖像處理成G代碼文件，存入訂單數(shù)據(jù)庫(kù)；下發(fā)訂單時(shí)，數(shù)據(jù)處理程序首先確定此時(shí)機(jī)械模塊4是否空閑，若機(jī)械模塊4空閑，則數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒖捎玫膱D案編號(hào)、原料顏色、英文字符串和G代碼文件轉(zhuǎn)化為電氣控制模塊可讀取的串口報(bào)文，由服務(wù)器底層封裝成TCP/IP報(bào)文，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至3G路由器22，同時(shí)在訂單數(shù)據(jù)庫(kù)中修改訂單狀態(tài)為“正在加工”。
[0047]3G路由器22內(nèi)插移動(dòng)電話卡，內(nèi)置封裝與解封裝TCP/IP報(bào)文的程序，并且配備天線及RS-485串口。3G路由器22通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器21建立連接，通過(guò)RS-485串口與電氣控制模塊3建立連接。云服務(wù)器21發(fā)送的TCP/IP報(bào)文中數(shù)據(jù)段為串口報(bào)文，因此TCP/IP報(bào)文由天線進(jìn)入3G路由器22后，經(jīng)解封獲得數(shù)據(jù)段的串口報(bào)文，從RS-485串口輸入電氣控制模塊3。反過(guò)來(lái)，電氣控制模塊3輸入3G路由器22的串口報(bào)文將被封裝為TCP/IP報(bào)文，由天線發(fā)往云服務(wù)器21。
[0048]控制模塊3包括PLC控制器31、伺服驅(qū)動(dòng)器32和HMI觸摸屏331LC控制器內(nèi)置運(yùn)動(dòng)控制模塊，PLC控制器根據(jù)3G路由器傳入的不同串口報(bào)文執(zhí)行讀寄存器或?qū)懠拇嫫髅?。在本例中，PLC控制器將圖案編號(hào)、原料顏色、英文字符串和G代碼寫入不同的寄存器中。隨后開始執(zhí)行加工任務(wù)，PLC控制器31讀取各傳感器的值，控制執(zhí)行器通斷，其中的運(yùn)動(dòng)控制模塊通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0049]所述HMI觸摸屏通過(guò)RS-232串口與PLC控制器連接，通過(guò)對(duì)觸摸屏編程，實(shí)現(xiàn)其現(xiàn)場(chǎng)控制的功能。
[0050]機(jī)械模塊4包括入庫(kù)區(qū)41、線性模組42、直線導(dǎo)軌43、加工工位44、真空吸盤45、激光器46、出庫(kù)區(qū)47和負(fù)載底座48。
[0051]本實(shí)施例中優(yōu)選的被雕原料是長(zhǎng)寬厚分別為6cm，6cm和Icm的木片，并且設(shè)計(jì)有紅黃藍(lán)三種顏色，因此入庫(kù)區(qū)41具有三個(gè)原料口，每個(gè)原料口設(shè)有一個(gè)光電傳感器和一個(gè)推進(jìn)氣缸，根據(jù)用戶所選的原料顏色，推進(jìn)氣缸推出對(duì)應(yīng)的原料，光電傳感器用于檢測(cè)原料是否不足。
[0052]線性模組42搭建在X,Y兩個(gè)方向上，每個(gè)方向均由一個(gè)單軸機(jī)器人與一個(gè)伺服電機(jī)連接組成，伺服電機(jī)與單軸機(jī)器人內(nèi)的滾珠絲杠緊密連接，滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)滑臺(tái)做線性運(yùn)動(dòng)。每個(gè)單軸機(jī)器人上設(shè)有兩個(gè)行程開關(guān)和一個(gè)微型光電傳感器，微型光電傳感器用于標(biāo)定行程原點(diǎn)，X方向單軸機(jī)器人的一端固定在Y方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)上，另一端固定在直線導(dǎo)軌43的滑臺(tái)上，直線導(dǎo)軌43用于平衡線性模組的重心，避免運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)。
[0053]真空吸盤45與激光器46固定在X方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)的不同位置上，在行程平面內(nèi)自由移動(dòng)，真空吸盤45從入庫(kù)區(qū)41吸取原料，移到加工工位44，待加工完成后再將成品移到出庫(kù)區(qū)47，真空吸盤45連接至氣缸實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，激光器46由PLC控制器31的輸出端控制通斷。
[0054]加工工位44包括雙軸氣缸441、夾緊氣缸442、旋轉(zhuǎn)氣缸443及加工平面444。
[0055]真空吸盤45將木片移送至加工工位44后，加工平面444被雙軸氣缸441推到加工位置，上表面托放木片，夾緊氣缸442在兩側(cè)夾緊木片，激光器46在木片正面完成圖案雕刻后，雙軸氣缸441向后拉回加工平面444，然后旋轉(zhuǎn)氣缸443帶動(dòng)夾緊氣缸441水平旋轉(zhuǎn)180度，雙軸氣缸441再次推進(jìn)加工平面444，使其上表面托放木片，激光器46隨即開始雕刻反面英文字符串。
[0056]加工過(guò)程中，傳感器與執(zhí)行器的狀態(tài)均反映在PLC控制器的寄存器中，因此云服務(wù)器21上的數(shù)據(jù)處理程序通過(guò)發(fā)送“讀寄存器”的串口報(bào)文，可實(shí)時(shí)獲取加工狀態(tài)信息并更新加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可在手機(jī)客戶端11隨時(shí)查詢產(chǎn)品加工狀態(tài)。
[0057]當(dāng)加工任務(wù)全部完成時(shí)，真空吸盤45吸取木片，移送至出庫(kù)區(qū)47。隨后產(chǎn)品通過(guò)快遞方式發(fā)送給用戶，用戶根據(jù)快遞單號(hào)在手機(jī)客戶端11查詢物流狀態(tài)。
[0058]在整個(gè)銷售生產(chǎn)流程中，ERP管理系統(tǒng)12連入互聯(lián)網(wǎng)，保持與云服務(wù)器21的通信，從用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)和加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取所需信息，通過(guò)編程轉(zhuǎn)化為直觀的數(shù)據(jù)顯示在上位機(jī)界面上，工廠管理層可通過(guò)ERP管理系統(tǒng)12實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息和訂單信息的動(dòng)態(tài)管理，以及對(duì)加工狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0059]所述用戶模塊具有面向用戶與面向工廠的兩部分，用戶能夠定制產(chǎn)品的加工信息并將訂單信息傳入通信模塊，工廠能夠動(dòng)態(tài)管理用戶信息及訂單信息，并且監(jiān)控加工狀態(tài)；所述通信模塊同時(shí)連接用戶模塊與電氣控制模塊，其實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的管理、對(duì)加工圖像的軟件處理及對(duì)加工數(shù)據(jù)的發(fā)送，加工數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送至電氣控制模塊;所述電氣控制模塊與機(jī)械模塊連接，其控制機(jī)械模塊自動(dòng)進(jìn)行加工，并實(shí)時(shí)反饋加工狀態(tài)至通信模塊。
[0060]所述用戶模塊包括手機(jī)客戶端與ERP管理系統(tǒng)，手機(jī)客戶端為展示產(chǎn)品的網(wǎng)頁(yè)或移動(dòng)應(yīng)用，并且提供上傳圖案、在線支付和在線查詢功能，ERP管理系統(tǒng)用于工廠對(duì)用戶信息、訂單信息的管理以及對(duì)加工狀態(tài)的監(jiān)控。
[0061]所述通信模塊包括云服務(wù)器和3G路由器，云服務(wù)器中建立數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)用戶信息、訂單信息和加工狀態(tài)信息，對(duì)加工圖像的軟件處理及對(duì)加工數(shù)據(jù)的發(fā)送，3G路由器用于云服務(wù)器與電氣控制模塊間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0062]所述電氣控制模塊包括PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和HMI觸摸屏，其中PLC控制器內(nèi)置運(yùn)動(dòng)控制模塊，根據(jù)訂單信息產(chǎn)生輸出信號(hào)及運(yùn)動(dòng)控制指令，伺服驅(qū)動(dòng)器與PLC控制器相連，根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制指令控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，HMI觸摸屏通過(guò)RS-232串口與PLC控制器建立連接。
[0063]所述機(jī)械模塊包括入庫(kù)區(qū)、線性模組、直線導(dǎo)軌、加工工位、真空吸盤、激光器、出庫(kù)區(qū)和負(fù)載底座，所述入庫(kù)區(qū)具有多個(gè)原料口，根據(jù)用戶定制信息由氣缸推出特定的原料，所述線性模組搭建在X ,Y兩個(gè)方向上，每個(gè)方向均由一個(gè)單軸機(jī)器人與一個(gè)伺服電機(jī)連接組成，X方向單軸機(jī)器人一端固定在Y方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)上，另一端固定在直線導(dǎo)軌的滑臺(tái)上，所述加工工位通過(guò)夾緊氣抓和加工平臺(tái)固定原料，夾緊氣抓配合旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)原料的翻轉(zhuǎn)，所述真空吸盤用于吸取原料，移到加工工位，再將成品移到出庫(kù)區(qū)，所述激光器固定在X方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)上，在行程平面內(nèi)自由移動(dòng)，所述負(fù)載底座采用多螺紋孔設(shè)計(jì)，用于調(diào)整固定機(jī)械零件。
[0064]所述ERP管理系統(tǒng)連入互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)與云服務(wù)器建立遠(yuǎn)程連接以獲取所需數(shù)據(jù)。
[0065]所述手機(jī)客戶端允許用戶上傳自己的圖案、輸入一串英文字符串以及選擇特定的原料顏色，英文字符串與圖案分別雕刻于原料兩面。
[0066]所述3G路由器內(nèi)插移動(dòng)電話卡，并且配備天線和RS-485串口，其通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)器建立連接，內(nèi)置封裝與解封裝TCP/IP報(bào)文的程序，通過(guò)RS-485串口與PLC控制器建立連接。
[0067]本發(fā)明的用戶模塊具有面向用戶與面向工廠的兩部分，用戶能夠定制產(chǎn)品的加工信息并將訂單信息傳入通信模塊，工廠能夠動(dòng)態(tài)管理用戶信息及訂單信息，并且監(jiān)控加工狀態(tài);通信模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的管理、對(duì)加工圖像的軟件處理及對(duì)加工數(shù)據(jù)的發(fā)送，加工數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送至電氣控制模塊;電氣控制模塊獲取加工數(shù)據(jù)，控制機(jī)械模塊自動(dòng)完成入庫(kù)、加工和出庫(kù)的過(guò)程，并實(shí)時(shí)反饋加工狀態(tài)至通信模塊。整套系統(tǒng)滿足了工業(yè)4.0時(shí)代數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理和智能定制的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于工業(yè)4.0的智能激光雕刻系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有用戶模塊、通信模塊、電氣控制模塊和機(jī)械模塊； 所述用戶模塊設(shè)有手機(jī)客戶端和ERP管理系統(tǒng);所述手機(jī)客戶端用于提供預(yù)先設(shè)置的雕刻圖案供用戶選擇;所述ERP管理系統(tǒng)連入互聯(lián)網(wǎng)，與云服務(wù)器保持實(shí)時(shí)連接，獲取用戶信息、訂單信息以及加工狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)界面上； 所述通信模塊同時(shí)連接用戶模塊與電氣控制模塊，通信模塊設(shè)有云服務(wù)器和3G路由器，云服務(wù)器具有用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、訂單數(shù)據(jù)庫(kù)、加工狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)處理程序;所述3G路由器用于實(shí)現(xiàn)云服務(wù)器與電氣控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞； 所述電氣控制模塊連接至機(jī)械模塊，電氣控制模塊設(shè)有PLC控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和HMI觸摸屏;所述PLC控制器內(nèi)置運(yùn)動(dòng)控制模塊，所述HMI觸摸屏通過(guò)RS-232串口與PLC控制器相連； 所述機(jī)械模塊設(shè)有入庫(kù)區(qū)、線性模組、直線導(dǎo)軌、加工工位、真空吸盤、激光器、出庫(kù)區(qū)和負(fù)載底座;所述入庫(kù)區(qū)設(shè)有三個(gè)原料口，每個(gè)原料口設(shè)有一個(gè)光電傳感器和一個(gè)推進(jìn)氣缸，根據(jù)用戶所選的原料顏色，推進(jìn)氣缸推出對(duì)應(yīng)的原料； 所述線性模組搭建在X ,Y兩個(gè)方向上，每個(gè)方向均由一個(gè)單軸機(jī)器人與一個(gè)伺服電機(jī)連接組成，每個(gè)單軸機(jī)器人上設(shè)有兩個(gè)行程開關(guān)和一個(gè)微型光電傳感器，微型光電傳感器用于標(biāo)定行程原點(diǎn)，X方向單軸機(jī)器人的一端固定在Y方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)上，X方向單軸機(jī)器人的另一端固定在直線導(dǎo)軌的滑臺(tái)上，直線導(dǎo)軌用于平衡線性模組的重心，避免運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)； 所述加工工位包括雙軸氣缸、夾緊氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸和加工平面，夾緊氣缸夾取原料，配合加工平面使原料處于水平，夾緊氣缸連接旋轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)對(duì)原料的水平翻轉(zhuǎn)； 所述真空吸盤與激光器固定在X方向單軸機(jī)器人的滑臺(tái)的不同位置上，在行程平面內(nèi)自由移動(dòng)，真空吸盤從入庫(kù)區(qū)吸取原料，移到加工工位，待加工完成后再將成品移到出庫(kù)區(qū)，真空吸盤連接至氣缸實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，激光器連接至PLC控制器的輸出端； 所述出庫(kù)區(qū)固定在負(fù)載底座的邊緣。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK105933449SQ201610493922
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】許英杰, 鄭天宇, 張喆, 林鵬
【申請(qǐng)人】廈門大學(xué)