[發明專利]銅板噴涂作業中機器人噴槍軌跡的設置方法

有效

• 申請號: 201210474895.3
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN103838172B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 張俊杰;黃偉
• 申請（專利權）人: 上海寶鋼工業技術服務有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所31216
• 代理人: 張恒康

技術領域

本發明涉及一種銅板噴涂作業中機器人噴槍軌跡的設置方法。

背景技術

目前機器人在噴涂場合得到廣泛的應用，機器人噴槍軌跡的設置對涂層質量至關重要，噴槍軌跡一般通過編程方式實現，傳統的編程方法一般采用示教編程，所謂示教，就是將系統執行機構的運動軌跡通過選取合適的坐標被記錄下來，然后執行編寫的再現程序，執行機構便可再現預定的運動軌跡,這樣的過程不但繁鎖，往往還需要先有樣品才能示教，無法與大生產的節拍相適應，同時噴涂效果和效率與機器人噴槍的運動軌跡、被涂銅板幾何形態、噴槍參數等諸多因素有關，機器人超音速噴涂成形工藝的關鍵是在銅板上溶射表面形成具有一定厚度且符合工藝要求的金屬涂層，由于超音速噴涂成形過程中具有高溫、高速和高殘余應力的特點，因此對機器人超音速噴涂過程中噴槍軌跡進行合理的路徑規劃是獲得均勻厚度的金屬涂層并提高金屬涂層成形性的關鍵。在實際生產中機器人噴涂作業的優化目標是提高銅板表面的涂層均勻性，縮短噴涂時間，以最合理的運動軌跡降低噴涂材料的消耗，降低噴涂成本，提高涂層質量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種銅板噴涂作業中機器人噴槍軌跡的設置方法，利用本方法得到的機器人噴槍軌跡實現了機器人噴涂作業的優化目標，有效提高了涂層均勻性和質量，降低了噴涂成本，提高噴頭效率。

為解決上述技術問題，本發明銅板噴涂作業中機器人噴槍軌跡的設置方法包括如下步驟：

步驟一、噴槍噴涂區域，機器人噴槍噴涂過程的幾何模型為一個噴涂錐，即噴槍至銅板表面的噴涂介質形成一個錐形，設定噴涂介質單位時間的流量為μ，噴槍到銅板表面的距離為d，噴槍移動速率為υ，噴涂角為α，噴涂區域為錐形底面的圓形區域，則圓形區域面積為A=πr²，其中r為圓形半徑，半徑r = d*tanα,得到厚度為δ的涂層，為確定噴涂沉積的厚度分布模型，通過機器人在銅板上進行單道直線往復噴涂來實驗研究，在特定的噴涂工藝參數下用激光測量儀對噴涂得到的金屬皮膜橫截面厚度進行測量，將多次單道直線噴涂所得到厚度檢測結果經過平均后得到單道噴涂厚度曲線，其沉積厚度形狀呈高斯函數分布；

步驟二、噴涂區域疊加范圍，設定噴槍移動速率為υ=18~20mm/min，噴槍的噴涂角α、噴射壓力、金屬粉黏度恒定，實測涂層厚度為45~50um，在單道次噴涂中對于噴涂區域上任意一點，只有噴槍相鄰的兩條路徑會對其噴涂厚度產生影響，各噴涂區域的噴槍間距為L，相鄰噴涂區域的疊加距離為C，則設定C=350~355mm；

步驟三、噴槍噴涂銅板包角的設定，針對銅板周邊90°棱角，設定噴槍移動速率為υ=18~20mm/min，噴槍與銅板棱角的圓弧面保持垂直，在相鄰噴涂區域，噴槍以棱角圓弧面軸心為圓心旋轉β角度，設定相鄰噴涂區域間距為a，噴槍距噴涂區域高度為h，則噴槍旋轉角度β；

步驟四、建立機器人噴槍軌跡數據庫，數據庫包括噴涂區域、噴涂區域疊加范圍、噴涂包角的噴槍空間路徑、噴槍移動速率、銅板尺寸參數以及噴涂工藝參數，并將數據庫各噴槍軌跡相關參數編制成噴槍軌跡子程序，子程序儲存于機器人控制系統并供噴涂作業調用，噴槍軌跡按子程序設定運行。

由于本發明銅板噴涂作業中機器人噴槍軌跡的設置方法采用了上述技術方案，即設定噴槍噴涂區域，該區域的幾何模型為一個噴涂錐，設定噴涂介質流量、噴槍距離、噴槍速、噴涂角參數，得到噴涂區域面積、半徑及涂層厚度；計算噴涂區域疊加范圍，設定噴槍移動速率后，依據噴槍的噴涂角及各噴涂區域噴槍的間距，得到相鄰噴涂區域的疊加距離為355mm；針對銅板棱角，設定噴槍速率，噴槍與銅板棱角的圓弧面保持垂直，在相鄰噴涂區域，噴槍以棱角圓弧面軸心為圓心旋轉β角度；建立機器人噴槍軌跡數據庫并將數據庫各噴槍軌跡相關參數編制成噴槍軌跡子程序，子程序儲存于機器人控制系統并供噴涂作業調用，噴槍軌跡按子程序設定運行。本方法得到的機器人噴槍軌跡實現了機器人噴涂作業的優化目標，有效提高了涂層均勻性和質量，降低了噴涂成本，提高噴頭效率。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明：

圖1為本方法中噴槍噴涂區域設定的示意圖；

圖2為本方法中相鄰噴涂區域疊加的示意圖；

圖3為本方法中銅板包角噴涂時噴槍移動示意圖。

具體實施方式

本發明銅板噴涂作業中機器人噴槍軌跡的設置方法包括如下步驟：