谭志明，邓吴恒燊，许 诺，曾光煜
（广西大学行健文理学院，广西 南宁 530000）
引言本项目宗旨在设计制造一台多功能用于各种领域，让使用方式更加简单方便，而且功能变得更多，不仅只局限在一个功能里，便携式的设计，探究一台机器实现多种功能，可以减少对有需求的设备进行购买，只需要进行对主要功能部件的更换即可使用。
1 多功能导轨式一体画线机的设计思路根据已经导出的材料表进行购置材料，用3D 打印技术打印耗材加工制造试验型号，并根据国标测试规则对其进行间隔周期长时间运行测试，在运行时同时进行温度采集和监控。测试通过后进行全功率输出测试。通过后进行安全测试（长时间全功率运行）。全部通过后便开始投入试生产，同时对生产品进行测试（刀路偏差程度，切割深浅偏差，熔深，熔坑面积控制，成品强度），如图1 所示。
2 设计要求2.1 多功能导轨式一体画线机增大额定电压指标技术研究更换合适电源之后在主程序里将电源电平改为24 V/12 V，ArduinoIDE 编译硬件数据上传到主板即可完成更改。同时使用Inkscape 和Cabl 软件实现辅助功能。其中Inkscape 是一款开源的矢量编辑软件，用来提取扫描图片上需要雕刻内容的点坐标，及其生成相对应的步进电机路径。采用Inkscape 图形化界面，可以完成对激光强度、激光打开时间、步进电机移动速度、移动步数、图片转换等的设置。Grbl 是一款针对Arduino 芯片的嵌入式G 代码编译和运动控制器，用来控制雕刻机中两路（X 轴、Y 轴和Z 轴）步进电机的运动状态[1]。
2.2 多功能导轨式一体画线机固件改进技术研究通过SOLIDWORKS 软件设计图纸，在底部设计两个Y 轴和一个X 轴的折叠式导轨，同时增加一个Z轴组件，实现升降工作头，可以自动调焦，不需要额外动作机构，电主轴不需要增加Z 轴组件。通用头采用快拆设计，利用一个卡扣代替4 个螺丝，实现快装快拆功能。
2.3 多功能导轨式一体画线机雕刻技术研究1）利用点阵雕刻技术。由通用头摆动，每次雕刻由一系列点组成的线，然后通用头同时移动并同时雕刻多条线。最后，形成整个板的图像或文字。扫描图形、文本和矢量化。
2）利用矢量雕刻技术。在图像和文本的外部轮廓上进行的。矢量雕刻图案常用于木材、丙烯酸、纸张和其他材料的切割，也用于标记各种材料的表面。
3）位图雕刻技术。先在图片处理软件上将我们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转化为单BMP 格式，而后在专用的激光雕刻切割上位机中打开该图形文件。然后再上位机上根据所加工的材料进行设置合适的参数，而后点击运行，激光雕刻机就会根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻[2]。
2.4 多功能导轨式一体机画线冗余保护技术在物料位置安放非接触式传感器和接近开关进行冗余保护，通过传感器检测物料信息，确保在各物料位不会发生碰撞导致安全问题，而有些料品位置受设备区域限制，无法安放传感器，需要灵活运用限位开关，将在多功能导轨式一体画线机上安放作为二次检测保护，确保物料状态与实际状态相符。同时，根据不同需要在采用硬件保护的基础上增加了软件保护，冗余机制的应用为系统的安全性提供了多重保护，确保了的安全性[3]。
3 多功能导轨式一体画线机的创新点和特色点3.1 项目特色该设计既包含了绘图划线的功能，又包含了雕刻、胶黏等功能，多功能一体化，让一台机器实现多种功能，更加的方便快捷。便携式的设计，增强了机器的便携性，减少体积，提高集成度，相对于体积较大的1 m×1.5 m×1 m 的立式激光雕刻机，这台机器还能够将机器的体积控制在0.9 m×0.15 m 之内，在保证一定精度的前提下尽可能减小体积和降低成本，而且工作的精度提升到另一个层次。折叠式的设计，让这台机器可以随时移动，随时进行工作，不固定在某个位置，实现了机器随时随心用的一个特点。解决了国内在激光画线机领域无法随时随地使用和携带的问题，以及不能够以一机实现多种功能的问题。大大提高了机器的利用率。此外，当使用滴胶针管进行工作时，该通用式一体机也可以运用到胶粘、滴胶领域。滴胶就是用胶水完全一滴一滴出来的滴胶成品，该通用式一体机可以解决人工的手的不自觉抖动问题，机器控制的AB 胶比例也比人工肉眼更加精确，技术较好的话不会出现气泡，更不会出现划痕。
3.2 项目优缺点由于该类机器没有在市面上出现过，所以有较大的市场空白，其通用式的设计，可以同时面向多种用户群体有较大的使用需求，市场前景广阔。但也正因如此各方面技术还未成熟。由于通用式的设计在切换通用头的同时与其匹配的程序也会更加复杂，导致生成的绘图加工雕刻程序方法空运行位移一段时间，会导致绘图效率略微下降。多种通用头的安装，拆卸和储存也不易。
4 结语该多功能导轨式一体画线机的设计采用通用式接头结构，使原本固定的激光头可拆卸，替换成为其他工作部，其主体可采用龙门式外加导轨结构提高其工作稳定性，同时该设计也是在激光雕刻机的设计和应用上的突破，是在其基础上的升级与突破，有利于提高我国在激光雕刻机创新水平。
