機器人噴涂系統(tǒng)概述

1、機器人噴涂系統(tǒng)概述,機器人在汽車噴涂中應(yīng)用,在汽車涂裝工藝中，噴涂機器人的應(yīng)用越來越廣泛，其顯著的優(yōu)點是可以同時在同一生產(chǎn)線上混線生產(chǎn)多種車型，提升了涂裝的自動化程度及生產(chǎn)效率，其六軸或七軸的運動軸系比傳統(tǒng)的往復機和自動噴涂機更靈活。焊裝完成的白車身經(jīng)過涂裝車間前處理、電泳等工藝后，還要經(jīng)過中涂和面漆及罩光等工藝階段，才能使汽車車身擁有漂亮的油漆外觀。中涂和面漆及罩光的噴涂任務(wù)可以由機器人噴涂系統(tǒng)來完成。,機器人噴涂系統(tǒng)組成,機器人噴涂系統(tǒng)由以下幾個部分組成：車型識別及信息傳遞部分、位置跟蹤部分、油漆供給及噴涂控制部分、機器人運動控制部分、聯(lián)鎖控制部分、機器人噴涂系統(tǒng)中央控制部分和安全保護部分

2、等。,車型識別及信息傳遞部分,主要作用 該系統(tǒng)能夠自動識別或人工輸入待噴涂車身的車型及顏色等信息，并將該信息與數(shù)據(jù)庫定義參數(shù)進行比較，確認符合后將噴涂參數(shù)傳遞給機器人。 主要配置 車型識別裝置：該裝置主要由兩組相同高度的光電開關(guān)組成，一組為發(fā)射端，另一組為接收端。每組光電開關(guān)中各光電開關(guān)的高度對應(yīng)車身的不同部位。當滑橇碰到車型識別行程開關(guān)后開始進行檢測，由于車身形狀不同，光電開關(guān)被擋住的時間長短隨不同車型有所不同。檢測完畢后系統(tǒng)自動將各光電開關(guān)被擋住的距離與噴涂數(shù)據(jù)表中的設(shè)定值進行比較，由此確定車型。,車型識別及信息傳遞部分,手動輸入裝置：在噴漆房入口設(shè)置人工車型/顏色輸入臺。,位置跟蹤部分,

3、在輸送鏈的驅(qū)動軸上裝有編碼器，編碼器旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生脈沖信號，該脈沖信號傳遞給機器人控制柜和PLC的高速計數(shù)器。由于每個脈沖對應(yīng)的移動距離為固定值，根據(jù)檢測到的脈沖數(shù)即可計算出車身移動的具體距離。這樣就檢測到車身的具體位置信息，實現(xiàn)機器人對車身的位置跟蹤.,油漆供給和噴涂控制部分,主要作用 按車型顏色供給機器人相應(yīng)顏色的油漆并實現(xiàn)顏色實時更換，按噴涂參數(shù)進行油漆噴涂。 主要配置 油漆供給及噴涂控制部分由氣動控制柜、換色閥、齒輪泵及電機、靜電噴杯（噴槍）、油漆、溶劑及空氣供給管路、流量、霧化壓力、成形空氣壓力和高電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。,油漆供給和噴涂控制部分,噴涂控制電氣部分主要集成在AP柜中，氣動部分在

4、機器人手臂上。,油漆供給和噴涂控制部分,主空氣入口設(shè)置數(shù)顯壓力開關(guān)，用來顯示入口空氣壓力并在壓力低時產(chǎn)生報警。主空氣進入氣控柜后一路直接連接到噴杯氣動軸承處，另一路又由球閥分成兩路，一路接到機器人控制柜，供給機器人防爆空氣；另一路進入分氣罐。 換色閥由一組模塊組合而成，每個模塊可以對兩種顏色進行換色。 靜電噴杯（噴槍）：目前轎車面漆自動噴涂系統(tǒng)一般采用高壓靜電旋杯+高壓靜電旋杯的方式進行噴涂。 流量控制：車身的不同部位要求噴杯的油漆吐出量不同，機器人工作時在車身的不同部位調(diào)用不同的噴涂參數(shù)，包括吐出量等。該參數(shù)通過控制系統(tǒng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出一個模擬量。該模擬量輸出給控制齒輪泵電機轉(zhuǎn)動的變頻器，通

5、過調(diào)節(jié)變頻器即可控制齒輪泵的轉(zhuǎn)速，不同的轉(zhuǎn)速對應(yīng)不同的流量，從而實現(xiàn)流量控制。,流量控制原理,旋杯控制原理,噴杯轉(zhuǎn)速控制：噴杯轉(zhuǎn)速參數(shù)通過控制系統(tǒng)相應(yīng)換算后輸出一個數(shù)字量。該數(shù)字量通過氣動控制柜內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出一個模擬量。該模擬量用來控制調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)噴杯驅(qū)動空氣壓力即可實現(xiàn)噴杯轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。噴杯轉(zhuǎn)速信號同時作為控制系統(tǒng)的反饋量，以實現(xiàn)閉環(huán)控制。 成形空氣壓力控制：噴杯成形空氣壓力參數(shù)通過控制系統(tǒng)進行相應(yīng)換算輸出一個數(shù)字量。該數(shù)字量通過氣動控制柜內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出一個模擬量。該模擬量直接輸出給調(diào)節(jié)閥，通過控制調(diào)節(jié)閥的模擬量輸入值即可實現(xiàn)成形空氣壓力控制。成形空氣壓力作為反饋值以實現(xiàn)閉環(huán)控制

6、。 高電壓控制：與上述調(diào)節(jié)類似，高電壓參數(shù)經(jīng)PLC換算輸出一個數(shù)字量。該數(shù)字量經(jīng)遠程數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出一個模擬量。該模擬量輸出給氣動控制柜內(nèi)的高壓發(fā)生裝置，此裝置根據(jù)該模擬量輸出一個高電壓給噴杯。高電壓及電流反饋值經(jīng)高壓發(fā)生裝置換算，將換算值輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，作為高電壓及電流的反饋值以實現(xiàn)閉環(huán)控制 。,轉(zhuǎn)速控制原理,機器人控制系統(tǒng),機器人運動控制部分,主要作用 按照車型信息及噴涂參數(shù)表的規(guī)定動作，與其他部分協(xié)同作業(yè)，實現(xiàn)自動噴涂運動。 主要配置 噴涂機器人：采用六軸伺服防爆噴涂機器人。機器人的所有軸均由交流無刷伺服電機提供動力。這些電機的設(shè)計遵循完全封閉及完全自冷的原則。機器人通過該設(shè)計避免了

7、干擾信號傳入通信系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)設(shè)計具有保護及警告電路功能，可以保護機器人及伺服電機免遭過電壓、過電流或不正確操作的損害和能源浪費。 運動控制系統(tǒng)由機器人、機器人控制柜、示教盤及連接電纜和軌跡跟蹤系統(tǒng)組成； 機器人、控制柜、示教盤是運動系統(tǒng)的硬件部分，軌跡跟蹤系統(tǒng)是機器人的運動控制核心。,軌跡跟蹤系統(tǒng),軌跡跟蹤系統(tǒng)：在進行機器人示教時，把將要進行噴涂的車身分割成若干塊，通過計錄當前脈沖和位置值，停噴時機器人同步隨行，到達命令位置繼續(xù)噴涂。,中央控制部分,主要作用 在機器人噴涂系統(tǒng)中，中央控制部分通過各種總線及網(wǎng)絡(luò)通信，收集各部分的相關(guān)信息并進行綜合處理。它嚴格按照規(guī)定的程序?qū)Ω鞑糠职l(fā)出控制指

8、令，及時反饋并修正，使各部分安全有效地協(xié)同作業(yè)。,中央控制部分,主要配置 中央控制部分包括主控柜、操作柜、人機界面、工控機及控制軟件、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)等。 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)：中涂、面涂和罩光清漆各有一套遠程控制系統(tǒng)，每套遠程控制系統(tǒng)由現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組成。現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)傳輸機器人控制柜內(nèi)部的相關(guān)信息，包括車型信息、噴涂表調(diào)用、開關(guān)槍及機器人狀態(tài)信息。該網(wǎng)絡(luò)不僅傳輸各噴涂控制的開關(guān)量（I/O）信號，同時傳輸噴涂參數(shù)中的噴杯驅(qū)動空氣壓力，噴杯成形空氣壓力和高電壓等模擬量值，還傳輸反饋信號。 以太網(wǎng)：以太網(wǎng)用來傳遞機器人的作業(yè)信息和噴涂表里的參數(shù)信息等?？刂葡到y(tǒng)采用以太網(wǎng)高速傳送噴涂參數(shù)及機器人作業(yè)信息。

9、系統(tǒng)還可以通過網(wǎng)絡(luò)模塊與現(xiàn)場控制總線相連，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸將現(xiàn)場信息傳遞給中控室計算機。這樣就能夠在中控室對系統(tǒng)運行狀況進行監(jiān)控。,機器人監(jiān)控系統(tǒng)畫面,機器人監(jiān)控系統(tǒng)畫面 中央控制部分采用PC機作為上位機，采用組態(tài)軟件制作人機界面，能夠?qū)崟r監(jiān)控生產(chǎn)線各部分的信息，并對不同車型、不同顏色分別累計產(chǎn)量，便于生產(chǎn)管理。系統(tǒng)能夠創(chuàng)建和保存噴涂參數(shù)表，以便自動識別車型，并根據(jù)輸入的噴涂顏色及流量自動完成換色和噴涂作業(yè)。,安全保護部分,安全保護系統(tǒng)：機器人動作速度較快且體積較大，一旦碰到人將會發(fā)生嚴重的人身傷害。另外噴涂區(qū)域內(nèi)存在高壓靜電，如不慎觸電，也會發(fā)生人身事故。系統(tǒng)要求在自動運行狀態(tài)下嚴禁人員出入機器

10、人噴涂工位，同時也配備較為嚴密的安保措施：例如，在噴房入口處設(shè)置防爆高壓顯示指示燈，當系統(tǒng)高壓啟動時，該指示燈點亮，表示高壓啟動，嚴禁人員進入；在進入噴房的入口處設(shè)置安全銷及急停按扭，人員由該門進入噴房時必須將安全銷拔下方可進入，拔下安全銷時系統(tǒng)產(chǎn)生急停報警，機器人停止動作；當人員由車身進入口進入時，噴房入口及出口處設(shè)置出入禁止光電管，在自動待機狀態(tài)下有人員進入時，光電管被擋住后發(fā)出信號給安全控制系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)生急停報警并停機；在車門沒有關(guān)好的狀態(tài)下，車身進入噴房時，噴房入口處設(shè)置的開門檢測行程開關(guān)動作，車門未關(guān)報警發(fā)生，輸送鏈停止行進；由于誤動作或不慎碰到噴杯或噴槍時，當碰撞沖擊超過一定值時，機器人與噴杯聯(lián)結(jié)處的塑料螺栓首先斷裂，該處密封的壓縮空氣無法保持設(shè)定壓力，產(chǎn)生噴槍斷裂報警，系統(tǒng)停機，該保護系統(tǒng)可以使噴杯在一定的外力作用下，連接處最薄弱的環(huán)節(jié)首先斷裂，從而避免直接損害噴杯。另外，機器人工作的噴漆室為易燃易爆場所，機器人通過密封正壓的防爆空氣來實現(xiàn)電氣系統(tǒng)與危險場所的隔離。,總結(jié),機器人噴涂系統(tǒng)運用了當代比較先進的科學技術(shù)