[发明专利]一种原木结构件自动化加工方法及自动化原木加工设备

权利要求书

1.一种原木结构件自动化加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)备料：预备待加工工件即整段原木，设置一备料机构，该备料机构上设置有取收机构，将被加工件送至该取收机构上；

(2)设置结构件数据库：该数据库包括结构件的实体结构与加工工艺数据，加工工艺数据中包括空洞加工数据和表面特性加工数据；

(3)三维整体扫描：设置一可见光扫描及X光透视扫描装置，对转移至取收机构上的被加工件进行外形轮廓、外部结疤结构扫描，同时进行内部缺陷(虫洞、空洞、裂隙或结疤结构)探测；

(4)生成加工方案：设置一生产控制系统，该系统根据整体扫描装置获得的数据，对被加工件进行三维建模；根据结构件数据库中的结构件结构及加工数据，以整体扫描装置获得的外形轮廓及内部缺陷数据为基础，与结构件数据库中的空洞加工数据和表面特性加工数据进行匹配，并选取可匹配的结构件集合，对被加工件进行结构及加工工艺规划，生成该被加工件的加工方案，该加工方案能有效利用被加工件的外形轮廓及外部缺陷(结疤结构)、内部缺陷(虫洞、空洞、裂隙或内部结疤)，实现材料利用率的最大化和加工量最小化，并制成具有特定结构或外观效果的结构件；

(5)加工控制系统：设置一PLC加工控制系统及受该系统控制的加工机构，该加工机构的两侧设置有切削及切割机构，两侧切削及切割机构之间设置有旋转工作台和工件夹持机构；设置一视觉检测机构，该视觉检测机构上设置有摄像装置和检测装置，该摄像装置通过滑动机构设置在加工机构机架上，检测装置与摄像装置电连接；

(6)加工过程控制：接通电源使各设备启动，初始化PLC加工控制系统，使其与生成控制系统连接；生产控制系统将被加工件的加工方案传输给PLC加工控制系统；

PLC加工控制系统驱动备料机构上的取收机构启动并转移到备料机台上方，对被加工件做抓取动作并将其转移到加工机构上的旋转工作台上，加工机构上的工件夹持机构对到位后的被加工件做夹持固定动作，在对被加工件夹持固定动作的同时，视觉检测机构上的摄像装置不断采集工件夹持机构对被加工件夹持动作的图像信息并生成数据，将数据传送到检测装置，检测装置对接收到的被加工件以及工件夹持机构的每一帧透视影像进行分析与处理，智能判断工件夹持机构是否对被加工件夹持到位，同时将信号反馈到PLC加工控制系统，由PLC加工控制系统再发送命令对工件夹持机构的夹持动作进行修正或调整，当被加工件夹持固定信号确认后，切削及切割机构启动，对被加工件进行切削、切割；切削及切割步骤完成后，制成结构件制成品；工件夹持机构送出该结构件，取收机构再次启动，将成品结构件从加工机构转移至存储区。

2.根据权利要求1所述的原木结构件自动化加工方法，其特征在于，所述的步骤(4)生成加工方案，还包括如下步骤：

(41)当生产控制系统接收并分析整体扫描装置获取的数据时，如未发现被加工件具有外部或者内部缺陷时，则只根据被加工件进行外形轮廓数据与结构件数据库进行匹配，从而制定出生产方案；

(42)当生产控制系统接收并分析整体扫描装置获取的数据时，如发现被加工件具有外部或者内部缺陷时，则根据缺陷优先的原则、充分利用该缺陷，先与结构件数据库进行匹配，然后再与被加工件进行外形轮廓数据进行匹配，从而制定出加工方案；达到有效利用对被加工件进行外部、内部缺陷(虫洞、空洞、裂隙)，制成具有特定结构或外观效果的结构件。

3.根据权利要求2所述的原木结构件自动化加工方法，其特征在于，所述的步骤(42)生成加工方案，还包括如下步骤：

如同时发现被加工件具有外部缺陷和内部缺陷时，先以内外部缺陷中的空洞优先、加工量最小为原则进行匹配，生成初步加工方案，再以外观缺陷进行匹配，生成最终加工方案：

其中，所述的空洞优先原则算法为：首先计算空洞的原始空间和形状，与结构件数据库进行匹配，对该空洞进行切割加工后，使其局部直接形成结构件的一部分；再计算该空洞局部对结构件机械强度或外观的影响，如满足机械强度要求则生成加工方案；反之进行调整，直至能够满足机械强度或外观的要求。