以汽車門為例的噴漆機(jī)器人軌跡設(shè)計(jì)

以汽車門為例的噴漆機(jī)器人軌跡設(shè)計(jì)周斌斌【摘要】目前我國(guó)智能制造行業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用數(shù)量十分巨大,在汽車生產(chǎn)、食品、化工、鑄造、倉(cāng)儲(chǔ)物流等行業(yè)應(yīng)用最為廣泛.尤其在汽車生產(chǎn)行業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人與機(jī)電一體化設(shè)備的合理應(yīng)用，顯著提升了生產(chǎn)線的自動(dòng)化和智能化水平.不同種類的工業(yè)機(jī)器人在汽車玻璃涂膠、車身噴漆、車身焊接、零件運(yùn)送等生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用較多.本文論述了以汽車門為例的ABB噴涂機(jī)器人軌跡設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)，為提高噴涂效率提供一定的參考.【期刊名稱】《裝備制造技術(shù)》【年(卷)，期】2019(000)001【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P127-128,158)【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人;噴漆機(jī)器人;軌跡設(shè)計(jì);車門自動(dòng)噴漆【作者】周斌斌【作者單位】嘉興技師學(xué)院，浙江嘉興312000【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TH1220引言隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，世界范圍內(nèi)智能工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展尤為迅猛。目前，我國(guó)已成為世界上使用工業(yè)機(jī)器人數(shù)量最多的國(guó)家，并且工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)數(shù)量也保持世界第一。在汽車生產(chǎn)線中，工業(yè)機(jī)器人承擔(dān)了較多的自動(dòng)化生產(chǎn)任務(wù)，從而減少了生產(chǎn)線中的人工站位數(shù)量，例如完成車門噴漆、車身焊接、車窗涂膠等操作。未來(lái)，工業(yè)機(jī)器人將取代更多人工站位，實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化和智能化操作，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，可以保持產(chǎn)品的一致性，綜合提高產(chǎn)品質(zhì)量。噴涂機(jī)器人能夠代替人類從事噴涂工作，減少漆類產(chǎn)品對(duì)人體的傷害，同時(shí)，能夠有效提高噴涂效率。以汽車門為例的噴涂機(jī)器人軌跡設(shè)計(jì)，是提高噴涂效率、減少噴涂軌跡重疊、避免重復(fù)噴漆和不均勻噴漆的有效途徑。本設(shè)計(jì)以一種車型的車門噴涂軌跡為例，闡述了軌跡劃分方法和程序編寫思路，為提高噴涂效率提供一定的1噴漆工業(yè)機(jī)器人噴漆機(jī)器人又稱為噴涂機(jī)器人，其功能是在一個(gè)6自由度工業(yè)機(jī)器人上安裝一個(gè)噴涂工具，通過(guò)與噴涂漆料和電磁閥等元件的配合，實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)對(duì)某噴涂對(duì)象實(shí)施噴漆的操作。在以往的汽車生產(chǎn)線中，噴漆常以人工操作為主，噴漆工人屬于特殊工種，在噴漆工作環(huán)境下必須身著相應(yīng)的服裝并戴防毒面具，即便如此，人類也無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)在噴漆環(huán)境下工作，否則會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致命危害。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，長(zhǎng)期工作在噴漆環(huán)境下的工人，患癌癥幾率高于常人，并且常伴有頭暈、惡心、乏力等癥狀。因此，從〃以人為本”的角度，采用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作，有助于保護(hù)人類身體健康不受侵害。此外，從工藝和噴漆質(zhì)量角度，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的噴漆工人，其噴漆作業(yè)常出現(xiàn)漆面不均勻、漆料浪費(fèi)較多等缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。此外，人類長(zhǎng)期工作會(huì)積累疲勞感，對(duì)噴涂效率影響較大，不利于產(chǎn)品的一致性操作。因此，從噴涂效率和噴涂質(zhì)量的角度，采用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作，有助于保證產(chǎn)品噴涂效果、提升噴涂效率，同時(shí)工業(yè)機(jī)器人沒(méi)有〃疲勞感”，可以在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行的過(guò)程中保證噴漆的一致性。2以汽車門為例噴涂軌跡設(shè)計(jì)2.1噴涂工具噴涂機(jī)器人一般采用六軸（六自由度）機(jī)器人，垂直固定于地面，其基坐標(biāo)與大地坐標(biāo)一致。機(jī)器人第六軸固定一個(gè)噴槍作為噴涂工具，噴槍功能分為霧化和送料。其中送料是通過(guò)電磁閥將漆料從漆料罐內(nèi)運(yùn)送至噴槍口；霧化的作用是將漆料均勻分散噴涂。通過(guò)不同的霧化度調(diào)節(jié)和噴涂距離調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)噴涂質(zhì)量的控制。2.2車門軌跡分析汽車車門有一部分面積為車窗面積，噴涂工序在安裝玻璃之前，噴漆時(shí)為避免漆料浪費(fèi)，同時(shí)減少噴涂時(shí)間，噴涂軌跡必須繞過(guò)車窗位置，但還必須保證車窗邊沿受漆均勻。根據(jù)不同車型車門噴漆的工藝不同，每一扇車門噴涂次數(shù)不同，但無(wú)論噴涂幾輪，每一輪噴涂的軌跡基本一致。本文就一輪噴涂的軌跡進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)踐。如圖1所示為汽車前門噴涂軌跡點(diǎn)示意圖。該示意圖中所有軌跡關(guān)鍵點(diǎn)均為噴涂工業(yè)機(jī)器人工具噴槍位置點(diǎn)。噴涂前，工業(yè)機(jī)器人噴涂工具首先移動(dòng)到Ready點(diǎn)，在移動(dòng)至Ready點(diǎn)前噴槍關(guān)閉，即不霧化、不送料；到達(dá)Ready點(diǎn)后，機(jī)器人噴槍開(kāi)始先進(jìn)行霧化操作，霧化一段時(shí)間后（該事件也需要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)試而定），噴槍開(kāi)始送料，待漆料完全霧化散開(kāi)后，直到運(yùn)行到第一輪結(jié)束點(diǎn)之前，噴槍始終進(jìn)行噴涂操作。噴槍在Ready點(diǎn)霧化送料穩(wěn)定后，噴槍運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，開(kāi)始噴涂車門。從A至E點(diǎn)，是明顯的弧線，此處在軌跡劃分時(shí)，將A-C劃分為1個(gè)弧線，將C-E劃分為一個(gè)弧線。其中，在A-C弧線中，B為弧線中點(diǎn)；在C-E弧線中，D為弧線中點(diǎn)。當(dāng)噴槍從A經(jīng)B、C、D以弧線軌跡運(yùn)行至E點(diǎn)后，再以直線軌跡運(yùn)行至F，完成車門上沿邊緣的弧線噴漆。隨后，均以直線軌跡進(jìn)行噴涂，在噴涂后視鏡部位時(shí)，按照F至G至E再至H點(diǎn)。完成后視鏡區(qū)域噴涂后，從H點(diǎn)噴涂至I點(diǎn)，再向A點(diǎn)噴涂，隨后噴涂至J點(diǎn)，將汽車車門車窗邊緣噴涂完畢。隨后進(jìn)行車門剩余部分的噴涂作業(yè)。車身剩余部分噴涂的軌跡均以直線軌跡運(yùn)行（忽略車門邊緣弧線軌跡），整體自上而下、左右噴涂。首先從J點(diǎn)向下移動(dòng)至K點(diǎn)，然后向L點(diǎn)直線運(yùn)行；當(dāng)噴涂達(dá)到L點(diǎn)位置后，噴槍向下移動(dòng)至M點(diǎn)，隨后直線運(yùn)行至N點(diǎn)，以此類推，直至噴槍從Y點(diǎn)移動(dòng)至Z點(diǎn)，完成本輪噴漆操作。完成車門噴漆后，噴槍瞬時(shí)移動(dòng)至End點(diǎn)，在該點(diǎn)停止噴槍霧化和送料操作，若噴涂作業(yè)結(jié)束，等待下一扇車門進(jìn)入噴涂區(qū)域；若噴涂全部完成，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作復(fù)位。若進(jìn)行多輪噴涂，則噴槍再次移動(dòng)至Ready點(diǎn)，循環(huán)噴涂。在軌跡運(yùn)行時(shí)，ABB工業(yè)機(jī)器人程序編寫時(shí)共有四種移動(dòng)方式。本設(shè)計(jì)中車門軌跡噴涂中，在工業(yè)機(jī)器人復(fù)位時(shí)，運(yùn)用絕對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令；在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行至Ready點(diǎn)和End點(diǎn)時(shí)，采用關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令；在車門上沿弧線噴涂采用弧線運(yùn)動(dòng)指令；在車門其他部位噴涂時(shí)，采用直線運(yùn)動(dòng)指令［1］。圖1汽車前門噴涂軌跡點(diǎn)示意圖2.3程序設(shè)計(jì)ABB品牌的工業(yè)機(jī)器人常見(jiàn)的移動(dòng)指令分為四種［2］，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令為MoveJ.直線運(yùn)動(dòng)指令為MoveL、弧線運(yùn)動(dòng)指令為MoveC、絕對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)指令為MoveAbsJ。指令格式中，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)格式相同，以直線運(yùn)動(dòng)為例：MoveLP10V100Z10tools；其中，P10為移動(dòng)目標(biāo)位置點(diǎn)；V100是運(yùn)行速度，當(dāng)前速度是指工業(yè)機(jī)器人在全速運(yùn)行狀態(tài)下，速度為100mm/s，噴涂速度要以實(shí)際運(yùn)行調(diào)試情況為準(zhǔn)；Z10為運(yùn)動(dòng)軌跡倒角，當(dāng)距離目標(biāo)點(diǎn)還有10mm時(shí)進(jìn)行弧度轉(zhuǎn)角運(yùn)行至下一目標(biāo)點(diǎn)；當(dāng)Z10改為fine時(shí)，無(wú)倒角，直接到達(dá)軌跡點(diǎn)；tools是以工具坐標(biāo)作為參考坐標(biāo)系?；【€運(yùn)動(dòng)指令格式為：MoveCP20P30V100finetools;其中，P20為弧線中間點(diǎn)，P30為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)，在運(yùn)行MoveC指令時(shí)，從執(zhí)行前一個(gè)點(diǎn)首先運(yùn)行至弧線中間點(diǎn)P20，再完成后半段弧線移動(dòng)至目標(biāo)點(diǎn)P30。指令格式后半部分與MoveL-致。根據(jù)圖1軌跡點(diǎn)，從點(diǎn)Ready移動(dòng)至G的軌跡程為：MoveJReadyV100Z10tools;Wuhua_Start();!開(kāi)啟霧化Songliao_Start();!開(kāi)啟送料MoveJReadyV100finetools;MoveLAV100finetools;MoveCBCV100finetools;MoveCDEV100finetools;MoveLFV100finetools;MoveLGV100finetools;3結(jié)束語(yǔ)汽車生產(chǎn)線中對(duì)車門噴漆的形式多種多樣，根據(jù)不同噴漆工藝和噴涂機(jī)器人，其軌跡運(yùn)行方式和編程方式也不盡相同。今后，噴漆工業(yè)機(jī)器人不僅在汽車零件的噴