[发明专利]一种机器人喷涂系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人自动喷涂领域，具体涉及一种集成视觉引导技术的、可以完成复杂曲线或曲面喷涂任务的机器人智能离线喷涂系统。并可扩展用到机器人焊接、装配、搬运、故障检测等领域。

背景技术

喷涂是机器人在工业中的最大应用领域之一，被国内外广泛应用于汽车、电器及家具等产品的涂装生产线。

对于大型企业来说，由于其实力雄厚、产品生产周期长、利润丰厚，这些大型企业可以承受较高的前期投入成本，如设计专门的工装夹具、雇佣大量有技术经验的员工，也可以承受前期费时费力的产线建设期。但是对于大量的中小型企业来说，其往往无法承担如此大的前期投入成本。而且随着各种新技术的日新月异和消费者对产品个性化需求越来越旺盛，诸如3C等各类消费品更新换代的速度越来越快。企业生产的产品往往是产量小、种类多、更新快，要求企业以更快的速度进行产品的切换。对于企业来说，是无法承受为每一种产品配套建设专门的工装夹具，也无法耗费大量的财力用于复杂的新的机器人程序示教工作中去。

现有的喷涂系统可主要包括以下几种：

(1)人工喷涂。即操作人员握持喷枪对工件进行喷涂。

(2)机器人示教喷涂。即操作人员通过示教器，手动控制机器人的使机器人运动到预定的位置，同时将该位置进行记录，之后的机器人可根据指令自动重复该喷涂任务。

(3)专业自动喷漆设备喷涂。往往带有直角运动坐标和工装平台，工件安装在工装平台上，通过可编程的控制器进行编程，实现喷涂。

现有的喷涂系统，存在着以下缺点：

(1)人工喷涂效率低下、劳动强度大、施工质量无法保证，且对施工人员来说，长时间在喷涂环境下工作影响健康；

(2)机器人程序示教过程复杂，耗时较长，对操作人员技能有较高要求，而且对于不同工件或者不同位置都需要重新示教；

(3)机器人示教和自动喷涂设备都需要针对不同工件配备专门的定位工装夹具，增加了生产成本，当进行产品更新时需要重新设计工装。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种能够自动进行喷头，并能针对复杂曲面，实现自动轨迹规划，且能针对无小批量、多批次、无模型的喷涂工件，实现自动识别的机器人喷涂系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种机器人喷涂系统，系统设有用于运输待喷涂工件的链式输送线，所述链式输送线运输工件依次经过视觉扫描区域和喷涂区域，所述视觉扫描区域设有对工件进行三维扫描的视觉传感器，所述喷涂区域设有工业机器人，所述工业机器人的端部固定有喷枪，所述喷枪连接喷涂设备，系统设有上位机，所述视觉传感器输出信号至上位机，所述上位机输出喷涂轨迹信号至机器人控制器，所述机器人控制器驱动工业机器人执行喷涂轨迹，所述上位机输出控制信号至PLC控制器，所述PLC控制器驱动链式输送线和喷涂设备工作。

所述上位机包括离线规划单元和视觉算法单元，所述视觉算法单元接收视觉传感器采集的工件点云，并将处理后的工件模型和坐标信息通过以太网传递给离线规划单元，所述离线规划单元根据工件模型和坐标信息规划工业机器人的喷涂轨迹，并通过以太网输送至到机器人控制器。

所述离线规划单元包括：

造型处理模块：将工件点云的曲面部分处理后，与数据库管理模块中的曲面匹配，获取数据库中匹配成功后相应曲面的工业机器人轨迹规划信息；

参数设置模块：根据工件点云获取喷涂工艺参数；

轨迹规划模块：生成能产生最佳喷涂效果的工业机器人轨迹；

运动控制模块：将生产的工业机器人轨迹转换成机器人各关节的运动轨迹；

分析仿真模块：根据喷涂工艺参数、机器人各关节的运动轨迹进行仿真，获得最佳喷涂工艺参数和机器人各关节的运动轨迹；

程序生成模块：将获得最佳喷涂工艺参数和机器人各关节的运动轨迹转换成用于输出的指令信号；

视觉通讯模块：获取视觉系统的发送的工件位姿和型号信息，用于与数据库模型匹配。

数据库管理模块：保存工件模型信息、喷涂轨迹程序和用户建立的参数模板。

所述视觉算法单元包括：

图像采集模块：采集工件三维点云信息；

图像处理模块：识别工件类型和位姿；

标定及坐标转换模块：标定机器人坐标系和相机坐标系的相互关系，将工件位置变换到机器人坐标系下；

通信模块：与离线规划单元实现信息交互。

基于所述机器人喷涂系统的控制方法：

步骤1、链式输送线挂载工件运动到视觉扫描区域；