圖形解析技術(shù)在劃線機(jī)中的應(yīng)用

許 睿

（中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所， 山西 太原 030024）

引言

雙刀異形切割機(jī)主要用于液晶玻璃的直線/異型切割，基本功能為將成盒的大玻璃分割成為用戶設(shè)定的小玻璃，屬于LCD行業(yè)玻璃切割工序的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)用于LCD行業(yè)對玻璃盒的劃線分割，也可推廣應(yīng)用于電容屏行業(yè)的玻璃劃線分割工序。自動雙刀多功能切割機(jī)采用工控機(jī)控制劃線刀輪的升降、兩個刀頭的橫向運(yùn)動、工作臺縱向運(yùn)動、真空吸放等。刀頭及工作臺的移動均由工控機(jī)控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)[1]。對位通過手工上料，采用CCD系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并輔以真空吸附，進(jìn)行準(zhǔn)確劃線。設(shè)備兩個刀單獨(dú)控制，又同時共用Y軸進(jìn)行劃線，具有定位精度高、效率高、劃線壓力穩(wěn)定等特點(diǎn)。隨著液晶行業(yè)的日益蓬勃，3D眼鏡技術(shù)的不斷壯大，雙刀多功能劃線機(jī)的市場也將日益壯大。

1 軟件整體設(shè)計(jì)思路

本軟件的主要功能分為運(yùn)動控制單元、I/O控制單元、圖形解析單元，視覺控制單元等部分，其中運(yùn)動控制單元主要控制各電機(jī)實(shí)現(xiàn)直線、圓弧插補(bǔ)，控制各軸實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動、定位等動作；I/O控制單元主要采集輸入輸出信號，進(jìn)行相應(yīng)動作；圖形解析技術(shù)是該設(shè)備的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，也是值得所有異形劃線、切割等設(shè)備借鑒的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。

圖形解析技術(shù)的主要功能是將DXF格式文件轉(zhuǎn)化為機(jī)器可讀可編輯的文件，并制定優(yōu)化算法，給運(yùn)動控制單元指令，使設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 圖形解析技術(shù)的剖析

用戶界面設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)用戶指令的輸入。主要用戶界面分為圖形輸入界面以及用戶操作界面。圖形輸入界面如圖1所示。在這個界面中可以進(jìn)行新產(chǎn)品的錄入、已有產(chǎn)品的調(diào)出、產(chǎn)品的修改等。

圖1 圖形輸入界面

客戶向設(shè)備提供的是DXF格式的文件，需要設(shè)備將DXF格式文件轉(zhuǎn)換為程序可識別的語句。控制器直線插補(bǔ)需要的是線段的起點(diǎn)、終點(diǎn)，圓弧插補(bǔ)需要的是圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓心、半徑等參數(shù)，就需要主程序?qū)⑦@些參數(shù)從DXF文件中解析出來。該設(shè)備使用的方法是逐行掃描DXF格式文件，在文件中搜索關(guān)鍵詞“LINE”“CIRCLE”“AcDbCircle”，每找到一個關(guān)鍵字則繼續(xù)向下搜索找到關(guān)鍵參數(shù)，將其關(guān)鍵參數(shù)存放到表格中，等待程序調(diào)用。如找到一個關(guān)鍵詞“LINE”則說明存在一條線段，則向下尋找“AcDbLine”，“AcDbLine”向下的第三行、第五行、第七行、第九行分別為線段的起點(diǎn)X、Y坐標(biāo)，終點(diǎn)X、Y坐標(biāo)。具體程序?qū)嵗缦滤荆?/p>

Open CommonDialog1.FileName For Input As#file

DoUntil EOF(file)

Line Input#file,nextline'開始找進(jìn)入尋找掃描區(qū)域

If nextline="LINE"And panduantiaojian=1 Then’’尋找關(guān)鍵詞“LINE”

For i=1 To8

Line Input#file,nextline

Next

DoWhile nextline＜＞ "AcDbLine"

Line Input#file,nextline

Loop

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

zuobiao=nextline

Form1.MS1.TextMatrix(xianzu,0)="線"&xianzu

Form1.MS1.TextMatrix(xianzu,1)=zuobiao'直線起點(diǎn)X

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

zuobiao=nextline

Form1.MS1.TextMatrix(xianzu,2)=zuobiao'直線起點(diǎn)Y

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

zuobiao=nextline

Form1.MS1.TextMatrix(xianzu,3)=zuobiao'直線終點(diǎn)X

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

zuobiao=nextline

Form1.MS1.TextMatrix(xianzu,4)=zuobiao'直線終點(diǎn)

End If

Loop

Close#file

3 電機(jī)插補(bǔ)與同步技術(shù)

該功能是在運(yùn)動控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。

3.1 硬件特點(diǎn)

該功能由安川運(yùn)動控制卡MP2100通過MATROLINK-Ⅱ總線控制 CX1、CX2、Y 軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)。MATROLINK-Ⅱ總線較以往的脈沖指令型電機(jī)具有顯著的優(yōu)越性，一方面使用方便，節(jié)約配線，減少因?yàn)楦邏弘姼蓴_引起的脈沖丟失，節(jié)約調(diào)試時間；另一方面，MATROLINK-Ⅱ總線具有10 Mbps的網(wǎng)速，縮短了指令執(zhí)行時間，更容易實(shí)現(xiàn)迅速切換的多軸高速運(yùn)動。電機(jī)插補(bǔ)與同步技術(shù)需要盡可能排除外界干擾與實(shí)現(xiàn)命令的快速化，所以采用該系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用安川運(yùn)動程序來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動程序具有可以執(zhí)行多種移動命令的功能，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)。

雙刀多功能劃線機(jī)主要實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，開始劃線狀態(tài)的時候讀取圖形解析出來的表格中的數(shù)據(jù)1的起點(diǎn)，到達(dá)該位置后將刀落下，判斷該元素是直線還是圓弧，如果是直線，則運(yùn)行MVS語句，運(yùn)行到直線的終點(diǎn)，如果是圓弧則要判斷是順時針的圓弧還是逆時針的圓弧來選擇運(yùn)行MCW語句還是MCCW語句。劃完該元素則判斷下一元素的起點(diǎn)是否與該元素的終點(diǎn)重合，不重合則抬刀，完成劃線。如果重合則繼續(xù)運(yùn)行，具體程序?qū)嵗缦拢?/p>

PLD[CX1][TY][cx2];;程序當(dāng)前值更新

FMXT600000000;;;設(shè)定最大插補(bǔ)速度

ABS;;絕對值控制開始

WHILEML44900＜ML44998;;判斷條件，開始循環(huán)

I=ML44900*50;

IF ML45000I==0;判斷元素為直線

MVS[CX1]ML45006I[TY]ML45008I F ml50044;直線插補(bǔ)開始

IEND;

IF ML45000I==1;判斷元素為弧

IF ML45016I==0;元素為正弧

ABS;

MCW[CX1]ML45006I[TY]ML45008I R ML45014I FML45028I;

（指定終點(diǎn)半徑，正向圓弧插補(bǔ)開始）

ELSE;元素為反弧

ABS;

MCC[CX1]ML45006I[TY]ML45008I R ML45014I FML45028I;;;

（指定終點(diǎn)半徑，正向圓弧插補(bǔ)開始）

IEND;

IEND;

WEND;

END;

另外需要用到一個功能就是跟隨功能，由于兩個刀在共用Y軸的情況下進(jìn)行劃線，而且劃線圖形是一致的，所以保證CX1、CX2要保持同樣的距離進(jìn)行劃線，該技術(shù)應(yīng)用到了安川控制器中的插補(bǔ)功能，即讓CX2軸保持與CX1軸的當(dāng)前位置一個固定差值。該功能與高速掃描同步變化，根據(jù)目標(biāo)位置進(jìn)行定位，目標(biāo)位置由梯形圖生成。程序?qū)嵗绲?28頁圖2所示。

4 結(jié)論

該軟件設(shè)計(jì)已被應(yīng)用于設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了兩個刀同時作業(yè)的功能，較市場上生產(chǎn)較多的單刀劃線機(jī)提高了效率，達(dá)到了使用需求。

圖2 插補(bǔ)程序圖

[1]張從鵬，劉強(qiáng).H型直線電機(jī)工作臺控制技術(shù)研究[J].機(jī)床與液壓，2007，35（10）：130-132.

[2]董永謙.高速精密運(yùn)動平臺研制[J].電子工藝技術(shù)，2011（3）：174-176.