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刻字机的工作原理  

2009-09-06 22:17:29|  分类: 刻字机维修及资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一.使用刻绘机的基本配置:
刻绘机是一种由计算机控制的自动化设备,使用刻绘机须配置计算机及专用刻绘机控制软件。配置计算机的基本要求如下:
CPU:  PⅡ以上中央处理器
内存:   32M以上
硬盘:   1G以上
显示器: 14″VGA, 分辨率800×600以上彩色显示器
光驱:   4倍速以上
操作系统: WIN95/98以上
目前市场可采购到的品牌机及组装机的配置已远远高于上述指标, 任意一款计算机都可用于刻绘机的控制。
使用刻绘机在计算机上安装刻绘专用软件。我公司刻绘机随机配置过两款刻绘软件,一款是北京嘉业成科贸有限公司开发的《刻绘大师V6.X版》。另一款是北京市文泰彩艺科贸有限公司公司开发的《文泰刻绘2002版》。《文泰刻绘2002版》的价格略高于《刻绘大师V6.X版》,但市场反馈的信息表明用户比较认可《文泰刻绘2002版》,因此我公司目前随机配置的刻绘软件主要是《文泰刻绘2002版》。

二.刻绘机的主要规格参数:
我公司刻绘机有普通型、A型、B型三种机型,三种机型的机架、机身相同,区别在于控制系统不同。
普通型刻绘机的工作状态由发光二极管显示。刀速刀压用旋钮调节,步进电机驱动使用大功率三极管。
A型刻绘机的工作状态由液晶显示屏显示,刀速刀压用按键调节,调节数值可液晶显示屏显示,步进电机驱动同普通型一样也使用大功率三极管。
B型刻绘机使用双CPU控制,工作状态显示同A型,由液晶显示屏显示,刀速刀压的调节同A型一样,用按键调节,调节数值可液晶显示屏显示,步进电机驱动使用专用集成电路控制。
普通型、A型刻绘机的刻绘速度相同。B型刻绘机由于使用了专用步进电机驱动集成电路,其刻绘速度比普通型、A型刻绘机提高一倍,整机运行噪声降低,工作更加平稳。一般情况下我们给用户推荐使用B型刻绘机。
以上三种机型均有5种规格型号,参数如下:
780型: 最大进纸宽度720mm
实际刻绘宽度620mm
880型: 最大进纸宽度870mm
实际刻绘宽度770mm
980型: 最大进纸宽度960mm
实际刻绘宽度860mm
1180型:最大进纸宽度1120mm
实际刻绘宽度1020mm
1380型:最大进纸宽度1350mm
实际刻绘宽度1250mm
其它规格参数:
刻绘速度:10 —— 400 mm / s  (普通型、A型刻绘机)
     10 —— 800 mm / s  (B型刻绘机)
刻绘刀压:0 —— 500 g
刻绘数据存储器容量:1M×8 bit
与计算机通讯方式:标准串行通讯口和USB,9600 bit / s
刻绘精度:0.025 mm / 步
刻绘语言:DMPL
整机功率:120W
供电电源:50HZ 、220V±10V

三、刻绘的基本原理:
  1.刻绘机的主要用途是在即时贴上刻绘文字或图形。即时贴由表层和背衬两层材料组成,刻绘时,专用刻刀仅在即时贴表层介质上刻出文字或图形,而背衬不被切断。
保证刻绘质量的专用刻刀结构如图所示,H为刀尖长度,刀尖长度是可以调整的,理想刀尖的长度应调节到大于即时贴表层介质的厚度,而小于(表层+背衬)的厚度,刻绘机刻绘时,由于刀座本身有保护刀尖的护套,在刀压适中的情况下,可以刻透即时贴表层介质而背衬不被切断。
根据市场的反馈信息,很多客户用调整刻刀刀压大小的方法来控制刻绘深度,导致刻绘效果不理想。正确的使用方法应如上所述,用调整刀尖的方法控制刻绘深度。
2.由于刻绘机的刻刀不能主动旋转,而刻刀刀刃必须与刻痕在一条直线上才能正常工作,所以设计的刻刀刀尖偏离刻刀中心线一段距离,而且刻刀可以灵活转动,当刻刀受力时,刻刀会旋转到刀刃的运动轨迹和刻痕在一条直线上。这种设计带来一个新问题,即刻绘机的运动轨迹(刻刀中心线)与刻刀刀刃轨迹有误差。为此,刻绘软件需对刻绘轨迹进行刀尖补偿,如图所示。
刀尖补偿值在刻绘软件中可根据刻刀情况进行设置。
刀尖补偿值的设置及刻刀旋转的灵活性都直接影响刻绘的质量。
当刻绘机用于绘图时不应设置刀尖补偿值,否则绘图将出现尖角失真。

四.刻绘机控制系统原理:
普通型刻绘机控制系统原理如图所示。
普通型刻绘机控制系统由工作电源、控制板、驱动板、步进电机、刻刀电磁铁、操作面板、干簧管限位检测、刀速刀压调节、串行通讯接口等部件组合而成,分述如下:
1.  工作电源
普通型刻绘机控制系统需要三组直流电源。
5V — 单片机系统电源
19V — 刻刀电磁铁电源
37V — 步进电机驱动电源
以上三组直流电源采用一体化开关电源,重量轻、体积小、性能稳定。
2.控制板
控制板上集成有单片机89C52、1Mbit×8位刻绘数据存储器628128、单片机扩充接口8255、串行通讯接口芯片MAX232等器件,是刻绘机控制系统的核心。计算机发出的刻绘指令经由串行通讯接口芯片MAX232,传递给单片机89C52,单片机分析、计算处理后,通过单片机扩充接口8255,将驱动走纸步进电机、小车步进电机、小车电磁铁的控制信号传递给驱动板。因单片机分析、计算速度大大高于步进电机、电磁铁的执行速度,所以需将一部分已分析、计算处理完但不能立即执行的刻绘指令存放到1Mbit×8位刻绘数据存储器中。控制板除发出控制信号外,还随时监测系统的输入信号,如左右限位信号,操作面板信号等,控制板将根据不同的输入信号作出相应的反应。
3.驱动板
驱动板接受来自控制板的控制信号,驱动走纸步进电机、小车步进电机、小车电磁铁动作。驱动器件使用大功率CMOS管,考虑到驱动功率大,发热高,驱动板上配置了专用散热风扇。
4.干簧管限位检测
刻绘机仅设左右限位检测,没有前后位置检测。刻绘机的左右限位检测使用干簧管开关,这是一种磁性开关,它用磁场控制动作。干簧管开关安装在刻绘机横梁的左右两侧,小车上固定有磁钢,当小车位移到左右极限位置时,磁钢的磁场使干簧管吸合,信号电位由+5V转换到0V,该信号传递给控制板告之小车已到极限位置。
5.操作面板
操作面板的主要功能:
A.  右移位键 — 控制小车左右运动,使小车位移到刻绘位置。
B.  后移位键 — 控制刻绘材料前后运动,使刻绘材料位移到刻绘位置。
C.  试刀键 — 用于在正式刻绘前调整刀速刀压及刀尖长度的试刻。
D.  急停键 — 此键按下后,可以暂停刻绘机工作,再次按下该键后,刻绘机继续工作。
E.  原点键 —原点键的作用有两个,一是指定当前刻刀位置为刻绘的坐标原点,二是发出联机信号,通知计算机,刻绘机端已准备就绪,可以接受刻绘指令。
F.  联机键 — 脱机状态下(脱机绿灯亮),按下此键刻绘机控制系统先检查刻刀位置是否在坐标原点,如在坐标原点,将发出联机信号,通知计算机,刻绘机端已准备就绪,可以接受刻绘指令。如不在坐标原点(例:设置原点后,操作前后左右键,使刻刀位置离开坐标原点)刻绘机控制系统将使刻刀回到坐标原点,然后发出联机信号。
G.  复位键 —此键按下后一切重新开始。
H.  操作面板左侧共有上、中、下三只指示灯,上指示灯为红色,灯亮表示刻绘机电源已接通。中指示灯为绿色,灯亮表示刻绘机处于脱机状态,可以手动操作。灯灭表示刻绘机处于联机状态,不能进行手动位移操作。
6.刀速刀压调节
普通型刻绘机的刀速刀压使用电位器调节。
7.刻刀电磁铁
刻绘机刻刀电磁铁通电吸合使刻刀的落下,电磁铁断电后刻绘机刻刀靠弹簧力抬起。

A型刻绘机控制系统原理如图所示。
A型刻绘机控制系统由工作电源、控制板、驱动板、步进电机、刻刀电磁铁、操作面板及液晶显示、干簧管限位检测、串行通讯接口等部件组合而成。由原理图可以看出A型刻绘机增加了液晶显示屏,取消了使用电位器调节刀速刀压改用按键调节,其数值用液晶显示屏显示,更加直观名确。为断电后保存刀速刀压值,增加电可擦存储器。
A型刻绘机的其它部分与普通型刻绘机完全相同。
B型刻绘机控制系统原理如图所示。
B型刻绘机控制系统由工作电源、控制板、步进电机、刻刀电磁铁、操作面板及液晶显示、干簧管限位检测、串行通讯接口等部件组合而成。
B型刻绘机的步进电机驱动由于采用专用集成电路,效率提高,
发热降低,体积减小,因此将控制、驱动集成到一块控制板上。为充分发挥步进电机驱动专用集成电路的功能,B型刻绘机增加一只单片机,专门控制步进电机驱动集成电路。
B型刻绘机的刀速刀压用按键调节,其数值用液晶显示屏显示,为断电后保存刀速刀压值,增加电可擦存储器,这些同A型刻绘机相似。
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