探究工业机器人辅助数控精密木雕加工中心
佘海
[摘 要] 在研究中以数控精密目标加工为核心，利用机器人辅助数控精密木雕加工，提高数控精密木雕加工的效率，发挥出工业机器人的作用，进而符合木雕加工的生产要求，并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。
[关 键 词] 数控雕刻；木雕；雕刻机；工业机器人
[中图分类号] TP242 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）01-0181-01
随着社会经济和科学技术的不断发展，雕刻艺术备受人们关注。传统手工雕刻方式要求工匠具备极高的技术水平，并伴随周期长、效率低的劣势，不利于商品化经济的发展要求。人们在雕刻艺术加工中引入数控技术，并应用工业机器人进行数控精密木雕加工的辅助，让工业机器人完成较为复杂的雕刻工序，形成集数据采集、数据处理、木雕加工于一体的加工生产体系，提高雕刻机的利用率，进而有效提高木雕加工的生产效率和雕刻精度。在这样的环境背景下，探究工业机器人辅助数控精密木雕加工中心具有非常重要的现实意义。
一、工业机器人辅助数控精密木雕加工系统设计
工业机器人辅助数控精密木雕加工系统主要将工业机器人、数控雕刻、木雕工艺、雕刻机等多种元素融合在一起，构建集雕刻设计、数据采集处理、木雕交工于一体的木雕加工生产流程，摆脱传统手工加工方式的弊端，提高木雕加工的精确性和高效性，进而满足市场供求。
（一）系统框架
工业机器人辅助数控精密木雕加工系统由图像采集系统、数据处理系统、控制系统、数据输出和加工系统等部分组成，在实际运行中（如图1所示），借助3D扫描仪和Artcam软件采集与处理数据，形成木雕完成模型，通过系统处理形成NC代码，以供控制系统识别，控制系统借助内设PC进行NC代码翻译和读取，模拟仿真木雕加工路径，输出NC代码，并自动控制机床和雕刻机开启对木雕的加工，进而完成木雕的批量加工生产。在木雕加工过程中，主要依靠雕刻机和机床进行木雕加工，根据预设模型完成立体雕或浮雕等雕刻任务。
（二）数控雕刻
数控雕刻以雕刻机为主，设计为X轴、Y轴、Z轴、A轴等四轴空间结构，其中A轴属于立体雕刻空间中的另外旋转台的转轴，借助旋转A轴实现数控雕刻的立体加工。在实际应用的过程中，针对立体雕刻，旋转轴要依照事前设定的系统程序，采用360°旋转或是翻转实现木雕的立体雕刻，这就凸显出旋转台设计的重要性，是雕刻机实现立体雕刻的重要环节。（如图2所示）雕刻机外形为真空吸附式平台，其中Y轴以龙门式移动进行运转雕刻，工业机器人会设置在龙门架位置，将雕刻机头部设计在工业机器人末端轴位置，借助工业机器人与龙门架之间的协调动作控制雕刻机运转，进而实现各种复杂雕刻加工品的生产。
（三）工业机器人
系统选择MOTOMAN-MH50型号的工业机器人，这类机器人以垂直多关节结构为主，根据关节可区分为S、L、U、R、B、T等轴，这些关节设置增强了工业机器人的灵活性和增加了动作空间，使工业机器人在木雕加工中具备干涉小、活动空间大的优势，可以完成较为复杂的雕刻加工品，進而提高木雕加工的综合效率。在工业机器人实际应用中，工业机器人会根据程度设定，按动示教编程器进行轴操作，控制关节坐标中的轴动作，自动根据仿真木雕模型进行雕刻，进而保证木雕加工的精准性，节约大量的人工成本，提高综合加工效益。
二、工业机器人辅助数控精密木雕加工中心操作流程
在木雕加工中，针对复杂结构的木雕产品，单纯依靠旋转轴辅助加工无法保证其木雕精确度，这种情况下，就要引入工业机器人进行辅助加工，从多角度进行雕刻加工，实现复杂雕刻品的加工和生产，并提高木雕加工的精确性。在实际应用中，工业机器人要和雕刻机沟通协作，系统采用I/O结构进行信息传递和交互，雕刻机完成加工任务后，会向工业机器人传递信息，机器人接受信息后向雕刻机反馈“信息已接收”信息，雕刻机离开工作区域，而机器人移动到工作区域中进行雕刻；当工业机器人做好雕刻工作后，再次向雕刻机发送信息，雕刻机接受信息后向雕刻机反馈“信息已接收”信息，机器人离开工作区域，雕刻机进入并开展后续雕刻工作。
三、结束语
本文通过对工业机器人辅助数控精密木雕加工中心的研究，得出：
1.工业机器人辅助数控精密木雕加工系统在实际应用中，可以实现木雕加工的自动化生产，以转轴控制进行数控立体雕刻，进而完成木雕的批量加工生产。
2.为了提高木雕加工的精确度，利用工业机器人进行辅助雕刻，采用垂直多关节结构，通过工业机器人的动作灵活性和空间活跃性，从多个角度出发开展木雕加工，控制关节坐标轴动作，进而实现复杂木雕品的加工与生产。
参考文献：
[1]郑娇，汪苏，苗新刚.工业机器人辅助数控精密木雕加工中心研究[J].机电产品开发与创新，2015，26（3）：24-25.
[2]韦畅，苗新刚.工业机器人辅助数控木雕加工机床的结构设计分析[J].中国机械，2015（17）：35-37.
