工件自动喷涂系统技术方案

本发明专利技术公开了一种工件自动喷涂系统，利用激光测距传感器，在至少2个检测点测量得到工件下梁底面到检测点的基准垂线距离及实时垂线距离，根据这些特征数值，使用预先编制好的算法，求解出工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH等工件姿态数据。工件姿态数据被传送至喷涂机器人端，喷涂机器人根据这些数据对特定的工件坐标系进行修正，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏，能保证喷涂机器人喷枪轨迹与工件的实际偏差量极小，有效保证喷涂质量的稳定性。

Automatic spraying system of workpiece

【技术实现步骤摘要】
工件自动喷涂系统
本专利技术涉及自动化测量控制技术，特别涉及一种工件自动喷涂系统。
技术介绍
复杂结构的大跨度钢结构件的自动喷涂对工件的空间位置一致性要求非常高，工件在涂装流水线上悬挂后，投影长度可达20m左右，根据经验及理论计算，吊挂角度偏差0.1°，末端偏移量可达到21～31mm，这么高的精度要求严重制约大跨度钢结构件的喷涂自动化实施的可行性，而通过吊具保证吊挂姿态一致性难度极大。根据机器人自动喷涂的工艺试验分析，喷枪与工件表面距离的重复精度需要控制在+/-10mm以内才能保证漆膜质量。因此需要一种工件位置测量技术，能够实时、高精度地测量工件的角度、高度等吊挂姿态信息，通过这些信息，对机器人喷涂路径进行实时纠偏，达到足够的喷涂位置重复精度。目前，喷涂行业应用的工件识别系统主要有单光管识别、多光管识别、摄像识别和自动跟踪涂装系统。其中，单、多光管和摄像识别技术，仅能够判断工件的“有”、“无”状态，通常用于形状简单的工件，无须知道工件精确的吊挂姿态即可喷涂；自动跟踪涂装系统主要应用于汽车涂装行业，由于汽车车身尺寸相对较小，制作精度高，通常使用地面输送的方式，可实现工件姿态的高度一致性，因此在机器人喷涂过程中，按照理论位置运动即可实现高精度喷涂，不必获取工件实时位置进行纠偏。综合上述，目前涂装行业内还没有投入应用的工件姿态实时测量技术，而这是解决大跨度复杂钢结构件自动化喷涂的关键技术之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏，有效保证喷涂质量的稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种工件自动喷涂系统，其包括激光测距传感器、处理器及喷涂机器人；所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；所述工件一端设置连接吊具的吊挂点；所述工件下梁底面为平面；第一检测点、第n检测点在同一检测平面上；第n检测点靠近吊挂点正下方，第一检测点远离吊挂点正下方；第一检测点到第n检测点的距离W小于所述工件下梁底面在检测平面上的投影长度；所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测工件下梁底面到第一检测点的垂线距离，以及工件下梁底面到第n检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1，工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn；所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’，工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’；所述处理器，根据工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1、工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn、工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’、工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’，计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH；所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH对工件坐标系进行角度及高度偏移补偿。较佳的，所述处理器根据下列公式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：Δθ＝arctan((Hn-H1)/W)-arctan((Hn’-H1’)/W)；ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。较佳的，所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：定义第一检测点S1的平面坐标为(x1,0),第n检测点Sn的平面坐标为(xn,0),所述工件在基准位置时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1的平面坐标为(x1,H1)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn的平面坐标为(xn,Hn)；所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1’的平面坐标为(x1,H1’)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn’的平面坐标为(xn,H1n)；根据S1、Sn、F1、Fn的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面基准直线F1Fn的夹角θ0；根据S1、Sn、F1’、Fn’的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面工作直线F1’Fn’的夹角θ0’；Δθ＝θ0-θ0’；ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。较佳的，所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面同第一检测点到第n检测点共n个检测点的垂线距离；n为大于2的整数；n个检测点均在检测平面的同一直线上；所述处理器，根据n个过检测点的垂线同工件下梁底面的交点的平面坐标，拟合得到下梁底面基准直线F1Fn及下梁底面工作直线F1’Fn’。较佳的，所述n个检测点均匀分布。较佳的，所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达所述n个检测点。较佳的，每个检测点固定设置一个激光测距传感器。较佳的，第n检测点在吊挂点正下方。较佳的，所述工件为钢结构件。较佳的，所述工件为长方体。较佳的，所述工件下梁底面长度大于3米。为解决上述技术问题，本专利技术提供的另一种工件自动喷涂系统，其包括激光测距传感器、处理器、喷涂机器人；所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；所述工件下梁底面包括第一平面及第二平面；第一平面同第二平面相交连接成弯折面；所述工件上梁设置连接吊具的吊挂点；所述吊挂点到第一平面的距离小于到第二平面的距离；左1检测点、左n检测点、右1检测点、右m检测点在同一检测平面的同一直线上；m、n均为大于1的整数；左1检测点、左n检测点均位于第一平面下方；右1检测点、右m检测点均位于第二平面下方；所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测所述工件下梁底面第一平面到左1检测点、左n检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面到右1检测点、右m检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离为HL1，工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离为HLn，工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离为HR1，工件下梁底面第一平面到右n检测点的基准垂线距离为HRn；所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离为HL1’，工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离为HLn’，工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离为HR1’，工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离为HRm’；所述处理器，根据工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离HL1、工件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工件自动喷涂系统，其特征在于，其包括激光测距传感器、处理器及喷涂机器人；/n所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；/n所述工件一端设置连接吊具的吊挂点；/n所述工件下梁底面为平面；/n第一检测点、第n检测点在同一检测平面上；第n检测点靠近吊挂点正下方，第一检测点远离吊挂点正下方；/n第一检测点到第n检测点的距离W小于所述工件下梁底面在检测平面上的投影长度；/n所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测工件下梁底面到第一检测点的垂线距离，以及工件下梁底面到第n检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；/n所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1，工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn；/n所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’，工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’；/n所述处理器，根据工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1、工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn、工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’、工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’，计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH；/n所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH对工件坐标系进行角度及高度偏移补偿。/n...

【技术特征摘要】
1.一种工件自动喷涂系统，其特征在于，其包括激光测距传感器、处理器及喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件一端设置连接吊具的吊挂点；
所述工件下梁底面为平面；
第一检测点、第n检测点在同一检测平面上；第n检测点靠近吊挂点正下方，第一检测点远离吊挂点正下方；
第一检测点到第n检测点的距离W小于所述工件下梁底面在检测平面上的投影长度；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测工件下梁底面到第一检测点的垂线距离，以及工件下梁底面到第n检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1，工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’，工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’；
所述处理器，根据工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1、工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn、工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’、工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’，计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH对工件坐标系进行角度及高度偏移补偿。


2.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述处理器根据下列公式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
Δθ＝arctan((Hn-H1)/W)-arctan((Hn’-H1’)/W)；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。


3.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
定义第一检测点S1的平面坐标为(x1,0),第n检测点Sn的平面坐标为(xn,0),
所述工件在基准位置时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1的平面坐标为(x1,H1)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn的平面坐标为(xn,Hn)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1’的平面坐标为(x1,H1’)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn’的平面坐标为(xn,H1n)；
根据S1、Sn、F1、Fn的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面基准直线F1Fn的夹角θ0；
根据S1、Sn、F1’、Fn’的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面工作直线F1’Fn’的夹角θ0’；
Δθ＝θ0-θ0’；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。


4.根据权利要求3所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面同第一检测点到第n检测点共n个检测点的垂线距离；n为大于2的整数；
n个检测点均在检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据n个过检测点的垂线同工件下梁底面的交点的平面坐标，拟合得到下梁底面基准直线F1Fn及下梁底面工作直线F1’Fn’。


5.根据权利要求4所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述n个检测点均匀分布。


6.根据权利要求4所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达所述n个检测点。


7.根据权利要求4所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
每个检测点固定设置一个激光测距传感器。


8.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
第n检测点在吊挂点正下方。


9.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件为钢结构件。


10.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件为长方体。


11.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件下梁底面长度大于3米。


12.一种工件自动喷涂系统，其特征在于，其包括激光测距传感器、处理器、喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件下梁底面包括第一平面及第二平面；
第一平面同第二平面相交连接成弯折面；
所述工件上梁设置连接吊具的吊挂点；
所述吊挂点到第一平面的距离小于到第二平面的距离；
左1检测点、左n检测点、右1检测点、右m检测点在同一检测平面的同一直线上；m、n均为大于1的整数；
左1检测点、左n检测点均位于第一平面下方；
右1检测点、右m检测点均位于第二平面下方；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测所述工件下梁底面第一平面到左1检测点、左n检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面到右1检测点、右m检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴旭，王柏平，
申请(专利权)人：上海三菱电梯有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31