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喷漆机器人应用技术研究与未来展望

作者:中国机器人新闻中心  来源:综合报道  发布时间:2013-12-9 15:56:21

中国机器人网讯:涂装是制造业中一项非常重要的工序,它能有效地防止工件受外界环境侵蚀,提高工件寿命,而且能美化工件外观。目前在国内,涂装工序主要还是靠人工完成,涂装的质量受工人的技术熟练程度、心情等因素的影响很大。同时,涂装过程中挥发出来的有毒气体对工人的身体健康影响很大。实现涂装过程自动化,具有巨大的社会与经济效益。喷涂机器人就是一种典型的涂装自动化装备。使用机器人进行喷涂作业,工件涂层均匀,重复精度好,工作效率高,能使工人从恶劣的工作环境中解放出来。国际上将机器人应用到喷涂领域已有二十多年的历史,最早将机器人技术应用于喷涂的有美国的minihit公司、fudge公司、德国的hatel公司等。

随着机器人技术的不断完善,喷涂精度得到显著提高,喷涂机器人在主要的发达国家得到广泛的应用。我国的华南理工大学、华中科技大学等科研机构先后对喷涂机器人技术进行深入的研究,取得了不少进展。航天航空部的703所、625所使用热喷涂机器人进行作业,用来喷涂一些重要而特殊航空部件。目前在我国,还没有完全意义上的独立生产喷涂机器人的厂家,机器人市场大多为欧美、日本、韩国等国的生产厂家所垄断。近年来,我国的一些企业积极与高校开展喷涂机器人的项目合作,进一步推动我国喷涂机器人技术的成熟,普及与应用。

1、喷涂机器人的种类

1.1 仿形喷涂机器人

仿形喷涂机器人根据被喷涂工件的外形特点,简化机器人本体的结构与控制方式,造价低廉,维修简便,喷涂质量基本上能满足工业的需求。据国外公司统计的数字显示,采用仿形喷涂机器人进行作业,喷房内部尺寸可减少2/3 ,排风量减少3/5 ,漆雾处理的冲水流量减少1/3,涂料节省大概30%—50%。仿形喷涂机器人广泛应用于汽车、铁路机车车辆等机械制造业的喷涂作业,用于完成被工件顶部与侧面的喷涂。相关资料介绍了一种用于汽车车身喷涂的仿形喷涂机器人,该机器人模仿汽车车身的形状,同时在顶部与侧面各安装喷枪,喷枪固定在机架上,喷枪与车身的距离、角度可以调解,以满足不同型号的车身的喷涂需要。机器人采用PLC控制方式,整个系统可靠性高,组态可灵活调整,编程方便,调试维护简单,对不同车型的车身通过编程即可达到仿形编程目的。

1.2 移动式喷涂机器人

这类机器人主要用于高空的喷涂作业,如大楼、桥梁的高空喷涂等,配备缆绳、真空或磁吸附装置,充当机器人的下肢,使机器人能够在高空喷涂作业的同时进行移动。相关资料介绍一种缆索机器人,用于斜拉桥的高空喷涂,利用PLC作为机器人的控制系统,机器人系统运行稳定,可靠性高,可满足斜拉桥高空喷涂的需要。还有一种用于高层建筑喷涂作业的移动机器人,以真空吸附的方式进行高层建筑物的喷涂作业,机器人由支援系统、机器人本体、控制系统组成。其中支援系统包括移动小车、卷缆部件、悬挂装置;控制系统采PLC控制。机械手采用往复运动的方式,同时在喷涂机械手上还安装了两套CCD摄像系统,可从支援小车的监视器实时监视喷涂作业情况和墙面喷涂的质量。该机器人的推广应用提高了高层建筑喷涂作业的质量、工作效率和安全可靠性,降低工人的工作量。

1.3 经济型简易喷涂机器人

这类机器人本质上是一种三自由度直角坐标机器人,采用龙门架式的框架结构,配备有专门的夹具,进行喷涂作业时,须先手工将被喷涂工件夹紧到工作台上,再操纵机器人进行喷涂。主要用于手机、计算机键盘等小型电子产品外壳的喷涂作业,该机器人结构简单、操作简便易行,且成本较低。但系统功能单一,一般只能用于小型件的喷涂作业。

1.4 固定式多自由度喷涂机器

这种机器人常固定于喷涂生产线的两侧,作业时被工件通过输送带送入生产线,再由机器人对工件进行喷涂作业,这种机器人常为回转式关节型机器人,常见的是5、6自由度关节机器人。机器人的控制系统常采用在工控机上插入输入输出I/O卡和运动控制卡的模式,再通过计算机高级语言编程实现整个喷涂作业过程的自动化,可适用于各种不同场合的喷涂作业需要

2、喷涂机器人运行方式

2.1 示教型喷涂机器人

这种方式必须首先确定机器人在喷涂件表面的运动轨迹,先操纵机器人沿运动轨迹空走一遍,即对机器人进行示教。在示教过程中,机器人记录下各个示教点的轨迹坐标,在真正喷涂过程中,机器人根据先前记录下来的示教点对工件进行自动喷涂作业,示教点之间的曲线部分采用插补算法确定各个插补点坐标,以逼近原曲线轨迹,最后通过机器人正逆解运算求出每一关节转过的角度。

关键字:喷漆机器人

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