一种自动化沉香木勾丝加工设备

本发明涉及一种沉香木加工，特别涉及一种自动化沉香木勾丝加工设备。

背景技术：

1、沉香是瑞香科植物白木香干燥木质结油部分，是一种木材、香料和中药的原材料。而传统的沉香木的加工工艺，一直以来都依赖于人工进行操作。在传统制香工艺中，勾香是一个关键的步骤，它涉及到从沉香木中剔除杂质，以提高香料的纯度和质量。然而人工勾香不仅劳动密集，而且存在生产效率低、一致性差、质量不易保证等问题。

2、近年来，随着自动化技术的发展，沉香木加工切割装置逐渐出现，以改善香料制作的效率和质量。然而现有技术的加工装置均无法实现自动化沉香木勾丝加工，例如专利cn213732315u公开了一种沉香、降香木材的加工设备，虽然可以对木材进行锯断、分破和精刨的操作，实现对沉香白木与油层的分离，但是无法准确自动识别沉香木的加工部位，依赖操作人员手动操作，导致不必要的浪费，无法实现自动化沉香木勾丝加工，又例如专利cn218534921u提出了一种沉香木加工用切割装置，可用于较大沉香木材的切割，且具有清洁切割刀片的功能，但是该装置仅适用沉香木材的初步分割加工，无法进一步切削、勾丝、分离白木和油脂层，该装置不够智能，只执行特定切割步骤，无法实现自动化加工。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种自动化沉香木勾丝加工设备，以提高生产效率和质量，减少人工成本。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种自动化沉香木勾丝加工设备，包括xyz三轴联动滑台、伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、铲刀、顶针、三爪卡盘、伺服电机d、深度相机、检测单元和主控单元；

4、xyz三轴联动滑台包括x轴导轨、y轴导轨、z轴导轨、x轴滑块、y轴滑块、z轴滑块，x轴滑块与x轴导轨滑动连接，x轴滑块可在x轴导轨上进行x轴方向的滑动，y轴滑块与y轴导轨滑动连接，y轴滑块可在y轴导轨上进行y轴方向的滑动，z轴滑块与z轴导轨滑动连接，z轴滑块可在z轴导轨上进行z轴方向的滑动；

5、伺服电机a用于驱动x轴滑块运动，伺服电机b用于驱动y轴滑块运动，伺服电机c用于驱动z轴滑块运动；

6、铲刀竖直布置且位于沉香木加工件工作区域的上方；铲刀与z轴滑块连接；

7、顶针用于顶住沉香木加工件的一端，以固定约束沉香木加工件的轴向自由度，使其不晃动，三爪卡盘用于夹持沉香木加工件的另一端，使其能够夹持沉香木加工件并带动其旋转，调整其姿态，使得铲刀能够对其进行加工，三爪卡盘与伺服电机d的输出轴连接；

8、深度相机用于拍摄沉香木加工件上表面的图像，并发送至检测单元；

9、检测单元用于输出白木区域的位置坐标信息，并发送至主控单元；

10、伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、伺服电机d、检测单元均与主控单元连接；

11、主控单元用于对其获取的信息进行处理，发送控制指令至伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、伺服电机d。

12、作为优选的技术方案：

13、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，检测单元为训练好的cnn模型，训练过程如下：

14、(a)数据收集和标注：采集沉香木图像，人工标注白木区域的位置坐标信息；

15、(b)数据预处理：对采集的沉香木图像进行预处理，以确保它们有一致的尺寸、颜色和亮度，以便于更好地学习特征；

16、(c)训练：以预处理后的沉香木图像为输入，以白木区域的位置坐标信息为理论输出，不断调整cnn模型的内部参数和权重，至损失函数最小化。

17、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，主控单元对其获取的信息进行处理，发送控制指令至伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、伺服电机d的流程如下：

18、(1)开始；

19、(2)判断检测单元是否输出白木区域的位置坐标信息，如果否，则进入步骤(3)；反之，则进入步骤(6)；

20、(3)判断伺服电机d的旋转角度总和是否超过360°，如果是，则结束；反之，则进入步骤(4)；

21、(4)根据伺服电机a、伺服电机b和伺服电机c的状态获取铲刀的位置坐标信息，并通过伺服电机a、伺服电机b和伺服电机c控制铲刀抬起，使铲刀不干扰沉香木加工件的姿态调整；

22、(5)控制伺服电机d沿顺时针方向旋转90°，返回步骤(2)；

23、(6)根据伺服电机a、伺服电机b和伺服电机c的状态获取铲刀的位置坐标信息后，根据白木区域的位置坐标信息和铲刀的位置坐标信息，规划铲刀的运动路径，以使得铲刀能够运动到白木区域并进行勾丝加工；

24、(7)将铲刀的运动路径转换为伺服电机a、伺服电机b和伺服电机c的控制指令，并发送给伺服电机a、伺服电机b和伺服电机c；

25、(8)监测到伺服电机a、伺服电机b和伺服电机c完成指令后，返回步骤(2)。

26、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，x轴导轨位于y轴导轨和z轴导轨的上方，以x轴方向为前后方向，z轴导轨位于y轴导轨的前侧。

27、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，x轴导轨共两根，二者通过一根平行于y轴的连接轴连接，两根x轴导轨固定安装在底座上，用于整个xyz三轴联动滑台的固定；x轴滑块共两块，分别与两根x轴导轨滑动连接，且位于两根x轴导轨的下方；y轴导轨和z轴导轨均为一根；y轴滑块和z轴滑块均为一块，y轴滑块位于y轴导轨的前侧，z轴滑块位于z轴导轨的前侧。

28、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，x轴滑块的上侧为凹陷结构，卡在x轴导轨上；y轴滑块的后侧为凹陷结构，卡在y轴导轨上；z轴滑块的后侧为凹陷结构，卡在z轴导轨上；凹陷结构能够使滑块卡在导轨上不掉落，并沿导轨方向移动，且有一定的承载能力。

29、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，xyz三轴联动滑台还包括两块l型连接板i和一块l型连接板ii，l型连接板i和l型连接板ii均由水平板和竖直板组成；两块l型连接板i的水平板分别与两个x轴滑块固定连接，两块l型连接板i的竖直板同时与y轴导轨固定连接，这种结构设计用于固定连接两根x轴导轨和一根y轴导轨，且将它们垂直分布，确保y轴导轨能够沿x轴导轨方向运动；y轴滑块与z轴导轨固定连接，使z轴导轨能够跟随y轴滑块沿y轴导轨方向运动；铲刀通过l型连接板ii与z轴滑块连接，l型连接板ii的竖直板与z轴滑块固定连接，l型连接板ii的水平板的下表面与铲刀的上端固定连接，这样可以确保铲刀能够在z轴上进行竖直升降运动。

30、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，深度相机固定在l型连接板ii的水平板的下表面上，镜头朝下。

31、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，顶针和三爪卡盘呈左右相对布置。

32、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，自动化沉香木勾丝加工设备还包括同步带a、同步带b和同步带c；

33、伺服电机a通过同步带a驱动x轴滑块运动，同步带a包括主动轮a、从动轮a和带体a，带体a同时套在主动轮a和从动轮a上，伺服电机a的输出轴与主动轮a固定连接，x轴滑块与带体a固定连接；

34、伺服电机b通过同步带b驱动y轴滑块运动，同步带b包括主动轮b、从动轮b和带体b，带体b同时套在主动轮b和从动轮b上，伺服电机b的输出轴与主动轮b固定连接，y轴滑块与带体b固定连接；

35、伺服电机c通过同步带c驱动z轴滑块运动，同步带c包括主动轮c、从动轮c和带体c，带体c同时套在主动轮c和从动轮c上，伺服电机c的输出轴与主动轮c固定连接，z轴滑块与带体c固定连接。

36、如上所述的一种自动化沉香木勾丝加工设备，深度相机选用奥比中光的3d结构光相机deeyea。

37、有益效果：

38、(1)本发明的xyz三轴联动滑台，在两根x轴导轨之间连接有连接轴，通过伺服电机带动设置在x轴导轨、y轴导轨、z轴导轨内部的同步带时，保证了两条同步带的同步旋转，以此使得垂直于y轴导轨的两根x轴导轨能够平稳运行。

39、(2)本发明的自动化沉香木勾丝加工设备精度、灵活性高，可以适应不同形状和尺寸的沉香木料并准确自动识别沉香木的加工部位，避免了人员手动操作带来的浪费。

40、(3)本发明是通过深度相机获取信息并发送至检测单元和控制单元，实现了自动化的勾丝加工，提高了沉香木勾丝加工效率和精度，并降低了人工成本。