玻璃切割机的光电定位装置及方法

摘要

本发明提供一种玻璃切割机的光电定位装置，其特征在于，其包括：控制单元、运动控制单元、伺服驱动单元、切割部、编码器及光电开关单元，所述控制单元分别与所述运动控制单元、所述编码器电连接；所述运动控制单元分别与所述伺服驱动单元、所述光电开关单元电连接；所述伺服驱动单元与切割部电连接；所述切割部上配置有所述光电开关单元；本发明的有益效果在于：允许玻璃取片传送时有较大的角度偏差；避免玻璃挡块定位时的底部划伤；切割的玻璃为准矩形的平行四边形、梯形这些不规则原片时，能最大限度的提高玻璃的利用率；可以避免挡块定位时玻璃滑动而造成的切割精度降低。

权利要求

1.一种玻璃切割机的光电定位装置，其特征在于，其包括：控制单元、运动控制单元、伺服驱动单元、切割部、编码器及光电开关单元，所述控制单元分别与所述运动控制单元、所述编码器电连接，用于向所述运动控制单元和所述编码器发送控制信号和接收所述运动控制单元和所述编码器反馈的信号；所述运动控制单元分别与所述伺服驱动单元、所述光电开关单元电连接，用于向所述伺服驱动单元发送信号和接收所述光电开关单元反馈的信号；所述伺服驱动单元与切割部电连接，用于驱动切割部向预定方向移动；所述切割部上配置有所述光电开关单元，所述光电开关单元用于发送和接收光信号，并将接收到的光信号转换成电信号，然后再发送给所述运动控制单元。

2.如权利要求1所述的玻璃切割机的光电定位装置，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用于显示切割部和玻璃的对应位置。

3.如权利要求1所述的玻璃切割机的光电定位装置，其特征在于，所述控制单元是中央处理器，根据输入的指令对相应的功能单元发送信号。

4.如权利要求1所述的玻璃切割机的光电定位装置，其特征在于，所述光电开关单元包括激光光源、CMOS或CCD光电探测器。

5.一种应用在权利要求1所述的玻璃切割机的光电定位装置中的玻璃切割机的光电定位方法，其包括如下步骤：步骤一：通过光电开关单元检测玻璃上的边沿部上的任意三个点A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)的位置；

步骤二：控制单元执行以下数学运算得出玻璃的原点O”的坐标(x1-xa,y3-ya)：a＝y2-y1；b＝x2-x1；m＝x1-x3；n＝y3-y1；tgα＝a/b；ctgα＝b/a；α为玻璃偏转的角度；

可以推出：xa＝(ya-n)×ctgα；xa＝m＝ya×tgα；

最后得到：

xa＝b(b×m-an)/(a×a+b×b)；ya＝b(b×n+a×m)/(a×a+b×b)；α＝actga/b；

计算出玻璃偏转的角度α，玻璃的原点O”(x1-xa,y3-ya)在正坐标系中的坐标；

步骤三：控制单元执行以下数学运算将偏转坐标系中的坐标转换为正坐标系中的坐标：x’＝x0×cosα；y’＝x0×sinα；(x0,y0)为偏转坐标系中的任意点，x＝x’-y0×sinα；y＝y’+y0×cosα；(x,y)为同一点在正坐标系中的坐标，代入即得：x＝x0×cosα-yo×sinα；y＝x0×sinα+y0×cosα，经过上述运算，玻璃上的任意点被转化为正坐标系中的点，因此完成了玻璃切割机的光电定位，控制单元发出指令使切割部切割玻璃。

说明书

玻璃切割机的光电定位装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种玻璃切割机的定位装置及方法，尤其是指一种玻璃切割机的光电定位装置及方法。

背景技术

[0002] 目前市场上主流的玻璃切割机大都使用挡块定位的方式对玻璃进行定位切割，挡块定位的原理是用挡块挡住玻璃的一个边，用皮带带动玻璃向挡块方向强行移动,让玻璃自己挪正方向，确定玻璃这条边的位置，然后用传感器测算出另一条边的位置。这种定位方式默认玻璃的两边之间都是90度夹角，所以要求原片玻璃必须是规整的矩形，不然将会在四条边上出现切割误差，而且挡块在挡玻璃时传送皮带和玻璃之间的相对滑动会对玻璃底部造成划伤。要修正切割误差可以将带有误差的玻璃外边裁掉以保证内部玻璃的尺寸精度，但是玻璃的划伤问题仍然无法解决。

[0003] 现在市场很多玻璃原片由于矩形度无法保证不得不裁边，裁边切割虽然可以保证切割精度，但却降低了玻璃原片的切裁率而增大成本，还会由于裁边时增加刀数而降低生产效率；由挡块定位造成划伤的玻璃也无法满足高端客户的要求，所以很多玻璃深加工的厂家对此很不满意；个别玻璃深加工厂家用的原片不用薄纸而用玻璃粉做为玻璃间的隔层，挡块定位时玻璃在皮带上容易滑离基准位置。挡块定位弊端凸显使之越来越不适合当前形势，所以需要一种全新的定位方法来解决这些问题。在这种情况下，光电定位方法应运而生。

[0004] 常用玻璃切割机以X轴方向和Y轴方向作为基准，形成一个直角坐标系，当一块玻璃进入此坐标系之后，它的所有点就是坐标系中的点，切割机可以在坐标系内的任意点做切割动作。通常玻璃会以正方向进入坐标系，故玻璃的相邻的两条边会平行于X和Y轴，按照基准坐标系就可以切割，但若此玻璃不是标准的矩形，或它以非正方向进入坐标系，那么按照以前的基准坐标去切割将会出现重大误差。

发明内容

[0005] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够利用光电定位方法对玻璃切割机的刀头进行定位的装置和方法。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种玻璃切割机的光电定位装置，其特征在于，其包括：控制单元、运动控制单元、伺服驱动单元、切割部、编码器及光电开关单元，所述控制单元分别与所述运动控制单元、所述编码器电连接，用于向所述运动控制单元和所述编码器发送控制信号和接收所述运动控制单元和所述编码器反馈的信号；所述运动控制单元分别与所述伺服驱动单元、所述光电开关单元电连接，用于向所述伺服驱动单元发送信号和接收所述光电开关单元反馈的信号；所述伺服驱动单元与切割部电连接，用于驱动切割部向预定方向移动；所述切割部上配置有所述光电开关单元，所述光电开关单元用于发送和接收光信号，并将接收到的光信号转换成电信号，然后再发送给所述运动控制单元。

[0007] 实施时，还包括显示单元，所述显示单元用于显示切割部和玻璃的对应位置。

[0008] 实施时，所述控制单元是中央处理器，根据输入的指令对相应的功能单元发送信号。

[0009] 实施时，所述光电开关单元包括激光光源、CMOS或CCD光电探测器。

[0010] 本发明还提供一种应用在上述玻璃切割机的光电定位装置中的玻璃切割机的光电定位方法，其包括如下步骤：

[0011] 步骤一：通过光电开关单元检测玻璃上的边沿部上的任意三个点A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)的位置；

[0012] 步骤二：控制单元执行以下数学运算得出玻璃的原点O”的坐标(x1-xa,y3-ya)：

[0013] a＝y2-y1；b＝x2-x1；m＝x1-x3；n＝y3-y1；tgα＝a/b；ctgα＝b/a；α为玻璃偏转的角度；

[0014] 可以推出：xa＝(ya-n)×ctgα；xa＝m＝ya×tgα；

[0015] 最后得到：

[0016] xa＝b(b×m-an)/(a×a+b×b)；ya＝b(b×n+a×m)/(a×a+b×b)；α＝actga/b；

[0017] 计算出玻璃偏转的角度α，玻璃的原点O”(x1-xa,y3-ya)在正坐标系中的坐标；

[0018] 步骤三：控制单元执行以下数学运算将偏转坐标系中的坐标转换为正坐标系中的坐标：

[0019] 当α>0时，x’＝x0×cosα；y’＝x0×sinα；(x0,y0)为偏转坐标系中的任意一点，

[0020] x＝x’-y0×sinα；y＝y’+y0×cosα；(x,y)为同一点在正坐标系中的坐标，[0021] 代入即得：x＝x0×cosα-yo×sinα；y＝x0×sinα+y0×cosα。

[0022] 经过上述运算，玻璃上的任意点被转化为正坐标系中的点，因此完成了玻璃切割机的光电定位，控制单元发出指令使切割部切割玻璃。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：允许玻璃取片传送时有较大的角度偏差；避免玻璃挡块定位时的底部划伤；切割的玻璃为准矩形的平行四边形、梯形这些不规则原片时，能最大限度的提高玻璃的利用率；可以避免挡块定位时玻璃滑动而造成的切割精度降低。

附图说明

[0024] 图1是本发明实施例的各功能单元的模块图。

[0025] 图2A和图2B是本发明实施例的计算原理图，推算出对坐标系进行偏转的原理。

[0026] 图3A和图3B是本发明实施例的动作流程图，详细分析了怎样通过三个点来确定玻璃的位置。

[0027] 附图标记说明：光电定位装置-1；控制单元-11；运动控制单元-12；伺服驱动单元-13；切割部-14；编码器-15；光电开关单元-16；显示单元-17。

具体实施方式

[0028] 如图1所示，本发明提供一种玻璃切割机的光电定位装置1，其包括：控制单元11、运动控制单元12、伺服驱动单元13、切割部14、编码器15及光电开关单元16，所述控制单元11分别与所述运动控制单元12、所述编码器15电连接，用于向所述运动控制单元12和所述编码器15发送控制信号和接收所述运动控制单元12和所述编码器15反馈的信号；所述运动控制单元12分别与所述伺服驱动单元13、所述光电开关单元16电连接，用于向所述伺服驱动单元13发送信号和接收所述光电开关单元16反馈的信号；所述伺服驱动单元13与切割部14电连接，用于驱动切割部14向预定方向移动；所述切割部14上配置有所述光电开关单元16，所述光电开关单元16用于发送和接收光信号，并将接收到的光信号转换成电信号，然后再发送给所述运动控制单元12。

[0029] 所述光电定位装置1还包括显示单元17，所述显示单元17用于显示切割部14和玻璃的对应位置；所述控制单元11是中央处理器，根据输入的指令对相应的功能单元发送信号；所述光电开关单元16包括激光光源、CMOS或CCD光电探测器。

[0030] 图2A和图2B是本发明实施例的计算原理图，详细分析了玻璃以某个角度进入正坐标系中的情况。图2A表示玻璃以+α的角度偏转进入坐标系，图2B图表示玻璃以-α的角度偏转进入坐标系。图2A和图2B中的X-O-Y坐标是正坐标，玻璃切割时，切割部14在此坐标系内运动；X’-O-Y’坐标是偏转坐标系，也是和玻璃相对应的坐标系，玻璃的四条边都是平行于此坐标系的两轴；O’在图2中是玻璃的一个点，以此点为目标进行计算，推演至玻璃上的其他任何点，它可以代表玻璃上的任何点。举例来说：需要在玻璃上切一条沿着玻璃的X’边长度为一米的直线，以O’为起点，那么在偏转坐标系中起点坐标为(x0,y0),终点坐标为(x0+1,y0)。但是切割部14不认识偏转坐标，只会在正坐标内运动，所以要将偏转坐标内的点转化为正坐标内的点。

[0031] 由图2A可得：当α>0时，x’＝x0×cosα；y’＝x0×sinα；

[0032] 由于x＝x’-y0×sinα；y＝y’+y0×cosα；

[0033] 代入即得：x＝x0×cosα-yo×sinα；y＝x0×sinα+y0×cosα。

[0034] 当α<0时，见图2B，此式依然通用。故玻璃上的任何点被此公式转化为正坐标系中的点了。

[0035] 图3A和图3B是本发明实施例的动作流程图，详细分析了怎样通过三个点来确定玻璃的位置。在图3A和图3B介绍了图2中的α是怎么得来的，还有玻璃的原点O”是怎么被找到的。图3A和图3B分别为以负偏和正偏的角度进入玻璃切割台的示意图，玻璃以某角度进入时，利用安装在切割部14上的所述光电开关单元16来识别玻璃的边沿部：所述光电开关单元16发射出光，光遇到玻璃被反射回来，可判断切割部14在玻璃的上方，切割部14继续移动直到在一时间点反射的光突然消失，可判断切割部14移动到了玻璃的边沿部；对三个点A、B、C进行扫描来得出这三个点的准确坐标。以右图偏转角为+α为准，设定坐标：A(x1,y1)；B(x2,y2)；C(x3,y3)；那么玻璃的原点O”的坐标就应该是(x1-xa,y3-ya)。

[0036] 由图3B可得：a＝y2-y1；b＝x2-x1；m＝x1-x3；n＝y3-y1；tgα＝a/b；ctgα＝b/a。

[0037] 可以推出：xa＝(ya-n)×ctgα；xa＝m＝ya×tgα。

[0038] 最后得到：

[0039] xa＝b(b×m-an)/(a×a+b×b)；ya＝b(b×n+a×m)/(a×a+b×b)；

[0040] α＝actga/b。

[0041] 这样可以计算出玻璃偏转α的角度，玻璃的原点O”在正坐标系中的坐标。

[0042] 由上面两个计算过程，可以将玻璃上的任何点，任何需要切割的图形投影到正坐标系之中，切割部14即可切裁。这种玻璃定位的方法不需要玻璃在切割台上移动，所以避免了划伤的问题；全部动作过程和计算过程由计算机自动完成，速度快精度高；由于A、B两点在长边上寻找并计算偏转角度，所以即使玻璃矩形度稍有差别，只需在短边上稍留余量即可，这样可以最大程度的减少玻璃原板的浪费。

[0043] 以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。在本专业技术领域具通常知识人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效的变更，但都将落入本发明的保护范围内。