[发明专利]一种三维涂胶系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化领域，具体地是涉及一种三维(ThreeDimension，简称3D)涂胶系统和方法。 

背景技术

随着科学技术的发展，在许多领域都要用到涂胶机，但是目前市场上的涂胶机，大多数只能进行一个平面内的两轴直线、圆弧插补的涂胶。涂平面规则曲线胶时，有的涂胶机配有手编器，通过手编器进行轨迹编辑；有的涂胶机能够翻译数控程序中的指令(一般称为G代码)，但是需要了解专门的G代码编写知识，需要掌握圆弧插补原理、直线插补原理等相关的知识，受控制系统的限制，随时改变涂胶开始点和涂胶结束点就无能为力。比如，目前在手机涂胶的过程中，常常行走复杂的二维或三维轨迹，由于人工手动教导一般只能教导直线和圆弧等规则图形，复杂的二维或三维轨迹包含许多不规则图形，手工教导的轨迹比较粗略，不能达到复杂轨迹对精度的要求；同时，由于现有的涂胶机的涂胶开始点和结束点是在人工教导轨迹中编写的开始点和结束点，轨迹完成后就不能改变了，所以现有的涂胶机不能实现随时改变点涂胶开始点和结束点。综上所述，现有涂胶设备存在以下的缺点：一、可编程控制器(PLC)方案对于复杂的空间三维曲线显得无能为力，数控系统(CNC)可以进行三轴联动控制，但其价格昂贵；二、轨迹生成比较麻烦，需要专业的知识才能掌握三维轨迹编写；三、不能随时改变涂胶开始点和涂胶结束点；四、不能读取三维实体(如Pro/E、solidworks)文件或AutoCAD(2D)文件，因此给手机涂胶带来很多的不便。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种成本低、通用性好、操作简单的三维涂胶系统及方法。 

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种三维涂胶系统，包括主控单元、运动控制单元、伺服运动执行单元、涂胶执行单元、输出单元和用于安装伺服运动执行单元的涂胶机台； 

所述主控单元与所述运动控制单元电连接，运动控制单元的输出端分别与输出单元、伺服运动执行单元电连接，涂胶执行单元与输出单元的输出端电连接，涂胶执行单元与伺服运动执行单元机械连接；

所述主控单元直接从三维或者二维实体文件中读取三维面信号或者二维线信号，并将所述的三维面信号或二维线信号转换为有序的三维点信号序列，并输入至所述运动控制单元，运动控制单元将有序的三维点信号序列转换为三维脉冲信号序列，并输入至伺服运动执行单元和输出单元；涂胶执行单元在伺服运动执行单元驱动下进行相对被涂胶设备的X轴、Y轴和Z轴方向的三维移动，同时在输出单元的控制下进行涂胶。其中，主控单元从三维实体文件首先获取三维面信号，然后将三维面信号转换为三维线信号；或者从二维实体文件中获取二维线信号；将三维线信号或二维线信号转换为三维点信号序列。 

上述的三维涂胶系统，所述伺服运动执行单元包括位于涂胶机台上的X轴控制支路、Y1轴控制支路、Z轴控制支路和运动执行机构； 

所述X轴控制支路包括依次相连接的X轴伺服驱动器、X轴伺服电机和X轴传动机构； 

所述Z轴控制支路包括依次相连接的Z轴伺服驱动器、Z轴伺服电机和Z轴传动机构； 

所述Y1轴控制支路包括依次相连接的Y1轴伺服驱动器、Y1轴伺服电机、Y1轴传动机构和Y1轴运动平台； 

所述运动执行机构安装在Z轴传动机构上，Z轴传动机构和Z轴伺服电机安装在X轴传动机构上，X轴伺服电机和Y1轴伺服电机安装在涂胶机台上。 

所述伺服运动执行单元还包括与Y1轴控制支路平行的Y2轴控制支路；所述Y2轴控制支路包括依次相连接的Y2轴伺服驱动器、Y2轴伺服电机、Y2轴传动机构和Y2轴运动平台；Y2轴伺服电机安装在涂胶机台上； 

由Y1轴控制支路和Y2轴控制支路择一执行Y轴方向的运动。 

上述的三维涂胶系统，还包括用于测量所述X轴伺服电机、Y1轴伺服电机、Y2轴伺服电机和Z轴伺服电机的运转速度或者转动角度的编码器，所述编码器将检测到的信号编码后反馈至运动控制单元，运动控制单元根据反馈信号判断伺服运动执行单元是否运动到设定的位置，并根据判断的结果控制伺服运动执行单元的运动。 

上述的三维涂胶系统，所述运动控制单元包括相连接的运动控制电路和外围驱动接口电路；所述运动控制电路将有序的三维点信号序列转换为三维脉冲信号序列；外围驱动接口电路为信号转换电路，它使开关信号可以输入输出、并将三维脉冲信号进行放大后驱动电机。 

上述的三维涂胶系统，还包括输入单元，用于接收外界的输入指令。 

同时，本发明提出了一种三维涂胶方法，包括如下步骤：