一种三维识别路径示教的自动镶石设备及控制方法

本发明涉及饰品加工蜡镶，具体为一种三维识别路径示教的自动镶石设备及控制方法。

背景技术：

1、目前饰品行业越发繁荣，对于镶石饰品的需求量也是日渐增加。镶石饰品加工行业目前广泛采用蜡镶手法将宝石镶嵌在工件中。

2、随着自动化程度的提高，自动镶石设备经历了多次迭代，目前市场上已出现立体饰品镶石设备，能够对工件进行快速镶石，加工效率是人工的3-4倍，但市面上的立体镶石设备普遍采用人工用定位针手动示教的方式生成加工路径，且由于机械安装的微小偏差，同一产品在不同设备上都需要重新示教，损伤了操作人员的视力，也严重降低了设备利用率，影响了设备的生产效益。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三维识别路径示教的自动镶石设备及控制方法，以解决上述背景技术提出的对于市面上的立体镶石设备普遍采用人工用定位针手动示教的方式生成加工路径，且由于机械安装的微小偏差，同一产品在不同设备上都需要重新示教，损伤了操作人员的视力，也严重降低了设备利用率，影响了设备的生产效益的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维识别路径示教的自动镶石设备，包括自动镶石机本体，所述自动镶石机本体包括钻石吸放头、直线驱动器、钻石料盘和底座，所述钻石吸放头安装在直线驱动器的输出端，所述直线驱动器安装在底座的顶面，所述钻石料盘安装在底座的顶面，所述直线驱动器的一端固定连接有固定架，所述固定架的一端安装有三维扫描头，所述底座的一侧设置有工件托板，所述工件托板的顶面固定连接有工件固定座，所述三维扫描头设置在工件固定座的上方。

3、优选的，所述底座的一侧设置有支撑架，所述支撑架的一端安装有第一伺服电机，所述支撑架的内部转动连接有丝杆，所述丝杆的一端与第一伺服电机的输出轴端固定连接。

4、优选的，所述支撑架的顶面活动连接有移动板，所述移动板的底端螺纹套接在丝杆的外壁，所述移动板的顶面固定连接有支撑板。

5、优选的，所述支撑板的外壁安装有第二伺服电机，所述支撑板的另一侧与工件托板的一端转动连接。

6、优选的，所述第二伺服电机的输出轴端与工件托板的一端之间传动连接有同步带轮组件。

7、一种三维识别路径示教的自动镶石设备控制方法，包括以下步骤：

8、s1、将工件安装固定在工件固定座上，利用三维扫描及识别模块通过三维扫描头采集工件尺寸数据，建立工件的三维模型，通过识别工件上的待加工点生成加工路径；

9、s2、通过标定模块获取自动镶石机本体的装配参数，由数据层下发运动模式指令，控制层根据运动模式调用相关控制指令完成相应的取钻和放钻运动动作，进行镶石加工；

10、s3、在镶石加工中，利用钻石吸放头上传感器检测吸嘴是否存在钻石信号，结合错误检测模块对加工结果进行检测，判断是否存在加工异常，并将异常情况发送给数据层进行分析处理并在表现层显示；

11、s4、利用监视层监测加工中的异常情况，建立异常情况分析库，对不同场景下的设备异常问题按照严重程度进行分级，设置不同的重要性函数；

12、s5、根据异常情况的发生频率进行快速处理并进行跟踪检验。

13、优选的，在步骤s1中，所述生成加工路径中，使用三维扫描生成的立体模型或者立体模型有破损不易采用三维识别的情况，可通过在工件模型中填充虚拟宝石模型，获取待加工点坐标。

14、优选的，在步骤s3中，所述检测吸嘴是否存在钻石信号中，若已经镶石的吸嘴仍存在钻石信号，则判定三维扫描及识别模块生成的加工路径有误，继而通过校准模块进行参数补偿。

15、优选的，在步骤s4中，所述监视层发现异常情况时，由数据层按照分级进行第一次后续处理并累计异常值，当异常情况多次触发导致异常指标累计达到设定值时，进行第二次整机检验。

16、优选的，所述异常情况触发：当数据层接收到异常情况数据，通过检索异常情况分析库获取异常等级x及其重要性函数ux(t)，当异常指标y超出设定值时，由表现层提示用户进行整机检验，异常指标y的计算公式如下：

17、

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明中，通过引入三维扫描及识别模块采集工件尺寸数据，建立工件的三维模型，通过识别工件上的待加工点生成加工路径，代替人工进行示教，大大加快了示教效率；通过错误检测模块、校准模块进行负反馈调节，对生成的加工路径进行检测及校准，增加了使用三维扫描自动生成路径的准确度；通过设立异常情况分析库及其重要性函数，快速处理异常情况并进行跟踪检验，提高了设备的稳定性降低维护成本。

技术特征：

1.一种三维识别路径示教的自动镶石设备，包括自动镶石机本体(1)，其特征在于：所述自动镶石机本体(1)包括钻石吸放头(11)、直线驱动器(12)、钻石料盘(13)和底座(14)，所述钻石吸放头(11)安装在直线驱动器(12)的输出端，所述直线驱动器(12)安装在底座(14)的顶面，所述钻石料盘(13)安装在底座(14)的顶面，所述直线驱动器(12)的一端固定连接有固定架(2)，所述固定架(2)的一端安装有三维扫描头(21)，所述底座(14)的一侧设置有工件托板(32)，所述工件托板(32)的顶面固定连接有工件固定座(36)，所述三维扫描头(21)设置在工件固定座(36)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备，其特征在于：所述底座(14)的一侧设置有支撑架(3)，所述支撑架(3)的一端安装有第一伺服电机(33)，所述支撑架(3)的内部转动连接有丝杆(34)，所述丝杆(34)的一端与第一伺服电机(33)的输出轴端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备，其特征在于：所述支撑架(3)的顶面活动连接有移动板(31)，所述移动板(31)的底端螺纹套接在丝杆(34)的外壁，所述移动板(31)的顶面固定连接有支撑板(35)。

4.根据权利要求3所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备，其特征在于：所述支撑板(35)的外壁安装有第二伺服电机(37)，所述支撑板(35)的另一侧与工件托板(32)的一端转动连接。

5.根据权利要求4所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备，其特征在于：所述第二伺服电机(37)的输出轴端与工件托板(32)的一端之间传动连接有同步带轮组件(38)。

6.一种三维识别路径示教的自动镶石设备控制方法，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备控制方法，其特征在于，在步骤s1中，所述生成加工路径中，使用三维扫描生成的立体模型或者立体模型有破损不易采用三维识别的情况，可通过在工件模型中填充虚拟宝石模型，获取待加工点坐标。

8.根据权利要求6所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备控制方法，其特征在于，在步骤s3中，所述检测吸嘴是否存在钻石信号中，若已经镶石的吸嘴仍存在钻石信号，则判定三维扫描及识别模块生成的加工路径有误，继而通过校准模块进行参数补偿。

9.根据权利要求6所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备控制方法，其特征在于，在步骤s4中，所述监视层发现异常情况时，由数据层按照分级进行第一次后续处理并累计异常值，当异常情况多次触发导致异常指标累计达到设定值时，进行第二次整机检验。

10.根据权利要求9所述的一种三维识别路径示教的自动镶石设备控制方法，其特征在于，所述异常情况触发：当数据层接收到异常情况数据，通过检索异常情况分析库获取异常等级x及其重要性函数ux(t)，当异常指标y超出设定值时，由表现层提示用户进行整机检验，异常指标y的计算公式如下：

技术总结本发明公开了一种三维识别路径示教的自动镶石设备及控制方法，包括自动镶石机本体，所述自动镶石机本体包括钻石吸放头、直线驱动器、钻石料盘和底座，所述钻石吸放头安装在直线驱动器的输出端，所述直线驱动器安装在底座的顶面，所述钻石料盘安装在底座的顶面，所述直线驱动器的一端固定连接有固定架。本发明通过引入三维扫描及识别模块，代替人工进行示教，大大加快了示教效率；通过错误检测模块、校准模块进行负反馈调节，对生成的加工路径进行检测及校准，增加了使用三维扫描自动生成路径的准确度；通过设立异常情况分析库及其重要性函数，快速处理异常情况并进行跟踪检验，提高了设备的稳定性降低维护成本。技术研发人员：潘澳,张建瓴,李松,李锦华受保护的技术使用者：华南农业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/8