某車型噴涂系統仿形開發過程及工藝參數的調試

宋澤宇 付景順

摘 要：從確定機械臂動作過程、現場示教、仿形的編寫、工藝參數的調試等方面，闡述了涂裝集成噴涂系統開發仿形程序的過程。

關鍵詞：新車型；仿形；工藝參數調試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.018

1 集成噴涂系統的介紹

本工廠的涂裝車間采用了色漆噴涂和清漆噴涂組成的集成噴涂系統，整個集成噴涂系統分為BC站和CC站，BC站噴涂底漆和色漆，CC站噴涂罩光漆。BC1站噴涂水溶性底漆，共6個機械臂，省略中涂環節節省了三個工藝步驟。BC2由BC2內噴站和BC2外噴站組成，噴涂色漆，共16個機械臂。CC站噴涂罩光漆，由10個機械臂組成。工廠涂裝車間的整個集成噴涂系統由德國DURR公司負責建線，于2017年5月投入生產。

2 集成噴涂系統仿形程序的開發

新車型涂裝機器人仿形開發大致可分為以下幾個流程：確定機械手臂運動過程→仿形程序→現場示教→試運轉→設置噴涂參數→工藝參數的調整。

2.1 制定機械手臂的運動過程

確定機械手臂的運動軌跡要滿足集成噴涂系統的特性，同時還要滿足生產接拍的要求，在滿足這些要求的前提下再確定機械手臂的行程速度、噴涂的中心點與車身之間距離、往返間距等一些仿形參數。通過對集成噴涂系統中幾類機械手臂性能及特點的分析，我們設計了機器人的布局并且定義了每個機器人的功能，也就是工作方式噴涂車身的部位。機械手臂工作的時間必須要滿足生產節拍的要求。我們定義機械臂的工作時間為，實際噴涂時間與跟蹤輸送鏈等待時間以及旋杯清洗時間之和。下面我們距離做一說明，比如BC2外噴工作站，R21機械臂負責噴涂頂蓋、立柱、后背門等車身比較高部位的噴涂，R22機器手臂負責機艙蓋、前翼子板、前后車門的噴涂，R23機器手臂負責后翼子板、后背門下部區域的噴涂。待確定方形參數后，在根據新車型外觀的特征，使用圖形編輯器來設定機械手臂的運動軌跡，如圖1，每個站的機械手臂都對稱分布，分別噴涂左右側的車身。

2.2 編制仿形程序

2.2.1 3D Onsite 介紹

3D-OnSite是德國DURR公司開發的一款可視化和編程軟件，該軟件設計用于進行三維圖示、生成和編輯機器人程序以及輸入相應過程數據的參數。3D-OnSite可通過以太網直接與一個或多 EcoRC2機器人控制器進行通信。機器人控制器閃存卡、程序文件和過程數據表中存儲的機器數據可在線讀取并通過下載進行更新。3D Onsite提供的離線模擬示教方式具有與現場示教相同的功能，并且可以實現編程效率高、避免工作人員受噴漆室油漆污染等優點。

2.2.2 編制仿形程序

首先使用3D-Onsite打開并啟動一個E-Talk主程序，路徑設計器基于決定以下特性的多邊形定義：噴漆路徑的擴展和定位，包括起點和終點以及路徑距離（“路徑”多邊形）單獨定義的漆刷的有效區域（“漆刷”多邊形）噴漆區域和/或噴漆路徑內的間隙面（“噴槍”多邊形）不同速度規范的區域（“速度”多邊形）對于每個噴漆程序，一次只能生成一個“路徑”多邊形。在該“路徑”多邊形內，可以定義多個“噴槍”、“漆刷”和“速度”多邊形。可通過移動多邊形基點改變多邊形的擴展，從而使其超過噴漆對象的尺寸。定義由圖形控制元素支持的多邊形后（至少“路徑”多邊形必須由操作者預設），可以啟動路徑生成算法。由操作者執行的不同附加規范以及多邊形邊界之間的交點以EcoTalk語法傳輸，隨后可在EcoRC2控制器上以與在便攜式編程器上手動生成程序代碼相同的方式執行。由自動路徑設計器生成的程序可以不受限制地在可視化系統PC或便攜式編程器上以手動方式重新進行處理。在EcoScreen 3D-OnSite中對自動路徑設計器生成的程序進行模擬。路徑生成算法內也會計算機械臂軸7的位置，目標是實現有關勻速、無顛簸的機器人運動的最佳行進方式。多邊形定義、起點、終點、參數等所有設置均存儲在EcoTalk程序中，并在路徑設計器重新啟動時再次可用。EcoTalk程序能夠在EcoRC2操作系統、EcoScreen 3D-OnSite與離線編程系統（RobCAD、IGrip）之間隨時傳輸。

2.3 現場示教

在完成BC1內噴站左邊機械手臂仿形程序后，將程序輸入機器人控制系統RPC內，對其進行現場示教，再離線仿形軌跡偏差進行調整。

2.4 試運行

把左邊機械手臂的程序復制到右邊，在離線模式下試運行一站機器人，查看是否有左右機器人不能同步或者機械手臂之間碰撞等問題。再用同樣的方法設置其他機器人站。進行現場試運行，如果有限位報警出現，就調整機器人姿勢直至報警消失。

2.5 設定噴涂參數

當機械臂在噴涂不同部位使用不同的參數，通過選擇“Polygon parameter”（多邊形參數）列表字段中的單個列表字段條目并對其進行編輯，從而定義所需的多邊形參數。雖然可以選擇編輯順序，但還是建議由上至下地選擇列表字段條目以定義多邊形。如果之后要進行編輯，可以單獨選擇并修改參數。車型外觀狀態不同，噴涂流量不同，表1列出不同部位色漆、罩光清漆噴涂流量。

3 漆膜等工藝參數的調試

3.1 漆膜厚度的調試

通過現場調試的過程中我們發現通過調整出漆的流量的方法可以使涂膜的厚度達到最佳，我們發現涂膜的厚度與出漆的流量成正比，因此，當膜厚偏高時，我們可以降低出氣流量，而如果漆膜厚度偏低時，我們可以增高初期的流量使膜厚達到標準要求。另外噴涂的高壓對漆膜的均勻性也有一定的影響，當噴涂表面漆膜不均勻時應降低電壓，這樣能夠使漆霧均勻的散落在車身的表面。當采用以上方法均不能得到較好的漆膜厚度時，我們需要調整機械臂的動作過程，比如后背門中心線位置漆膜較厚，研究發現是因為左右機器人兩槍搭接量過多造成，將左右機器人槍距拉開后，漆膜厚度隨之降低。所以我們不難發現，涂裝過程中會有很多因素影響漆膜，只有在我們調試過程中持續總結經驗，最終才能達到最好的漆膜效果。

3.2 涂層橘皮的調試

下面我們對旋杯的工作原理介紹如下：油漆通過旋轉速度很高的噴杯在壓縮空氣的的作用下霧化，并在動能和靜電吸附的作用下落在車身表面。理論上，如果如果旋杯轉速增加，油漆顆粒會被分散的更加細小，涂料在車身表面形成的漆膜會更細膩，能有效降低長短波而改善橘皮；但是如果速度超過某個范圍則會造成涂料中的溶劑揮發過快導致涂料顆粒干澀，如果清漆發生干噴會導致短波的增加，反而會加重涂料的橘皮。轉速的調整是重要的措施，轉速的調整需要逐步的實施，經過反復多次實驗，探索出該新車型機器人在不同涂料適應不同懸杯轉速能夠使橘皮效果達到最佳，如色漆控制在35kr/min左右，清漆懸杯轉速控制在40kr/min左右。

4 結語

集成噴涂系統仿形開發是車型試制過程中非常關鍵的部環節，將直接關系到到整車漆膜質量和外觀效果是否符合要求。需要掌握機器人噴涂基本原理，在實際工作過程中不斷總結經驗，結合現場情況，才能夠新車型仿形開發過程中高效率地完成工作任務并達到預期的效果。