发明内容

本发明意在提供一种基于数学模型的智能加工装置，以解决在完成不同立体几何模型的切割加工时，需要更换不同的加工装置才能完成加工，导致不同的立体几何模型加工成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种基于数学模型的智能加工装置，包括安装架以及能对木材原料进行固定的固定单元，还包括切削单元，切削单元包括切削刀、能带动切削刀沿安装架的竖直移动的移动部以及能带动切削刀转动的转动部，固定单元包括连接臂以及固定木材原料的固定头，固定头与连接臂球头连接，固定头的端面可与切削刀平行。

基础方案的原理及其优点：在对木材原料进行加工时，先将木材原料固定在固定头处，然后移动部带动切削刀竖直移动，转动部带动以切削刀转动，使得切削刀与木材原料的待切削处相对，此时通过连接臂推动固定头带动木材原料同步移动，使得切削刀对木材原料的待切削处进行切削处理；待木材原料的一侧被切削刀切削后，再次通过移动部和转动部调整切削刀与木材原料的相对位置，同时通过转动固定头与连接臂的连接处，调整木材原料的角度和位置，使得木材原料的另一待切削处与切削刀相对，可适应性的针对不同立体几何模型的不同面进行切削成型加工，进而可将不同的立体几何模型切削成型，能够减少不同设备的使用，使得整个智能加工装置的使用适应性强。

进一步，移动部包括安装盘、圆形的第一导轨以及在第一滑轨上滑动的第一滑块，安装盘竖直固定安装在安装架上，第一导轨同轴固定安装在安装盘的一侧上，转动部固定安装在第一滑块上。

通过上述设置，在对切削刀的位置进行调整时，控制第一导轨上的第一滑块，第一滑块带动转动部和切削刀在安装盘所在的竖直面上滑动，通过对第一滑块的滑动，可让切削刀移动至安装盘的上侧、下侧、左侧和右侧，能够有效的控制切削刀水平位置和竖直位置，能够提高切削刀位置的可调性。

进一步，转动部包括微型电机、与微型电机的动力输出端固定连接的支撑杆、第二导轨以及在第二滑轨上滑动的第二滑块，第二导轨的一端与安装盘的中心处转动连接，第二导轨的另一端与第一滑块固定连接，微型电机固定安装在第二滑块上，切削刀固定安装在支撑杆远离微型电机的一端上。

通过上述设置，在对切削刀的位置进行调整时，当第一滑块带动第二导轨的端部滑动时，第二导轨的端部绕安装盘的圆心处转动，使得切削刀保持第一滑轨的范围内，在第一滑块和第一导轨的配合下，能够快速对切削刀的位置进行较大范围的调节；在对切削刀的位置进行微调时，可滑动第二导轨上的第二滑块，使得第二滑块带动微型电机、支撑杆和切削刀沿安装盘的半径滑动，实现对切削刀水平位置和竖直位置的微调，且可让切削刀移动至第一导轨的范围内，使得切削刀的位置可调度提高，且切削刀的位置也更精准，便于对木材原料进行切削。

进一步，支撑杆为液压伸缩杆，液压伸缩杆连接有液压泵。

待木材原料的待切削处与切削刀相对后，启动液压泵，液压泵向液压伸缩杆内泵入液压油，使得液压伸缩杆伸长，此时液压伸缩杆的端部推动切削刀同步伸长，使得切削刀对木材原料的待切削处进行切削处理，进而无需连接臂带动木材原料移动，能够有效提升对木材原料固定的稳定性，也便于木材原料与切削刀配合。

进一步，连接臂为机械臂，固定头包括电动机以及与电动机的动力输出端固定连接的钻头，机械臂的一端与安装架固定连接，机械臂的另一端与电动机固定安装并且与安装盘设有第一滑轨的一端相对。

在对木材原料进行固定时，将木材原料的一侧与机械臂上的钻头相对，此时启动电动机，电动机带动钻头转动，钻头转入到木材原料的一侧内，实现对木材原料的固定和限位；在对木材原料的位置进行控制时，机械臂对电动机和钻头的控制更稳定，同时机械臂也能让钻头的角度和位置更多变，便于切削刀与木材原料的待切削处相对。

进一步，还包括控制单元，控制单元包括处理器、信息收集部和控制部，信息收集部包括若干摄像头和距离传感器，若干摄像头和距离传感器均固定安装在安装架上，且若干摄像头和距离传感器均位于固定单元与切削单元之间；控制部包括控制第一滑块转动的第一控制器、控制第二滑块转动的第二控制器、控制支撑杆伸长或缩短的第三控制器以及控制机械臂的靠近电动机一端角度和位置的第四控制器，第一控制器、第二控制器、第三控制器、第四控制器、若干摄像头和距离传感器均与处理器电联接。

在对木材原料进行加工时，初始时摄像头和距离传感器能对木材原料原有的结构信息和位置信息进行收集，处理器对木材原料的位置和角度进行处理，处理器将位置和角度控制信号传递至第四控制器中，第四控制器控制机械臂的各个臂相对转动和移动，使得机械臂带动电动机、钻头和木材原料同步移动至待加工处；与此同时，处理器可计算木材原料的待加工面与切削刀的位置关系，此时向第一控制器和第二控制器发出控制信号，对第一滑块和第二滑块的位置进行调节，使得切削刀与木材原料的待切削处相对，处理器向第三控制器发出控制支撑杆伸长的信号，即可让切削刀对木材原料进行自动化切割，切割的效率高，且能完成对立体几何模型进行切削加工。