如图1和图2所示,一种机器人自动喷涂系统的控制方法,包括以下步骤:
(1)获取待喷涂工件特征数据:利用视觉系统1扫描固定式或移动式的待喷涂工件,得到待喷涂工件数据以获取喷涂物的容貌特征,数据可以实时显示并传输至集成计算机4处理,所述集成计算机4内集成有用于对扫描数据处理并生成机器人喷涂的最优路径的图像处理系统和模拟机器人进行喷涂加工的仿真系统,《一种机器人自动喷涂系统的控制方法》的数据具有实时性,即得到待喷涂工件数据后立刻传输给集成计算机4,以确保集成计算机4的快速反映并有助于喷涂轨迹的快速生成;
(2)图像处理系统处理所获取数据:图像处理系统接收来自视觉系统1数据后,模拟人类视觉和推理首先删除多余信息,然后提取出待喷涂工件的实体数据组成了待喷涂工件的几何图形,这些特征将被检测和发送至轨迹映射模块中,由自动轨迹生成器进行轨迹自动生成处理;《一种机器人自动喷涂系统的控制方法》的图像处理系统利用图像分割从不同的视觉设备中进行图像的合成工作,同时可以处理不同的待喷涂工件,该待喷涂工件以任意的位置和方向进行扫描后都可以进行处理,能够实现坐标系的实时跟踪,从而解决待喷涂工件为移动状态时的扫描问题。
(3)轨迹自动生成:由自动轨迹生成器生成机器人的喷涂程序,目标是为一个任何形状和尺寸的待喷涂工件找到一个最理想的自动喷涂轨迹,自动轨迹生成器集成了图形理论分析、路径优化算法、生成机器人运动轨迹,软件内部仿形系统作为一个数字化的功能,目的是实现恒定喷涂速度和高平滑性,自动轨迹生成器内置有基于特定行业喷涂经验的喷涂工艺专家系统,包含了基于大量的工件喷涂经验的数据积累以形成的具有最优的轨迹、参数的喷涂工艺,从而可针对不同的待喷涂工件制定最优的轨迹和参数,保证了喷涂加工的顺利进行;
(4)仿真:轨迹自动生成后由仿真系统模拟机器人去完成设定好的喷涂任务,从而对运动路径和轨迹的优化进行模拟仿真,机器人的关键概念例如正运动学、逆运动学、微分运动学、静态动态均可仿真实现,用于检测并解决碰撞、奇异点、关节速度极限和关节位置极限等问题;仿真中采用不同的颜色变化突出显示应用于该对象的整个表面的喷涂量。而且,用户可以显示所有机器人本体上的连杆的位置、速度以及加速度;
(5)操控用户界面:步骤(4)完成后,操作者操作用户界面实现喷涂,用户界面主要是为操作者操作机器人提供简易而方便的操作,可以选择语言、各类参数、统计、远程协助的功能;
(6)确定喷涂参数:机器人喷涂轨迹完成了喷涂的基本走向,为确保质量系统提供各类喷涂的参数调整功能,平面和边缘通用参数提供了偏移、开枪、关枪距离、轨迹过渡的参数,对于工件边缘的参数有Y角、偏移深度、连续移动角度、边选择的参数;对于平板的参数有运动方向、Y角度、Y角摆动、Z角度、Z角摆动、并行轨迹间隔、并行轨迹偏移、工件喷涂次数的参数;对于线参数有Y角度、Z角度、顶点偏移、顶点修正、角通过速度、面板框架的参数。
(7)喷涂加工:机器人喷涂系统根据确定好的仿形轨迹、结合供漆系统、喷涂工艺要求,对各种待喷涂工件进行喷涂,喷涂时利用机器人喷涂系统中的机器人本体2下方安装的旋转底座3完成自动抓取待喷涂工件和快速更换已喷涂工件,也可以采用其他的输送和上下料方式完成工件的更换。
所述视觉系统1采用光栅、激光传感器实现对待喷涂工件的扫描。
所述图像处理系统包括对待喷涂工件图像信息的搜索和分析,并利用图像分割对不同的图像进行合成工作,所述待喷涂工件图像为2D或3D的形式。
《一种机器人自动喷涂系统的控制方法》采用的机器人喷涂系统集机器人本体2、机器人控制器和供漆系统于一体,机器人本体2的下部安装的旋转底座3可以自动抓取待喷涂工件和快速更换已喷涂工件,极大的提高了工件的装件和更换效率,自动化程度高,取代了传统的人工装件方式,安全系数高。
所述机器人本体、供漆系统、旋转底座均与机器人控制器相连,所述机器人控制器与集成计算机相连,从而利用集成计算机将指令输送给机器人控制器,以控制机器人本体、供漆系统、旋转底座执行相应的喷涂操作。
具体参数分析如下:
边缘的参数的Y角:是指喷枪相对于机器人本体2的Y轴的喷涂角度,单位为度,如图3所示。
边缘的参数的偏移深度:通常情况下,喷涂轨迹处于工件侧边的正中央,该参数用来设定实际喷涂轨迹相对于中央线的偏移量,单位毫米,如图4所示,当喷涂轨迹位于工件侧边的正中央的左方时为正,当喷涂轨迹位于工件侧边的正中央的右方时为负。
边缘的参数的连续移动角度:若两个连续的机器人轨迹线段的夹角大于该设定值时,机器人将不停顿的平滑通过其交点,否则将视为两个独立的轨迹,以0°—180°表示。如图5为将该参数设置为130°时的例子:1)处的两个轨迹的夹角为90°(即低于设定值),所以机器人将视其为两条轨迹,如图所示的轨迹;2)处两个轨迹的夹角为150°(高于设定值),所以机器人将视其为同一条轨迹,在交点处不停顿通过。
边缘的参数中的边选择的参数:允许选取需要或者不需要喷涂的边,仅适用于有外边框的矩形工件。举例如图6所示,机器人喷涂系统将对工件所有的四个边进行喷涂;举例如图7所示,机器人喷涂系统将仅选取指定的边(这里是边1和边3)进行喷涂,使用该参数时,待喷涂工件需要按照统一的方式进行摆放。
平板的参数的运动方向:允许对机器人在板上喷涂运动方向进行选择,如图8中的(a)所示,为沿着水平方向进行喷涂;如图8中的(b)所示,为沿着垂直的方向进行喷涂;如图8中的(c)所示,为沿着待喷涂工件的长边方向进行喷涂;如图8中的(d)所示,为沿着待喷涂工件的短边进行喷涂。
平板的参数中的Y角度:喷枪在喷涂时在机器人本体2的Y轴方向上的角度。
平板的参数中的Y角摆动:单位为度,设定该值后,允许机器人本体2在喷涂时将会模拟人手工刷漆时毛刷的角度摆动,此摆动是一个相对于机器人Y轴的角度值:即机器人本体2在每条轨迹起始时存在一个与设定值相等的Y轴偏转正值,其后在喷涂过程中逐渐偏转,到轨迹结束时偏转值会变为设定值的负值。举例说明,如图9所示,如果该设定值为20度,那么在喷涂起始时机器人喷枪沿Y轴偏转20度,在结束喷涂时机器人喷枪的Y轴偏转角度会变为-20度。
平板的参数中的Z角度:喷枪相对于机器人本体2的Z轴的偏转角,如图10所示,表明机器人在水平或垂直运动时喷枪的倾斜状况,单位为度,其中属于左侧的情形,Z角度为0度;属于中间的情形,Z角度大于0度;属于右侧的情形,Z角度小于0度。
平板的参数中的Z角摆动:单位为度,设定该值后,允许机器人本体2在喷涂时将会模拟人手工刷漆时毛刷的角度摆动,此摆动是一个相对于机器人本体2的Z轴的角度值:即机器人本体2在每条轨迹起始时存在一个与设定值相等的Z轴偏转正值,其后在喷涂过程中逐渐偏转,到轨迹结束时偏转值会变为设定值的负值。举例说明,如图11所示,如果该设定值为20°,那么在喷涂起始时机器人本体2的喷枪沿Z轴偏转20度,在结束喷涂时机器人本体2的喷枪的Z轴偏转角度会变为-20度。
平板的参数中的并行轨迹间隔:如图12所示,每条轨迹之间的距离,适用于自动生成轨迹的时候,单位为毫米。
平板的参数中的并行轨迹偏移:设定并行轨迹的第一条轨迹与待喷涂工件边缘的距离。该参数可以保存初始和最后的路径以及其他多个路径的喷涂动作,以避免喷枪总是经过相同的点。参数定义为并行轨迹间隔的百分比,如图13中的1)所示,为正值,即起始段和结束段轨迹将在工件的外面,若负值在工件的内部,如图13的2)所示,在工件的边缘则为零值。
平板的参数中的工件喷涂次数:设定喷涂工件的次数,如果大于1,则Y角和Z角在喷涂时都会转换一次。
线参数中的Y角度:喷枪相对于机器人本体2的Y轴的角度。如图14所示有3个例子:如果喷枪垂直与物体,则该值为0,正值则为中图所示,负值则为右图所示,喷枪的倾斜角度与设定值相同。
线参数中的Z角度:喷枪相对于机器人Z轴的角度。如图15所示有3个例子:如果喷枪垂直与物体,则该值为0即为左图;正值则为中图所示;负值则为右图所示,喷枪的倾斜角度与设定值相同。
线参数中的顶点长度定义:定义顶点的延长线段的长度(如图16下方水平箭头),以便机器人应用相关的角度参数,单位为毫米。
线参数中的顶点偏移:是当喷枪经过拐角时,喷枪需要在原有的喷涂距离的基础上抬高的距离,单位毫米,参见图17。
线参数中的顶点修正:在面板喷涂时,机器人倾向于对拐角进行切除,设定该参数将会修正轨迹并对正确的工件边缘进行喷涂。参见图18中的水平箭头所示修正。单位毫米,正值;设为零时不起作用。
线参数中的角通过速度:即机器人喷涂时通过工件拐角的速度。以百分数10%—100%记,其中100%=1米/秒。
对于复杂的平面工件,在不使能时,喷涂时喷枪将一直处于开启状态,参见图19中的1);使能时,喷涂时喷枪将在运动时在仅需要喷涂的地方开启,参见图19中的2)。
线参数中的面板框架:如果该参数使能,则会根据工件的厚度生成更多的线轨迹而不是面轨迹。适用于多个工件级联的物体,而路径之间的间距有前述参数“并行轨迹间隔”确定。该参数仅适用于含有四个外边和一个内边缘的工件,参见图20。
按照上述参数执行仿真或者实际的喷涂加工,控制精度高,并可实现不同工件喷涂轨迹的自动生成,从而降低用户的操作难度,且不需要额外的工装夹具,降低系统设计复杂性和使用维护成本。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明《一种机器人自动喷涂系统的控制方法》的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对《一种机器人自动喷涂系统的控制方法》进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离《一种机器人自动喷涂系统的控制方法》权利要求书所限定的范围。