圖形解析技術在劃線機中的應用

許 睿

（中國電子科技集團公司第二研究所， 山西 太原 030024）

引言

雙刀異形切割機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定的小玻璃，屬于LCD行業玻璃切割工序的關鍵設備，應用于LCD行業對玻璃盒的劃線分割，也可推廣應用于電容屏行業的玻璃劃線分割工序。自動雙刀多功能切割機采用工控機控制劃線刀輪的升降、兩個刀頭的橫向運動、工作臺縱向運動、真空吸放等。刀頭及工作臺的移動均由工控機控制伺服電機實現[1]。對位通過手工上料，采用CCD系統進行準確定位，并輔以真空吸附，進行準確劃線。設備兩個刀單獨控制，又同時共用Y軸進行劃線，具有定位精度高、效率高、劃線壓力穩定等特點。隨著液晶行業的日益蓬勃，3D眼鏡技術的不斷壯大，雙刀多功能劃線機的市場也將日益壯大。

1 軟件整體設計思路

本軟件的主要功能分為運動控制單元、I/O控制單元、圖形解析單元，視覺控制單元等部分，其中運動控制單元主要控制各電機實現直線、圓弧插補，控制各軸實現點動、定位等動作；I/O控制單元主要采集輸入輸出信號，進行相應動作；圖形解析技術是該設備的設計難點，也是值得所有異形劃線、切割等設備借鑒的關鍵技術之一[2]。

圖形解析技術的主要功能是將DXF格式文件轉化為機器可讀可編輯的文件，并制定優化算法，給運動控制單元指令，使設備高效運轉。

2 圖形解析技術的剖析

用戶界面設計主要是實現用戶指令的輸入。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行新產品的錄入、已有產品的調出、產品的修改等。

圖1 圖形輸入界面

客戶向設備提供的是DXF格式的文件，需要設備將DXF格式文件轉換為程序可識別的語句。控制器直線插補需要的是線段的起點、終點，圓弧插補需要的是圓弧的起點、終點、圓心、半徑等參數，就需要主程序將這些參數從DXF文件中解析出來。該設備使用的方法是逐行掃描DXF格式文件，在文件中搜索關鍵詞“LINE”“CIRCLE”“AcDbCircle”，每找到一個關鍵字則繼續向下搜索找到關鍵參數，將其關鍵參數存放到表格中，等待程序調用。如找到一個關鍵詞“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X、Y坐標，終點X、Y坐標。具體程序實例如下所示：

Open CommonDialog1.FileName For Input As#file

DoUntil EOF(file)

Line Input#file,nextline'開始找進入尋找掃描區域

If nextline="LINE"And panduantiaojian=1 Then’’尋找關鍵詞“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X

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

zuobiao=nextline

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

Line Input#file,nextline

Line Input#file,nextline

zuobiao=nextline

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

End If

Loop

Close#file

3 電機插補與同步技術

該功能是在運動控制系統中實現的。

3.1 硬件特點

該功能由安川運動控制卡MP2100通過MATROLINK-Ⅱ總線控制 CX1、CX2、Y 軸電機實現。MATROLINK-Ⅱ總線較以往的脈沖指令型電機具有顯著的優越性，一方面使用方便，節約配線，減少因為高壓電干擾引起的脈沖丟失，節約調試時間；另一方面，MATROLINK-Ⅱ總線具有10 Mbps的網速，縮短了指令執行時間，更容易實現迅速切換的多軸高速運動。電機插補與同步技術需要盡可能排除外界干擾與實現命令的快速化，所以采用該系統來實現。

3.2 軟件設計

軟件設計采用安川運動程序來實現，運動程序具有可以執行多種移動命令的功能，可以實現電機的定位、直線插補、圓弧插補。

雙刀多功能劃線機主要實現直線插補和圓弧插補，開始劃線狀態的時候讀取圖形解析出來的表格中的數據1的起點，到達該位置后將刀落下，判斷該元素是直線還是圓弧，如果是直線，則運行MVS語句，運行到直線的終點，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行MCW語句還是MCCW語句。劃完該元素則判斷下一元素的起點是否與該元素的終點重合，不重合則抬刀，完成劃線。如果重合則繼續運行，具體程序實例如下：

PLD[CX1][TY][cx2];;程序當前值更新

FMXT600000000;;;設定最大插補速度

ABS;;絕對值控制開始

WHILEML44900＜ML44998;;判斷條件，開始循環

I=ML44900*50;

IF ML45000I==0;判斷元素為直線

MVS[CX1]ML45006I[TY]ML45008I F ml50044;直線插補開始

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;

（指定終點半徑，正向圓弧插補開始）

ELSE;元素為反弧

ABS;

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

（指定終點半徑，正向圓弧插補開始）

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行劃線，該技術應用到了安川控制器中的插補功能，即讓CX2軸保持與CX1軸的當前位置一個固定差值。該功能與高速掃描同步變化，根據目標位置進行定位，目標位置由梯形圖生成。程序實例如第228頁圖2所示。

4 結論

該軟件設計已被應用于設備，實現了兩個刀同時作業的功能，較市場上生產較多的單刀劃線機提高了效率，達到了使用需求。

圖2 插補程序圖

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

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