电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置.pdf

本发明公开了一种电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置，其特征在于：旋转机构分别与Y方向光栅探头、夹紧机构、刀具进退机构、Z方向旋转伺服控制器连接，Y方向光栅探头与光栅脉冲变换及计数采集电路连接，Z方向旋转伺服控制器与旋转编码器连接，旋转编码器与编码器脉冲信号变换放大器连接，编码器脉冲信号变换放大器与Z方向旋转数据采集传送器连接，数据采集电路分别和Z方向旋转数据采集传送器、光栅脉冲变换及计数采集电路、刀具进退机构连接，刀具进退机构与刀具架X方向进给执行机构连接，刀具架X方向进给执行机构与X方向伺服控制器连接，使用本发明后大大提高了制鞋的精密度，提高工作效率，简化了机械结构。

1、  电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置，它主要包括旋转机构、微机，其特征在于：旋转机构分别与Y方向光栅探头、夹紧机构、刀具进退机构、Z方向旋转伺服控制器连接，Y方向光栅探头与光栅脉冲变换及计数采集电路连接，Z方向旋转伺服控制器与旋转编码器连接，旋转编码器与编码器脉冲信号变换放大器连接，编码器脉冲信号变换放大器与Z方向旋转数据采集传送器连接，数据采集电路分别和Z方向旋转数据采集传送器、光栅脉冲变换及计数采集电路、刀具进退机构连接，刀具进退机构与刀具架X方向进给执行机构连接，刀具架X方向进给执行机构与X方向伺服控制器连接，数据采集电路与微机连接，微机与信号脉冲发生电路连接，信号脉冲发生电路与伺服信号放大电路连接，伺服信号放大电路与控制信号分配电路连接，控制信号分配电路分别与Z方向旋转伺服控制器、Y方向伺服控制器、X方向伺服控制器连接，Y方向伺服控制器与刀具进退机构连接。

电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置
技术领域：
本发明涉及电脑数字控制设备的技术领域，具体的说是一种电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置。
背景技术：
在目前我国制鞋行业中，全部都是使用机械靠模法加工生产鞋楦，机械靠模法加工生产鞋楦的缺点有以下几点：1、制楦机离开样楦不能工作，2、同一样楦重复使用时，不可避免地导致样楦变形，使由此加工出来的产品一致性差，3、机械仿形依靠探头与样楦的机械接触，将导致样楦的磨损而影响重复使用时的尺寸精度，4、鞋楦缩放时，靠人工调整鞋楦机的缩放比例，工续繁琐，耗时耗工，对操作者的技术要求很高，5、样楦不用时，需占用大量场地悬挂保存备用，查找较麻烦，保存不当易使样楦变形，6、机械制楦机结构复杂，易出故障，日常维修保养工作量大，7、对新潮时兴(女式尖、扁头)鞋楦，由于样楦机械强度低，难以打制，8、无法对鞋楦的形状进行修改，如需修改，必须手工制作新样楦。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置，它可克服现有技术的一些不足。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置，它主要包括旋转机构、微机，其特征在于：旋转机构分别与Y方向光栅探头、夹紧机构、刀具进退机构、Z方向旋转伺服控制器连接，Y方向光栅探头与光栅脉冲变换及计数采集模块连接，Z方向旋转伺服控制器与旋转编码器连接，旋转编码器与编码器脉冲信号变换放大器连接，编码器脉冲信号变换放大器与Z方向旋转数据采集传送器连接，数据采集电路分别和Z方向旋转数据采集传送器、光栅脉冲变换及计数采集模块、刀具进退机构连接，刀具进退机构与刀具架X方向进给执行机构连接，刀具架X方向进给执行机构与X方向伺服控制器连接，数据采集电路与微机连接，微机与信号脉冲发生电路连接，信号脉冲发生电路与伺服信号放大电路连接，伺服信号放大电路与控制信号分配电路连接，控制信号分配电路分别与Z方向旋转伺服控制器、Y方向伺服控制器、X方向伺服控制器连接，Y方向伺服控制器与刀具进退机构连接。本发明提供了一种电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工地电气控制装置，在使用过程中能够精确地还原样楦的形状，反复刻楦不走样，加工出的产品一致性好，从而确保了产品最关键的质量指标，加工出的产品表面十分平整，铣削纹理刀花整齐光洁，提高了鞋楦的品质，鞋码的缩放采用数字化技术，尺寸精准，与机械式刻楦机的鞋码缩放调整工序相比，新设备在电脑上操作、非常简便，采用了这套电气控制装置后，可以大大简化机械部分的结构，使整机的故障维修率大为降低，可靠性更高，操作界面中文显示，简单清晰，降低了操作人员的劳动强度，刻楦速度即劳动生产率提高30％以上，可以刻制加工机械鞋楦机所不能加工的特殊规格的鞋楦，如尖头、超高跟、特高帮等，机械刻楦机加工时离不开靠模样楦，鞋楦生产单位为存放数千种不同型号、形状的鞋模须占用很大的场地，且查找极为不便。应用这套数字化控制装置后，靠模的三维成像数据存储在计算机内或刻录在光碟中，可以极为方便地查询、检索、调用，节省了大量的场地并提高了企业的笡理水平。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明光栅脉冲变换及计数采集电路和Y方向光栅探头的电路图。
图3为本发明编码器脉冲信号变换放大器和Z方向旋转数据采集传送器的电路图。
图4为本发明控制信号分配电路和伺服信号放大电路的电路图。
图5为本发明X、Y、Z方向伺服控制器和旋转编码器的电路图。
图6为本发明输出控制软件流程图
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
本发明为电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置，它主要包括旋转机构、微机，其特征在于：旋转机构1分别与Y方向光栅探头2、夹紧机构3、刀具进退机构4、Z方向旋转伺服控制器5连接，Y方向光栅探头2与光栅脉冲变换及计数采集电路6连接，Z方向旋转伺服控制器5与旋转编码器7连接，旋转编码器7与编码器脉冲信号变换放大器8连接，编码器脉冲信号变换放大器8与Z方向旋转数据采集传送器9连接，数据采集电路10分别和Z方向旋转数据采集传送器9、光栅脉冲变换及计数采集电路6、刀具进退机构4连接，刀具进退机构4与刀具架X方向进给执行机构11连接，刀具架X方向进给执行机构11与X方向伺服控制器12连接，数据采集电路10与微机13连接，微机13与信号脉冲发生电路14连接，信号脉冲发生电路14与伺服信号放大电路15连接，伺服信号放大电路15与控制信号分配电路16连接，控制信号分配电路16分别与Z方向旋转伺服控制器5、Y方向伺服控制器17、X方向伺服控制器12连接，Y方向伺服控制器17与刀具进退机构4连接。
这套电脑仿型制楦机的三维数据采集及仿形加工的电气控制装置是由中央电脑、信号转换电路、X、Y、Z三轴数据闭环控制系统、坐标精确定位计数装置、X、Y、Z三轴数字化走刀驱动装置、智能化交流伺服电机执行器组成，其中中央电脑通过各电器接口电路实时地将X、Y、Z三轴上传感器的信号变换成数字信号，存储到机内三维数组中，X轴方向上的坐标由交流伺服电机所走的脉冲数来记录其瞬间位置坐标，Y轴方向上的坐标由读入的光栅尺的数据来记录其瞬间的位置坐标，Z轴方向上的坐标由数字编码器所发出的脉冲数来记录其瞬间的角度坐标。通过相应的软件处理，勾画出实际样楦的三维坐标图形，再运用CAD技术绘制出刀具实际加工的轨迹图，根据该轨迹图向电气执行机构发出加工指令，信号转换电路及坐标精确定位计数装置对各轴上的状态信号进行变换处理，滤去不规则的杂波，对其作还原处理，从而将各坐标的精确定位信号送入计算机系统，X、Y、Z三轴数字闭环控制系统是将计算机绘制出的刀具实际加工轨迹图变换成可供执行机构操作的数据指令，该数据指令经过上述电气系统后，已成为弱电指令脉冲，且该簇指令脉冲已调制成与执行机构相匹配的信号，数字化走刀驱动装置是对三轴闭环控制系统产生的弱电指令脉冲进行功率驱动，使之可以直接送入智能伺服交流电机，依照计算机送出的刀具加工轨迹图指挥各台交流伺服电机的动作节拍，智能交流伺服电机是近年来发展起来的新型可控电机，电机的控制器带有计算机智能化功能，其动态响应快、定位精确。在本套电气控制装置中，选用日本全进口交流伺服电机，确保了高速、高精度控制的实现。
在本发明具体实施中，先进行初始化程序，一旦收到Z轴位置的脉冲起点，即向X轴执行电机发出与Z轴频率相应的脉冲指令，将Y轴光栅脉冲计数译码转换成长度信号并储存到相应数组单元，并将X轴上发出的脉冲数译码转换成位置信号并存储到相应的数组单元，利用Z轴2500点编码器间隔，逐点对相邻数据比较判别有否不规则坏点，显示相应的坏点位置及图标，微机会提示操作员是否要进行修改，操作员可选择删除该数组，或是键入文件名称后予以存储，再根据操作员的要求对不合理的数据进行不同程度的处理以及修正，并输出结果。
本发明的配套程序在运行初会提示操作员键入欲打制鞋楦的文件名，在操作员键入相应鞋样的文件名后，电脑会调出该文件名的三维数组，并勾画出立体图形，然后在屏幕上显示，在得到操作员确定后进行原码打制，若操作员认为需要进行缩放打制，可按需要键入缩放尺寸，电脑在进行一系列内部运算后会在显示屏上勾画出经缩放后的立体图形，这时操作员可以根据需要点击设置打制的速度，电脑会由打制速度计算出Z轴脉冲的时间间隔并计算出X、Y轴上对应的脉冲数，并根据传动机构的变速比计算出X、Y、Y轴控制脉冲在每一个Z轴分隔脉冲间隙中的频率，再根据切削刀具的尺寸将X、Y、Z轴上的数据折算到实际切削时的轨迹，再利用数控插补原理计算需在各轴上的实际走刀量，程序检测系统是否有启动信号，然后依据设定的打制速度启动Z轴驱动电机，程序判断Z轴起点是否有脉冲信号，然后在每一个n＝0～n-1时向信号发生模块发出f(Xn)、f(Yn)指令控制信号，这些控制信号经各信号驱动、控制电机转换成进刀量，之后系统会将实际进刀量与各轴指令控制信号进行比较、检测，判断进刀数是否在规定时间内发出，如得出结果为否，可及时进行相应的补偿，系统在得到加工完成信号后，X、Y、Z轴执行机构会自动复位，接着打开防护门，系统提示是否需要重新复制，如结果为是，系统将重新关闭防护门，处于待命状态，如结果为否系统会提示是否结束整个程序，在得到确认信息后结束程序运行。