汽车制动鼓机器人喷涂系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车制动鼓机器人喷涂系统及方法，本系统基于机器学习的二分类器汽车制动鼓检测系统能够检测制动鼓的位置、形状及尺寸信息，并能够判断工位上制动鼓是否缺失，对环境变化适应能力强；采用6维力矩传感器加装于机械臂末端能够实现喷涂路径的手动拖拽示教，降低了示教难度，同时基于卡尔曼滤波的示教路径优化方法能够保证喷涂过程的平稳与高效，提高喷涂质量及设备寿命；采用移动式机器人结构设计在保证运动精度的前提下实现了多工位多制动鼓的自动喷涂控制，提高了喷涂效率并较少人工干预，整个喷涂系统达到了自动化、智能化的发展要求，有助于企业乃至喷涂产业的智能化转型升级。

【技术实现步骤摘要】
汽车制动鼓机器人喷涂系统及方法
本专利技术涉及汽车制造领域，尤其涉及一种汽车制动鼓机器人喷涂系统及方法。
技术介绍
目前多机器人协作，通常对于简单的、小型的喷涂汽车制动鼓而言，单个喷涂机器人足以应付整个工件的喷涂，然而对于大型制动鼓，以及对于多工艺的产品，需要分多个工位进行喷涂。然而多工位喷涂过程中，每完成一次喷涂工作进行下一喷涂工序时，需要对制动鼓进行转运和二次定位，如此造成汽车制动鼓喷涂系统的加工效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种汽车制动鼓机器人喷涂系统及方法，旨在解决现有技术中对于大型制动鼓，以及对于多工艺的产品，需要分多个工位进行喷涂，多工位喷涂过程中，每完成一次喷涂工作进行下一喷涂工序时，需要对制动鼓进行转运和二次定位，如此造成汽车制动鼓喷涂系统的加工效率低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的一种汽车制动鼓机器人喷涂系统，包括加工台、操作装置和控制装置；所述控制装置用于对所述操作装置进行控制；所述操作装置包括机器人线性滑轨、六自由度机械臂、喷涂装置、伺服驱动组件、工作台滑轨、多工位工作台和工作台运动组件，所述机器人线性滑轨与所述加工台固定连接，并位于所述加工台的一侧，所述六自由度机械臂滑动安装在所述机器人线性滑轨上，并通过所述伺服驱动组件驱动滑动，且位于所述机器人线性滑轨远离所述加工台的一侧，所述喷涂装置与所述六自由度机械臂固定连接，并位于所述六自由度机械臂远离所述机器人线性滑轨的一侧，所述工作台滑轨与所述加工台固定连接，并位于所述加工台靠近所述机器人线性滑轨的一侧，所述多工位工作台滑动安装在所述工作台滑轨上，并通过所述工作台运动组件驱动所述多工位工作台滑动。其中，所述工作台运动组件包括线性导轨和直线伺服电机，所述线性导轨与所述工作台滑轨滑动连接，并与所述多工位工作台固定连接，且位于所述工作台滑轨内；所述直线伺服电机与所述加工台固定连接，并位于所述加工台靠近所述线性导轨的一侧，且驱动所述线性导轨在所述工作台滑轨上滑动。其中，所述工作台运动组件还包括减速机，所述减速机与所述工作台滑轨固定连接，并与所述线性导轨转动连接，且用于对所述线性导轨的滑动减速。其中，所述工作台运动组件还包括位移传感器，所述位移传感器设置在所述工作台滑轨上，并用于获取所述多工位工作台的位置信息。其中，所述控制装置包括视觉检测模块、人机交互模块、运动控制与决策模块和执行模块，所述视觉检测模块与所述运动控制与决策模块和执行模块连接，所述人机交互模块与所述运动控制与决策模块和执行模块连接，所述运动控制与决策模块和执行模块与所述执行模块连接；所述视觉检测模块，用于检测制动鼓工位上有无制动鼓，当判断存在制动鼓时对制动鼓的尺寸及制动鼓高度进行精确的检测；所述人机交互模块，用于模拟出汽车制动鼓的缺失判别的映射关系从而做出判断，能够自适应多变的检测环境及检测样本；所述运动控制与决策模块和执行模块，用于规划机械臂移动轨迹对工位上的制动鼓进行排序确定喷涂顺序后，启动机械臂进行喷涂；所述执行模块，基于卡尔曼滤波的示教路径优化方法保证喷涂过程的运动轨迹平稳与精确度，通过西门子PLC实现机器人虚拟控制环境及机器人虚拟仿真环境，实现多工位多制动鼓的自动喷涂智能化、自动化控制。本专利技术还包括一种汽车制动鼓机器人喷涂方法，包括如下步骤，汽车制动鼓视觉系统标定，通过视觉检测模块获取的图像来计算汽车制动鼓在三维环境中位置、形状、尺寸的几何信息；汽车制动鼓的定位，使相机与汽车制动鼓的相对位置关系固定，将安装的先验知识设定6个制动鼓的ROI区域，通过标定系统将实际的维度信息转化为像素坐标；二分类器的汽车制动鼓的缺失判别，通过提出一种基于机器学习的二分类判别方法，通过对机器学习模型输入正负样本，模拟出汽车制动鼓的缺失判别的映射关系；基于卡尔曼滤波的机器人示教轨迹优化，根据制动鼓的排列，规划机械臂的喷涂路径，实现自动喷涂。其中，在“将安装的先验知识设定6个制动鼓的ROI区域”中，在设计ROI的时候，需要预留边界，并由尺度系数控制。本专利技术的一种汽车制动鼓机器人喷涂系统及方法，本系统基于机器学习的二分类器汽车制动鼓检测系统能够检测制动鼓的位置、形状及尺寸信息，并能够判断工位上制动鼓是否缺失，对环境变化适应能力强；采用6维力矩传感器加装于机械臂末端能够实现喷涂路径的手动拖拽示教，降低了示教难度，同时基于卡尔曼滤波的示教路径优化方法能够保证喷涂过程的平稳与高效，提高喷涂质量及设备寿命；采用移动式机器人结构设计在保证运动精度的前提下实现了多工位多制动鼓的自动喷涂控制，提高了喷涂效率并较少人工干预，整个喷涂系统达到了自动化、智能化的发展要求，有助于企业乃至喷涂产业的智能化转型升级。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的操作装置的结构示意图。图2是本专利技术的工作台运动组件的结构示意图。图3是本专利技术的控制装置的系统图。图4是本专利技术的二分类器的汽车制动鼓的缺失判别方法流程图。图5是本专利技术的卡尔曼滤波算法模型图。图6是本专利技术的汽车制动鼓机器人喷涂方法的流程图。图7是本专利技术的将安装的先验知识设定6个制动鼓的ROI区域的流程图。图8是本专利技术的基于卡尔曼滤波的机器人示教轨迹优化的流程图。图中：1-加工台、2-操作装置、3-控制装置、21-机器人线性滑轨、22-六自由度机械臂、23-喷涂装置、24-伺服驱动组件、25-工作台滑轨、26-多工位工作台、27-工作台运动组件、31-视觉检测模块、32-人机交互模块、33-运动控制与决策模块、34-执行模块、271-线性导轨、272-直线伺服电机、273-减速机、274-位移传感器。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。请参阅图1至图3，本专利技术提供了一种汽车制动鼓机器人喷涂系统，包括加工台1、操作装置2和控制装置3；所述控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车制动鼓机器人喷涂系统，其特征在于，包括加工台、操作装置和控制装置；/n所述控制装置用于对所述操作装置进行控制；/n所述操作装置包括机器人线性滑轨、六自由度机械臂、喷涂装置、伺服驱动组件、工作台滑轨、多工位工作台和工作台运动组件，所述机器人线性滑轨与所述加工台固定连接，并位于所述加工台的一侧，所述六自由度机械臂滑动安装在所述机器人线性滑轨上，并通过所述伺服驱动组件驱动滑动，且位于所述机器人线性滑轨远离所述加工台的一侧，所述喷涂装置与所述六自由度机械臂固定连接，并位于所述六自由度机械臂远离所述机器人线性滑轨的一侧，所述工作台滑轨与所述加工台固定连接，并位于所述加工台靠近所述机器人线性滑轨的一侧，所述多工位工作台滑动安装在所述工作台滑轨上，并通过所述工作台运动组件驱动所述多工位工作台滑动。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车制动鼓机器人喷涂系统，其特征在于，包括加工台、操作装置和控制装置；
所述控制装置用于对所述操作装置进行控制；
所述操作装置包括机器人线性滑轨、六自由度机械臂、喷涂装置、伺服驱动组件、工作台滑轨、多工位工作台和工作台运动组件，所述机器人线性滑轨与所述加工台固定连接，并位于所述加工台的一侧，所述六自由度机械臂滑动安装在所述机器人线性滑轨上，并通过所述伺服驱动组件驱动滑动，且位于所述机器人线性滑轨远离所述加工台的一侧，所述喷涂装置与所述六自由度机械臂固定连接，并位于所述六自由度机械臂远离所述机器人线性滑轨的一侧，所述工作台滑轨与所述加工台固定连接，并位于所述加工台靠近所述机器人线性滑轨的一侧，所述多工位工作台滑动安装在所述工作台滑轨上，并通过所述工作台运动组件驱动所述多工位工作台滑动。


2.如权利要求1所述的汽车制动鼓机器人喷涂系统，其特征在于，
所述工作台运动组件包括线性导轨和直线伺服电机，所述线性导轨与所述工作台滑轨滑动连接，并与所述多工位工作台固定连接，且位于所述工作台滑轨内；所述直线伺服电机与所述加工台固定连接，并位于所述加工台靠近所述线性导轨的一侧，且驱动所述线性导轨在所述工作台滑轨上滑动。


3.如权利要求2所述的汽车制动鼓机器人喷涂系统，其特征在于，
所述工作台运动组件还包括减速机，所述减速机与所述工作台滑轨固定连接，并与所述线性导轨转动连接，且用于对所述线性导轨的滑动减速。


4.如权利要求1所述的汽车制动鼓机器人喷涂系统，其特征在于，
所述工作台运动组件还包括位移传感器，所述位移传感器设置在所述工作台滑轨上，并用于获取所述多工位工作台的位置信息。


5.如权利要求1所述的汽车制动鼓机器人喷涂系统，其特征在于，
所述控制装置包括视觉检测模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨汉林，钟玉平，康维琼，
申请(专利权)人：福建金泰机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35