加工木結(jié)構(gòu)房屋構(gòu)件的設(shè)備有很多種，有截鋸、兩面刨、四面刨、重型梳齒機(jī)、氣動角度鋸、木屋墻體鉆孔開槽機(jī)等[|]。隨著木材加工技術(shù)的深人開發(fā)研究與產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展[2]，對木材加工裝備也提出了更高的要求。經(jīng)過不斷的研究發(fā)現(xiàn)，木工加工中心已經(jīng)從實現(xiàn)單一功能發(fā)展到多種功能，從手動操作發(fā)展到實現(xiàn)高度自動化控制的木工生產(chǎn)設(shè)備[3],不斷地向著集群化、信息化、全球化的趨勢發(fā)展。
順應(yīng)木工生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展趨勢，筆者介紹一種原木結(jié)構(gòu)房屋構(gòu)件加工中心，它是根據(jù)用戶的生產(chǎn)需要設(shè)計的創(chuàng)新型專用木工加工設(shè)備，其控制系統(tǒng)是一套以BECKH0FF工控機(jī)為硬件基礎(chǔ)，以Windows操作系統(tǒng)和TwinCAT3為軟件平臺,設(shè)計的新型的木工加工中心控制系統(tǒng)，圖1為木屋加工中心圖。
1 木工加工中心
木工加工中心是集輸送段、鉆孔段、銑槽段、鋸切段、打碼為一體的木材原料的加工機(jī)械。它的結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為操作臺，進(jìn)料口，人口鋸切段，輸送段一,鉆孔段，輸送段二,鐵榫段，輸送段三，出口鍋切段，輸送段四，出料口及打碼裝置。各部分依照加工設(shè)計的程序內(nèi)容協(xié)調(diào)配合，共同完成加工動作。這種新型木工加工中心，能極大地改變傳統(tǒng)木材加工方式，大大節(jié)省人力資源，提高生產(chǎn)效率。
2木工加工中心控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
木工加工中心數(shù)控系統(tǒng)采用工控機(jī)+軟控制器的控制模式，系統(tǒng)硬件主要由BECKH0FF工控機(jī)、觸摸屏、I/O接口電路、驅(qū)動器、伺服電動機(jī)、主軸電動機(jī)、進(jìn)給油缸、噴碼機(jī)、輔助動作氣缸以及感應(yīng)開關(guān)等部分組成，硬件的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
3木工加工中心控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
通過對木工加工中心控制系統(tǒng)的功能需求分析,并結(jié)介控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，所設(shè)計的加工中心控制系統(tǒng)軟件本文把軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要功能模塊包括系統(tǒng)功能、參數(shù)設(shè)置、優(yōu)化下料、噴碼、故障監(jiān)測、手動操作人大功能模塊。
控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
圖3軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
各個模塊需要完成的基本任務(wù)介紹如下：
(1) 系統(tǒng)功能模塊
系統(tǒng)模塊有兩個部分，系統(tǒng)復(fù)位和系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)復(fù)位控制整個系統(tǒng)油缸、氣缸回歸到原位，伺服電機(jī)回零;初始化控制伺服電機(jī)和輸送段夾緊油缸運(yùn)動到參數(shù)設(shè)定好的位置。
(2) 參數(shù)設(shè)置模塊
參數(shù)設(shè)置模塊主要設(shè)置基本參數(shù)和構(gòu)件加工參數(shù)，主要參數(shù)有:設(shè)備參數(shù)各刀具距起始基準(zhǔn)點的距離、木方參數(shù)原料的優(yōu)化加工、工件參數(shù)各工件的加工特點等,通過對設(shè)備的參數(shù)設(shè)置來適應(yīng)不同木屋加工的需要,對木方的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置適應(yīng)不同原料的加工，對工件的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置來適應(yīng)各種不同的木屋零件加工,這些參數(shù)也為編譯模塊提供了數(shù)據(jù)支持。
(3) 優(yōu)化下料模塊
下料與排列問題對于切割制造工業(yè)而言是相當(dāng)重要的，優(yōu)化下料模塊根據(jù)木方和工件的參數(shù)進(jìn)行計算，得出最優(yōu)的排料方案，從而增加原材料的使用率,大大降低材料的成本。對加工工序進(jìn)行排序，按工序的位置順序進(jìn)行有序加工。
(4) 噴印模塊
噴印模塊，用來將工件的信息直接噴印在加工完的構(gòu)件上。工控機(jī)發(fā)送指令，控制噴碼機(jī)的動作和噴
印內(nèi)容。噴印的內(nèi)容為所加工的構(gòu)件編號。
(5) 故障監(jiān)測模塊
可自動檢測控制元器件、各個運(yùn)動軸等的故障,發(fā)現(xiàn)故障后給出報警信號和故障報告，方便排錯。此模塊還具有斷電保護(hù)功能，再次上電后無需再次輸入?yún)?shù)，設(shè)備能保存掉電前的運(yùn)行參數(shù)。
(6) 手動操作模塊
通過設(shè)置加工控制模式,手動調(diào)整各個運(yùn)動軸的速度和運(yùn)動位移、系統(tǒng)各加工輸送段的動作、各種輸出信號等。
4結(jié)語
該木工加工中心是集輸送、鉆孔、銑槽、打碼為一體的木工機(jī)械，創(chuàng)新點在于通過輸入信息，對機(jī)械部件的機(jī)械量進(jìn)行實時的控制管理，使各個機(jī)械部分用預(yù)先設(shè)定好的的參數(shù)，按照人們預(yù)想的運(yùn)動軌跡進(jìn)行運(yùn)動，突破了一般木工加工設(shè)備功能單一的局限。其控制系統(tǒng)是基于Beckhoff工控機(jī)+ Twin CAT3軟件平臺開發(fā)的，采用模塊化設(shè)計，人機(jī)界面友好、生產(chǎn)操作簡單、功能擴(kuò)展方便。持續(xù)加工實驗的結(jié)果表明，本木工加工中心控制系統(tǒng)完全實現(xiàn)了預(yù)定的設(shè)計功能。這一創(chuàng)新性產(chǎn)品的推出，標(biāo)志著中國的木工機(jī)械已跨進(jìn)一個新時代。
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