本发明专利技术涉及一种使用涂漆机器人(3)对工件(2)进行涂漆的工艺流程，该涂漆机器人(3)包括装配有涂料喷涂装置(5)的机器人臂(4)，工艺流程(1)包括对与变形的且定位在涂料单元中的工件(2)对应的真实3D模型(3Dr)进行建模的步骤S1，该真实3D模型(3Dr)包括适于变形的且定位在涂料单元中的工件的涂料轨迹信息，以及涂料喷涂步骤S2，在此期间使涂料喷涂装置(5)沿着涂料轨迹与工件(2)相对移动。涂料轨迹与工件(2)相对移动。涂料轨迹与工件(2)相对移动。
【技术实现步骤摘要】
包括生成适于实际工件的轨迹的对工件涂漆的工艺流程
[0001]本专利技术涉及自动化涂漆工艺流程的常规
，尤其涉及使用涂漆机器人，更具体地说，涉及装配有涂漆印刷头的涂漆机器人。
技术介绍
[0002]已知喷涂机器人通常包括机器人关节臂和安装在该臂上的喷涂器，该喷涂器被布置成与待涂漆工件或待处理工件相对移动。一些涂漆机器人具有安装在机器人臂端部的印刷头，印刷头用于以自动的方式在工件上印制涂料图案或对比区域，而未“过喷”，即，来自由涂料喷涂器喷涂的大量涂料的液滴未沉积在待喷涂图案区域的外部。因此，可以在不需要预先准备支撑物的情况下，通常使用自粘掩模来对图案或对比区域进行涂漆。这种印刷头通常包括多个喷嘴，这些喷嘴被布置成当印刷头与待涂布表面相对移动时形成一条涂料。
[0003]为了在待装饰工件上印制图案或对例如车身进行涂漆，已知如何从待涂布工件的CAD文件(计算机辅助设计，工件的3D模型)中生成轨迹。相对于工件的CAD模型并且相对于工件的CAD模型在涂布单元的3D模型中的定位，即，执行印制图案的步骤的生产线的区域，来定义机器人和印刷头的各个喷嘴的参考轨迹。该轨迹限定了相对于工件的印刷头通行点，并且还包括用于印刷头的各个喷嘴的激活指令。限定该轨迹，用于使印刷头与待喷涂区域相对移动，以便在待喷涂区域上印制期望图案。
[0004]通常，轨迹包括多个平行线，印刷头沿着这些平行线移动，并且在所述移动期间喷嘴的激活导致沉积一条涂料。平行线之间的间隙被配置成既用于限制涂料条纹的过度重叠以便限制涂料的使用，又用于强制性地防止条纹之间的任何间隙，间隙将在图案上留下未涂布区域。
[0005]因此，工件的CAD模型与根据工件的几何形状和待处理区域而具体限定的涂料轨迹相关联。
[0006]实际上，所制造的工件具有与CAD模型的尺寸偏差。这种偏差相对于涂漆所需的精度可能较大，例如，在延伸的工件上，例如机动车辆的引擎盖或车顶上，这种偏差可能达到几毫米的数量级。此外，工件在涂布单元中的实际位置与工件的CAD模型在单元的3D模型中的理论位置之间可能存在偏差。
[0007]除了降低所印制图案的感知质量之外，这种偏差还可能导致图案相对于工件上限定的用于定位图案的参考物的不良定位，参考物例如是，需要与待涂布表面的边缘重合的样式线。这种情况可能进一步产生机器人臂与待涂漆工件之间的碰撞风险，这可能导致工件的破坏和机器人的损坏。实际上，为了防止过度喷涂，印刷头被设计成从待喷涂工件移开非常短的距离。如果由于生产线的故障，工件到达未正确定位的涂漆单元，则存在工件与机器人之间碰撞的风险。因此，需要能够适应工件的几何形状且适应其在空间中的定位。
[0008]文献WO2020/225350提出了一种方案，该方案包括通过利用涂漆机器人执行测量步骤而对待喷漆部件进行直接测量来局部记录所有偏差。在测量步骤期间，需要标称
(nominally)执行机器人的相同移动，使得准确地执行涂料涂覆。以上意味着机器人的行为以及测量和涂覆期间所有误差的影响是相同的。定位误差的准确原因，例如部件位置的偏差、部件的形状或与机器人或部件的温度相关的定位误差，是不相关的，因为各个测量点的测量值反映了各自点处的所有误差的总和。然而，这种工艺流程(process)涉及需要为各个所测量的工件计算新的涂料轨迹。此外，测量过程花费时间和能量。而且，由于每次测量操作的结果仅与相关工件相关联，因此不能重复使用这些测量操作的结果。这种工艺流程也不能防止工件和机器人之间的碰撞风险。实际上，由于测量步骤的轨迹与涂漆步骤的轨迹相同，所以如果未正确定位工件，则机器人可能与工件碰撞。
[0009]因此，需要提出一种适合于实际工件的处理轨迹的适应性调整，使得可以防止工件和机器人之间的任何碰撞风险并且是节能的。
技术实现思路
[0010]已经发现，需要适应性调整适合于实际工件的处理轨迹，使得可以防止工件和机器人之间的任何碰撞风险并且是节能的。
[0011]根据本专利技术的第一方面，通过提出一种使用涂漆机器人对工件进行涂漆的工艺流程来满足这种需要，该涂漆机器人包括装配有涂料喷涂装置的机器人臂，该工艺流程包括对包括关于涂料轨迹的信息的真实3D模型进行建模的一级步骤S1，以及涂料喷涂的一级步骤S2，在此期间使涂料喷涂装置沿着涂料轨迹与工件相对移动，一级步骤S1包括以下二级步骤：
[0012]‑
S10：确定待涂漆工件的标称3D模型上的至少三个模型特征点的参考坐标，该模型特征点的坐标在参考坐标系中表示；
[0013]‑
S20：检测工件上的至少三个实际特征点，实际特征点在工件上分别对应于步骤S10中标称3D模型上确定的模型特征点之一；
[0014]‑
S30：将实际特征点的坐标和模型特征点的坐标转换到公共坐标系中，例如参考坐标系。
[0015]‑
S40：通过对标称3D模型应用应力模拟，使模型特征点朝向其对应的实际特征点的各自坐标移动而变形，以便将模型特征点相对于标称3D模型的位置与实际特征点相对于真实3D模型的位置进行匹配，来生成与变形的且定位在涂料单元中的工件对应的真实3D模型。
[0016]可选地但有利地，本专利技术具有单独或组合考虑的以下特征：
[0017]检测工件上的实际特征点的步骤S20包括：
[0018]‑
子步骤S21，获取工件的图像，以及
[0019]‑
图像分析子步骤S22，用于检测工件的实际特征点，实际测量的特征点(Pr)是与工件的与标称3D模型的被认为是模型特征点的区别性视觉元素相同的区别性视觉元素，以及
[0020]‑
子步骤S23，测量实际特征点的坐标；
[0021]图像分析子步骤S22有利地借助于由人工智能过程训练的算法来实现；
[0022]在子步骤S23期间，将实际特征点与测量系统坐标系中的坐标相关联，并且其中，识别的二级步骤S30包括：
[0023]‑
转换子步骤S31，在该步骤期间，测量系统坐标系中表示的实际特征点的坐标和参考坐标系中表示的标称3D模型的模型特征点的坐标将在同一公共坐标系中表示，以及
[0024]‑
子步骤S32，计算工件坐标系，该工件坐标系被配置用于将坐标分配给工件坐标系中的实际特征点，这些坐标大致等同于相关联的模型特征点在参考坐标系中的坐标，计算子步骤S32使得能够识别从参考坐标系到工件坐标系的变换矩阵；
[0025]生成真实3D模型的二级步骤S40包括：
[0026]‑
偏差估计子步骤S41，在该子步骤期间：
[0027]‑
将工件坐标系中表示的实际特征点的坐标与
[0028]‑
参考坐标系中表示的模型特征点的坐标进行比较，以便在各个模型特征点与对应的实际特征点之间关联多个位移向量(Vd)，从而获得位移场，以及
[0029]‑
应力模拟子步骤S42，在偏差估计子步骤S41之后，通过将本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种使用涂漆机器人(3)对工件(2)进行涂漆的工艺流程，该涂漆机器人(3)包括装配有涂料喷涂装置(5)的机器人臂(4)，所述工艺流程(1)包括对包括涂料轨迹的信息的真实3D模型(3Dr)进行建模的一级步骤S1，以及涂料喷涂的一级步骤S2，在一级步骤S2期间使所述涂料喷涂装置(5)沿着所述涂料轨迹与所述工件(2)相对移动，所述一级步骤S1包括以下二级步骤：
‑
S10：确定待涂漆的工件的标称3D模型(3Dn)上的至少三个模型特征点(Pm)的参考坐标(Cr)，所述模型特征点(Pm)的坐标在参考坐标系(R1)中表示；
‑
S20：检测所述工件(2)上的至少三个实际特征点(Pr)，所述实际特征点(Pr)在所述工件(2)上分别对应于步骤S10中所述标称3D模型(3Dn)上确定的所述模型特征点(Pm)之一；
‑
S30：将所述实际特征点(Pr)的坐标和所述模型特征点(Pm)的坐标转换到参考的公共坐标系例如所述参考坐标系(R1)中；其特征在于，所述进行建模的一级步骤S1还包括以下二级步骤：
‑
S40：通过对所述标称3D模型(3Dn)应用应力模拟，使所述模型特征点(Pm)朝向其对应的实际特征点(Pr)的各自坐标移动而变形，以便将所述模型特征点(Pm)相对于所述标称3D模型(3Dn)的位置与所述实际特征点(Pr)相对于所述真实3D模型(3Dr)的位置进行匹配，来生成与变形的且定位在涂料单元中的所述工件(2)对应的真实3D模型(3Dr)。2.根据权利要求1所述的工艺流程，其中，检测所述工件(2)上的实际特征点的子步骤S20包括：
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子步骤S21，获取所述工件(2)的图像，以及
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图像分析子步骤S22，用于检测所述工件的所述实际特征点(Pr)，实际测量的特征点(Pr)是所述工件(2)的与所述标称3D模型(3Dn)的被认为是所述模型特征点(Pm)的区别性视觉元素相同的区别性视觉元素，以及
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子步骤S23，测量所述实际特征点(Pr)的坐标。3.根据权利要求2所述的工艺流程，其中，所述图像分析子步骤S22有利地借助于由人工智能过程训练的算法来实现。4.根据权利要求2或3所述的工艺流程，其中，在所述子步骤S23期间，将所述实际特征点(Pr)与测量系统坐标系(R2)中的坐标相关联，并且其中，识别的所述二级步骤S30包括：
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转换子步骤S31，其中，所述测量系统坐标系(R2)中表示的所述实际特征点(Pr)的坐标和所述参考坐标系(R1)中表示的所述标称3D模型(3Dn)的所述模型特征点(Pm)的坐标在同一公共坐标系中表示，以及
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子步骤S32，计算工件坐标系(R3)，该工件坐标系被配置用于将坐标分配给所述工件坐标系(R3)中的实际特征点(Pr)，这些坐标大致等同于所述相关联的模型特征点(Pm)在所述参考坐标系(R1)中的坐标，所述计算子步骤S32使得能够识别从所述参考坐标系(R1)到所述工件坐标系(R3)的变换矩阵(Mt)。5.根据权利要求4所述的工艺流程，其中，生成真实3D模型(3Dr)的所述二级步骤S40包括：
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偏差估计子步骤S41，在该子步骤期间：
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将所述工件坐标系(R2)中表示的所述实际特征点(P...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪迪尔，
申请(专利权)人：艾克赛尔工业公司，
类型：发明
国别省市：
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