專利名稱：便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的環(huán)形雕刻系統(tǒng)，都是以PC機(jī)作為上位機(jī)，在PC機(jī)上運(yùn)行上位機(jī)軟件，再通 過(guò)上位機(jī)軟件來(lái)控制以51系列單片機(jī)構(gòu)成的下位機(jī)。由于51系列單片機(jī)本身的性能不高， 無(wú)論是雕刻速度還是雕刻精度上都不太理想；再者，上位機(jī)通過(guò)串口與下位機(jī)進(jìn)行通信，通 信的速度不高，從而影響雕刻速度；再者，通信的可靠性受周圍環(huán)境、通信距離、通信線的影 響大，容易出現(xiàn)要雕刻點(diǎn)的丟失及雕刻點(diǎn)的位置改變，從而雕刻出變形的文字或者圖形。即 所謂的雕刻失真。由于增加了一個(gè)PC機(jī)，整個(gè)雕刻系統(tǒng)的成本高、功耗大、占據(jù)的空間大。目前市面上的一些雕刻系統(tǒng)，僅支持矢量圖，所以有些平面圖不能雕刻，且只能雕 刻一些簡(jiǎn)單的圖形。據(jù)檢索，目前還沒(méi)有以ARM處理器為數(shù)字化核心的戒指、手鐲雕刻系統(tǒng)的相關(guān)技 術(shù)成果，市場(chǎng)上更沒(méi)有相關(guān)的產(chǎn)品；在將觸摸屏技術(shù)與ARM結(jié)合，利用模塊化，實(shí)現(xiàn)對(duì)戒指、 手鐲雕刻系統(tǒng)的精密化控制方面，還沒(méi)有相關(guān)報(bào)道，此領(lǐng)域純屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，該便攜式環(huán)形 物件雕刻系統(tǒng)具有成本低、精度高、操作簡(jiǎn)單和智能控制的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下—種便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，包括橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、用于使環(huán)形物件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于實(shí)施雕刻作業(yè)的雕刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制模塊；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由橫向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的端部設(shè)有用于夾持環(huán)形物件的卡盤；雕刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括固定架、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和基于高頻電磁鐵的打印頭；固定架上 設(shè)有高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，打印頭的最下端設(shè)有鉆石針或金剛沙針，打印頭設(shè)置在高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 上；控制模塊中設(shè)有微處理器，微處理器的輸出端連接高頻電磁鐵的控制端、旋轉(zhuǎn)步 進(jìn)電機(jī)的控制端以及橫向步進(jìn)電機(jī)的控制端；控制模塊中具有顯示器和存儲(chǔ)待雕刻的文字 或圖形的存儲(chǔ)單元，顯示器和存儲(chǔ)單元均與微處理器相連。所述的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定架上固設(shè)有至少2根豎直的導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定架還設(shè)有豎直的 絲桿，絲桿端部設(shè)有旋鈕；第一滑塊和第二滑塊均套裝在導(dǎo)軌上，第二滑塊與絲桿傳動(dòng)連 接，第一滑塊與第二滑塊通過(guò)連接柱相連；打印頭設(shè)置在第一滑塊上。第一滑塊套裝在連接柱上，能沿連接柱滑動(dòng)，拐形手柄的一端為手柄端，另一端與第一滑塊相連，拐形手柄的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在連接柱上。打印頭的結(jié)構(gòu)為高頻電磁鐵和打印頭保護(hù)外殼分別固定在高頻電磁鐵固定架的上端和下端，敲擊 頭和用于固定鉆石針的鉆石針固定架均設(shè)置在打印頭保護(hù)外殼內(nèi)，敲擊頭與鉆石針固定架 相連，高頻電磁鐵固定架的底面通過(guò)彈簧與鉆石針固定架相連，打印頭保護(hù)外殼的內(nèi)部設(shè) 有滾珠槽。所述的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用基于步進(jìn)電機(jī)和絲桿傳動(dòng)的導(dǎo)軌滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述的微處理器采用ARM處理器。有益效果本發(fā)明的便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)充分利用了時(shí)下廣泛使用的ARM技術(shù)和觸摸 屏技術(shù)，并很好地把兩者結(jié)合起來(lái)，開發(fā)了基于ARM的戒指、手鐲雕刻系統(tǒng)，從而在保證系 統(tǒng)精度和可靠性的前提下，大大減小了的系統(tǒng)成本、縮小了系統(tǒng)的體積、降低了系統(tǒng)的功 耗。相對(duì)于需要PC機(jī)作為上位機(jī)的雕刻系統(tǒng)，本環(huán)形雕刻系統(tǒng)可以省去購(gòu)買PC機(jī)的費(fèi)用， 所以降低了成本；減少了一臺(tái)PC機(jī)的耗能，所以功耗也降低了 ；步進(jìn)電機(jī)是靠ARM處理器 發(fā)出脈沖的頻率和個(gè)數(shù)來(lái)進(jìn)行工作的，步進(jìn)電機(jī)接收到的脈沖頻率越高，其運(yùn)動(dòng)速度就越 快，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的等角度恒力矩細(xì)分(即一個(gè)脈沖作用下，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度)，使之 旋轉(zhuǎn)相同的角度需要的脈沖個(gè)數(shù)越多，則整個(gè)雕刻系統(tǒng)的雕刻精度就越高，由于ARM處理 器的工作頻率高，則可以同時(shí)滿足高雕刻精度和高雕刻速度的要求；由于采用了觸摸屏作 為人機(jī)交互界面，用戶只需在觸摸屏上輸入要雕刻的文字或者圖形，然后就可以雕刻出文 字或者圖形，所以具有操作簡(jiǎn)單、智能控制的特點(diǎn)。本發(fā)明設(shè)計(jì)了獨(dú)特的打印頭高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(包括微調(diào)和粗調(diào)機(jī)構(gòu))以靈活調(diào)節(jié)打 印頭的高度，以及設(shè)計(jì)了全新的基于電磁鐵并帶有復(fù)位彈簧和滾珠槽的打印頭，以更適應(yīng) 于手鐲、戒指等環(huán)形物件的雕刻。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖。圖2是軟件流程圖。圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的打印頭部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的鉆石針部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的內(nèi)外圈雕刻示意圖(圖a為外圈雕刻示意圖；圖b為內(nèi)圈雕刻示 意圖)。圖7是本發(fā)明的橫向步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 觸摸屏，2 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸，3 旋轉(zhuǎn)卡盤，4 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，5 固定架，6 底座，7 打印頭，8 橫向步進(jìn)電機(jī)，9 橫向步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)盒，10 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)， 11 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)盒；21 旋鈕，22 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定架，23 導(dǎo)軌，24 第一滑塊，25 拐形 手柄，6 第二滑塊，27 鉆石針，28 絲杠；29 連接柱。31 高頻電磁鐵，32 高頻電磁鐵電源 線，33 高頻電磁鐵固定架，34 打印頭保護(hù)外殼，35 高頻電磁鐵敲擊頭，36 滾珠，38 滾珠 槽，39 鉆石針固定架，40 彈簧；41 電機(jī)軸連接器，42 橫向步進(jìn)電機(jī)連接板，46 第1橫向步進(jìn)電機(jī)外殼板，48 第2橫向步進(jìn)電機(jī)外殼板，49 第3橫向步進(jìn)電機(jī)外殼板，50 第4橫 向步進(jìn)電機(jī)外殼板，43、橫向絲杠，44 第一光滑導(dǎo)軌、45 滑塊，47 第二光滑導(dǎo)軌。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1 下面以戒指或手鐲為例說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程一、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)1.總體設(shè)計(jì)圖1中描述了系統(tǒng)的構(gòu)成，系統(tǒng)以ARM處理器為控制核心，以觸摸屏為人機(jī)交互界 面，SD存儲(chǔ)卡或者U盤作為外部存儲(chǔ)器，通過(guò)觸摸屏上的軟鍵盤輸入文字和手動(dòng)繪制圖形， 也可以從SD存儲(chǔ)卡或者U盤上讀取已經(jīng)存在的文本文檔和圖形文件，最后通過(guò)ARM處理器 來(lái)精確控制步進(jìn)電機(jī)以及高頻電磁閥的工作，從而達(dá)到在戒指或者手鐲上雕刻出精美文字 或圖形的目的。2.電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)各模塊由開關(guān)電源供電，供電電壓分別有直流5V、直流MV，其中直流24V是 高頻電磁閥和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作電壓，直流5V電壓給以ARM處理器為控制核心的ARM 控制板供電。3.人機(jī)交互設(shè)計(jì)采用觸摸屏，兼有了輸入和輸出的功能。4.存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)為了滿足需要，系統(tǒng)配置了 NAND存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器，同時(shí)設(shè)計(jì)了 SD存儲(chǔ)卡接 口以及USB接口。5、機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)如圖3所示，由橫向步進(jìn)電機(jī)和橫向步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)盒構(gòu)成系統(tǒng)的橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 帶動(dòng)戒指或手鐲做左右的橫向運(yùn)動(dòng)；由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)盒、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)軸及旋轉(zhuǎn)卡盤構(gòu)成系統(tǒng)的縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)戒指或者手鐲做前后的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；由打 印頭、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和固定架構(gòu)成打印頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使打印頭能上下運(yùn)動(dòng)，以便調(diào)整打印 頭相對(duì)戒指或者手鐲的豎直位置。如圖4所示，要調(diào)整鉆石針的豎直位置，分為微調(diào)和粗調(diào)兩種微調(diào)通過(guò)用手旋轉(zhuǎn) 旋鈕，再由旋鈕帶動(dòng)帶螺紋的絲桿旋轉(zhuǎn)，第二滑塊與帶螺紋的絲桿通過(guò)螺紋相連接，第一滑 塊通過(guò)帶滾珠的軸承與帶螺紋的絲桿相連，在兩根光滑導(dǎo)軌的固定下，可使兩個(gè)滑塊做上 下運(yùn)動(dòng)，由于鉆石針是固定在第一滑塊上的，所以在第一滑塊的帶動(dòng)下，鉆石針就可以做上 下運(yùn)動(dòng)。若要粗調(diào)打印頭的豎直位置，可以下按或者上拉拐形手柄；第一滑塊與第二滑塊通 過(guò)連接柱連接，第一滑塊套裝在連接柱四上，能沿連接柱滑動(dòng)，拐形手柄的一端為手柄端， 另一端與第一滑塊相連，拐形手柄的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在連接柱上。當(dāng)螺紋沒(méi)有旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二滑塊 的位置是固定的，所以當(dāng)拐形手柄按下時(shí)，由于拐形手柄的旋轉(zhuǎn)軸與連接柱相連的一側(cè)是 固定的，所以第一滑塊就可以向上運(yùn)動(dòng)，同理，當(dāng)拐形手柄上拉時(shí)，第一滑塊就可以向下運(yùn) 動(dòng)。
如圖5所示，打印頭由鉆石針27和鉆石針固定架構(gòu)成，打印頭和打印頭保護(hù)外殼 之間通過(guò)帶滾珠的滾珠槽傳動(dòng)，在高頻電磁鐵沒(méi)有通電時(shí)，通過(guò)彈簧將打印頭與高頻電磁 鐵敲擊頭相連，當(dāng)高頻電磁鐵通電時(shí)，高頻電磁鐵敲擊頭敲擊打印頭，從而完成當(dāng)前點(diǎn)的雕 刻，當(dāng)高頻電磁鐵斷電時(shí)，在彈簧的作用下，打印頭又可以回到初始位置。如圖6所示，若要在戒指或手鐲的外圈進(jìn)行雕刻，直接可以把打印頭移動(dòng)到戒指 或手鐲的上方，然后進(jìn)行雕刻；若要在戒指或手鐲的內(nèi)圈進(jìn)行雕刻，可以把打印頭移動(dòng)的戒 指或手鐲的內(nèi)圈的上方，然后進(jìn)行雕刻即可。如圖7所示，由橫向步進(jìn)電機(jī)連接板、第1橫向步進(jìn)電機(jī)外殼板、第2橫向步進(jìn)電 機(jī)外殼板、第3橫向步進(jìn)電機(jī)外殼板和第4橫向步進(jìn)電機(jī)外殼板構(gòu)成橫向電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)盒。 由電機(jī)軸連接器把橫向步進(jìn)電機(jī)和橫向絲杠連接起來(lái)，橫向絲杠通過(guò)螺紋穿過(guò)滑塊，兩根 光滑導(dǎo)軌通過(guò)帶滾珠的軸承穿過(guò)滑塊，于是，橫向步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)就可以帶動(dòng)橫向絲杠旋轉(zhuǎn)， 橫向絲杠的旋轉(zhuǎn)就可以帶動(dòng)滑塊做左右運(yùn)動(dòng)。二、使用方法首先要完成戒指/手鐲的裝配，接著，機(jī)器電源打開后，就會(huì)啟動(dòng)戒指/手鐲雕刻 應(yīng)用程序。系統(tǒng)的人機(jī)交互部分是觸摸屏，用戶只需要按照操作說(shuō)明和提示進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè) 置，并且對(duì)機(jī)械部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整，即可在戒指/手鐲上雕刻出精美的文字和圖片了。使 用包括以下主要過(guò)程i、裝配戒指/手鐲；2、開啟機(jī)器電壓，登陸戒指/手鐲雕刻應(yīng)用程序；3、模塊的選擇，即選擇文字編輯及雕刻模塊或者是圖形編輯及雕刻模塊。4、根據(jù)不同規(guī)格的戒指/手鐲，在應(yīng)用程序上進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置。主要的設(shè)置項(xiàng)目 如下(1)、文字編輯及雕刻模塊1)字符雕刻尺寸所打戒指或者手鐲的高度和寬度大小(單位mm)；2)戒指/手鐲雕刻方向和直徑大小所打環(huán)形物品的直徑大小，和選擇雕刻的外 圈或者內(nèi)圈；3)保存和讀入格式保存當(dāng)前所做的文字和格式；讀入以前所保存的文字和格 式；4)邊格數(shù)就是在所雕刻樣品的邊上加上點(diǎn)格數(shù)，多和反色配合使用；5)反色反色就是不雕刻所需要的文字而打旁邊的那些點(diǎn)，就是俗稱的“反沙”效 果；6)雕刻后回到初始位置就是雕刻完后針頭回到初始的位置；7)重疊和重復(fù)次數(shù)重疊次數(shù)就是雕刻幾次，重復(fù)次數(shù)就是雕刻幾個(gè)；8)移動(dòng)針頭可以一點(diǎn)一點(diǎn)(或多點(diǎn))精確地移動(dòng)打印頭。這里的一點(diǎn)一點(diǎn)地移 動(dòng)，是指兩點(diǎn)之間的間隔，就是本次雕刻字印的兩點(diǎn)間的距離。常用來(lái)精確微調(diào)針頭位置范 圍；9)雕刻區(qū)域就是所雕刻樣品字印的所雕刻的范圍，常用來(lái)定位針頭位置；10)重置針頭讓針頭回到上一個(gè)雕刻字印的針頭位置，常用來(lái)重復(fù)打同一個(gè)字 體字印；
11)圖片編輯與雕刻跳轉(zhuǎn)到圖片編輯與雕刻模塊，用來(lái)雕刻圖片；12)字體選擇選擇所需要雕刻的字體；13)字體點(diǎn)數(shù)選擇雕刻字體的點(diǎn)數(shù)，就是在某一固定的高度(mm)里所包含的要 雕刻的點(diǎn)數(shù)；14)加粗，斜體，下劃線給字體予不同的選擇組合；15)暫停，繼續(xù)，復(fù)位控制機(jī)器的急停和繼續(xù)工作；16)確定確定健，在雕刻以前或修改過(guò)參數(shù)后都要按確定鍵來(lái)進(jìn)行確定；17)文字編輯區(qū)編輯所需要的文字格式等；18)布局區(qū)域給出所雕刻字印的布局預(yù)覽。(2)、圖片編輯及雕刻模塊1)高度格數(shù)與寬度格數(shù)就是在某一固定高度和寬度范圍內(nèi)所雕刻的點(diǎn)數(shù)，常為 圖片的像素大??；2)確定改變格數(shù)如想自定義改變1所說(shuō)的格數(shù)，改變后按這個(gè)健確定；3)按上面的大小讀入位圖就是說(shuō)按1所示的格數(shù)讀入圖片，常常會(huì)改變圖片的 大小和照成圖片像素的部分丟失；4)原始大小讀入位圖就是按圖片的大小直接讀入圖片，不改變圖片的大小和像 素；5)保存成位圖文件就是保存當(dāng)前的圖片大小像素和格式；6)清除圖片清除當(dāng)前編輯狀態(tài)下的圖片；7)反色就是不雕刻所要顯示的部分，只雕刻旁邊的部分，就是俗稱的“沙面”效 果；8)顯示網(wǎng)格就是顯示旁邊的網(wǎng)格線；9)設(shè)置圖片大小設(shè)置雕刻圖片的大小尺寸；10)戒指直徑和內(nèi)外圈選擇雕刻時(shí)選擇所需要雕刻的內(nèi)圈或者外圈和其所對(duì)應(yīng) 的直徑大??；11)精確移動(dòng)針頭用于精確定位雕刻范圍；12)雕刻區(qū)域定位雕刻針頭當(dāng)前雕刻所要走的區(qū)域范圍；13)重復(fù)和重疊重復(fù)是雕刻多少個(gè)，重疊是雕刻多少次；14)預(yù)覽和修改區(qū)域可以預(yù)覽圖片效果和修改圖片點(diǎn)數(shù)；15)文字編輯與雕刻。跳轉(zhuǎn)到文字編輯與雕刻界面。5、在第4點(diǎn)中對(duì)軟件部分進(jìn)行設(shè)置時(shí)，同時(shí)要觀察機(jī)器上戒指/手鐲的移動(dòng)，以找 到一個(gè)最好的雕刻位置。最后就是對(duì)打印頭的設(shè)置，通過(guò)上拉或者下按打印頭旁邊的手柄， 就可以快速地向下或向上移動(dòng)打印頭的位置，通過(guò)旋轉(zhuǎn)打印頭正上方的旋鈕，就可以微調(diào) 打印頭的上下位置。6、在上述五點(diǎn)設(shè)置完成后，就可以開始雕刻了。由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的方案實(shí) 現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本 發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。根據(jù)輸入文字或者圖形，提取出文字或者圖形的字模，設(shè)定好兩點(diǎn)陣之間的距離(即步進(jìn)電機(jī)在兩點(diǎn)陣之間移動(dòng)的距離)，步進(jìn)電機(jī)每移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)陣的距離(其移動(dòng)方式可 以是先上下掃描移動(dòng)，再左右掃描移動(dòng)；也可以是先左右掃描移動(dòng)，再上下掃描移動(dòng))，再 根據(jù)之前提取的文字或者圖形的字模，判斷該處是否有一個(gè)點(diǎn)，假如有一個(gè)點(diǎn)，則控制打印 頭動(dòng)作一次，即在該處雕刻出一個(gè)點(diǎn)。以此類推，直至雕刻出全部的文字或者圖形。本實(shí)施例的具體工作過(guò)程如下在ARM處理器上運(yùn)行戒指、手鐲雕刻應(yīng)用程序，該 應(yīng)用程序包括友好的用戶界面；具有非常好的仿真效果，真正做到了所見(jiàn)即所得；支持多 種字體；支持粗體、斜體、下劃線等多種功能；支持多種格式的圖案；完善的菜單體系；充分 的自定義設(shè)置。系統(tǒng)的人機(jī)接口部分是觸摸屏，用戶可在觸摸屏上，通過(guò)軟鍵盤輸入要雕刻的文 字或者手動(dòng)繪制要雕刻的圖形，也可以通過(guò)從SD存儲(chǔ)卡或U盤中讀取已經(jīng)存在的文字或者 圖形，并且可以對(duì)文字進(jìn)行排版，以及對(duì)圖形進(jìn)行編輯，然后將處理得到的文字或者圖形進(jìn) 行編碼，根據(jù)編碼數(shù)據(jù)控制橫向步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)和鉆石針工作，以精確雕刻出文字 和圖形。鉆石針的工作，得依賴于打印頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的配合。由高頻電磁鐵控制的打印頭固 定在能上下運(yùn)動(dòng)的滑塊上，滑塊安裝在豎直導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌由兩根光滑導(dǎo)軌和一根帶螺紋的 絲桿組成，兩根光滑導(dǎo)軌起支撐和固定作用，帶螺紋的絲桿起控制作用；帶螺紋的絲桿的上 端連接一個(gè)旋鈕，通過(guò)旋轉(zhuǎn)該旋鈕，就可以使打印頭作上下運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)是緩慢的，起打印 頭位置的微調(diào)作用；滑塊的右端接有一個(gè)能控制打印頭快速上下移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)有一個(gè)手柄，把該手柄按下，打印頭就可以向上移動(dòng)一大步，把該手柄往上拉，打印頭 就可以向下移動(dòng)一大步。這樣就具有了對(duì)打印頭位置粗調(diào)和微調(diào)的功能。打印頭能夠在戒指和手鐲上雕刻出文字和圖形，還利用了高頻電磁鐵能快速地吸 合鐵塊的特點(diǎn)，首先用彈簧把高頻電磁鐵的一端和打印頭的一端合在一起(利用彈簧的吸 力)，主要是起定位的作用，當(dāng)高頻電磁鐵快速上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，高頻電磁鐵的一端就可以快速 地敲擊打印頭，當(dāng)打印頭被敲下時(shí)，就可以在戒指或者手鐲上雕刻出一個(gè)點(diǎn)，再當(dāng)高頻電磁 鐵斷電時(shí)，通過(guò)彈簧的作用，又可以使打印頭回到原來(lái)的位置。因?yàn)榇蛴☆^的位置不能前后左右移動(dòng)，所以為了能夠在戒指和手鐲的不同位置上 進(jìn)行雕刻，就需要用到橫向步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。橫向步進(jìn)電機(jī)通 過(guò)機(jī)械傳動(dòng)部分帶動(dòng)物品作左右運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)部分帶動(dòng)物品作前后的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)速度和距離由ARM處理器控制。旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)軸連接器把 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的軸和能前后旋轉(zhuǎn)的、固定戒指和手鐲的軸連接在一起，ARM控制器通過(guò)步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，然后再由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)戒指或手鐲作前后旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)。旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一起固定在一個(gè)滑塊上，該滑塊安裝在水平導(dǎo)軌上，水平導(dǎo) 軌由兩根光滑導(dǎo)軌和一個(gè)絲杠組成，兩根光滑導(dǎo)軌的兩端都通過(guò)軸承固定在橫向電機(jī)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)固定盒中，起支撐和固定作用；絲杠的一端固定在橫向電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定盒中，絲杠的 另一端和橫向步進(jìn)電機(jī)的軸連接在一起，絲杠起控制及傳動(dòng)作用。這兩根光滑導(dǎo)軌和絲杠 的另一個(gè)主要的作用就是把橫向步進(jìn)電機(jī)的前后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的水平運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)雕刻精細(xì)，最小可雕刻長(zhǎng)寬分別為0. 5mm的英文數(shù)字，及長(zhǎng)寬分別為Imm的 中文字；九方位定位系統(tǒng)(能夠在雕刻前，快速的移動(dòng)打印頭到要雕刻文字或者圖形的正 中心、正中心的正上方、正中心的正下方、正中心的左方、正中心的右方、左上角和右下角)，確保雕刻位置準(zhǔn)確無(wú)誤；并且可以精確地移動(dòng)針頭(可以一點(diǎn)一點(diǎn)(或多點(diǎn))精確地移動(dòng) 打標(biāo)頭。這里的一點(diǎn)一點(diǎn)地移動(dòng)，是指兩點(diǎn)之間的間隔，就是本次打印字印的兩點(diǎn)間的距 離，用來(lái)精確微調(diào)針頭位置范圍。)；雕刻力度可調(diào)，雕刻深淺可控可調(diào)，深度可達(dá)0.3mm以 上；可重復(fù)雕刻，重復(fù)精度達(dá)0.01mm，重復(fù)雕刻無(wú)重影，無(wú)耗損；雕刻出閃亮光滑的文字與 圖案，無(wú)須拋光；可以分別在戒指和手指的內(nèi)圈和外圈進(jìn)行雕刻；系統(tǒng)具有暫停功能，當(dāng)暫 停后，只要系統(tǒng)不斷電，在任何時(shí)間下都可以繼續(xù)雕刻之前暫停時(shí)未雕刻完的部分。
該戒指手鐲雕刻系統(tǒng)綜合了 ARM技術(shù)和觸摸屏技術(shù)，操作簡(jiǎn)單；并且包含完善的 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電源供應(yīng)和保護(hù)電路。大大減小的系統(tǒng)的體積、降低了成本和功耗。
權(quán)利要求
1.一種便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，包括橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、用于使環(huán)形物件旋 轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于實(shí)施雕刻作業(yè)的雕刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制模塊；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由橫向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的端部設(shè)有用于夾持環(huán)形物件的卡盤；雕刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括固定架、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和基于高頻電磁鐵的打印頭；固定架上設(shè)有 高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，打印頭的最下端設(shè)有鉆石針或金剛沙針，打印頭設(shè)置在高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上；控制模塊中設(shè)有微處理器，微處理器的輸出端連接高頻電磁鐵的控制端、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電 機(jī)的控制端以及橫向步進(jìn)電機(jī)的控制端；控制模塊中具有顯示器和存儲(chǔ)待雕刻的文字或圖 形的存儲(chǔ)單元，顯示器和存儲(chǔ)單元均與微處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的高度調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)的結(jié)構(gòu)為在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定架上固設(shè)有至少2根豎直的導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定架還設(shè)有豎直的絲 桿，絲桿端部設(shè)有旋鈕；第一滑塊和第二滑塊均套裝在導(dǎo)軌上，第二滑塊與絲桿傳動(dòng)連接， 第一滑塊與第二滑塊通過(guò)連接柱相連；打印頭設(shè)置在第一滑塊上。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，第一滑塊套裝在連接 柱上，能沿連接柱滑動(dòng)，拐形手柄的一端為手柄端，另一端與第一滑塊相連，拐形手柄的旋 轉(zhuǎn)軸設(shè)置在連接柱上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，打印頭的結(jié)構(gòu)為高頻電磁鐵和打印頭保護(hù)外殼分別固定在高頻電磁鐵固定架的上端和下端，敲擊頭和用于固定鉆石針的鉆石針固定架均設(shè)置在打印頭保護(hù)外殼內(nèi)，敲擊頭與鉆石針固定架相 連，高頻電磁鐵固定架的底面通過(guò)彈簧與鉆石針固定架相連，打印頭保護(hù)外殼的內(nèi)部設(shè)有 滾珠槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的橫向進(jìn)給機(jī) 構(gòu)采用基于步進(jìn)電機(jī)和絲桿傳動(dòng)的導(dǎo)軌滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，所述的微 處理器采用ARM處理器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)，其特征在于，包括橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、用于使環(huán)形物件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于實(shí)施雕刻作業(yè)的雕刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制模塊；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由橫向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的端部設(shè)有用于夾持環(huán)形物件的卡盤；雕刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括固定架、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和基于高頻電磁鐵的打印頭；固定架上設(shè)有高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，打印頭的最下端設(shè)有鉆石針，打印頭設(shè)置在高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上。該便攜式環(huán)形物件雕刻系統(tǒng)具有成本低、精度高、操作簡(jiǎn)單和智能控制的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B44B3/04GK102145624SQ20101060026
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者王勛志, 鄒潤(rùn)民 申請(qǐng)人:中南大學(xué)