發動機涂裝線噴涂機器人系統防撞方案的策劃與實施

黃崗 郭敏 張西巍 萬陽 朱旭超

摘 要：隨著智能化技術的不斷發展，企業越來越多的利用機器代替人工進行作業，這個過程中衍生出了具有各種功能的機器人，機器人技術也得到了廣泛的應用。然而在實際使用過程中，因各種工況的差別，同一款機器人技術也不可能完整的復制，因此各種問題也隨之而來。機器人本身只能夠按照既定的軌跡運行和作業，感應裝置反饋的信息就是它的眼睛，一旦眼睛出了問題，就會發生碰撞工件、不能和產品輸送系統同步等系列問題，本文以某公司噴涂機器人系統為例，簡要闡述其防碰撞方案的策劃與實施。

關鍵詞：智能化;軌跡;感應裝置;策劃與實施

中圖分類號：U466? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）15-186-03

Abstract： With the development of intelligent technology， more and more enterprises use machines instead of people to do work. In this process， robots with various functions have been derived， and robot technology has been widely used. However， in the actual use process， because of the differences in various operating conditions， the same robot technology can not be completely replicated， so a variety of problems also follow. The robot itself can only move and work according to a given trajectory， and the information feedback from the sensor is its eyes. Once there is a problem with the eyes， a series of problems will occur， such as collision of the workpiece， inability to synchronize with the product delivery system， etc.， taking the spraying robot system of a company as an example， this paper briefly describes the planning and implementation of its anti-collision scheme.

Keywords： Intellectualization; Trajectory; Induction Device; Planning And Implementation

CLC NO.： U466? Document Code： A?? Article ID： 1671-7988（2020）15-186-03

1 引言

機器人系統是涂裝過程中多系統集合的輸出點，它需要和消防系統、IMES系統、SAP系統、輸調漆系統、輸送鏈系統等關聯交互，實現多系統的同步聯動。在實際生產過程中，機器人系統通過信號傳輸實現多系統自動控制：輸調漆系統接收信號后通過2KS供給油漆，輸送鏈系統接收信號后運行或者停止積放鏈，消防系統接收信號后啟動自動滅火裝置，IMES和SAP系統自動記錄生產信息和物料消耗。因此，我們在智能化升級改造項目設計過程中，一定要明確機器人使用的方向，綜合考慮各種工況條件，提前規避對應的風險。

2 實際工況介紹

涂裝線噴涂機器人系統在調試期間共發生六次機器人手臂碰撞工件的事故，前三次為系統不完善導致，現已徹底解決，后面三次因缺乏防撞措施導致。經調查分析，工件輸送系統為空中積放鏈，多年運行始終存在輕微爬坡、抖動等情況，發動機在進入面漆烘干室過程中轉彎時有一定的概率發生卡阻，造成吊具無法前行，后續吊具碰到停止的吊具就會全部停下，一臺接一臺，一直堵到噴漆室，這個過程中如果操作人員無法發現就會導致前后兩臺發動機間距小于安全距離，導致機器人碰撞工件。碰撞原因為機器人系統在完成工件噴涂作業后無感應檢測裝置，機器人無法發現工位外的工件。

2.1 自動噴涂系統運行機制

2.1.1 信息讀取

載碼體攜帶工件信息與工件一起經過噴房入口時，由RFID信息讀取器讀取相關信息并發送給自動噴涂站控PLC。站控PLC在獲得RFID讀取器發來的相關信息后存入寄存器，并在工件通過噴房入口的測量光柵后，和預設的識別特征數據進行二次校正：

（1）當信息一致時工件信息進入噴涂堆棧信息。

（2）當信息不一致時，給HMI預留15S修改時間。修改時間內未完成修改，將該件信息改為放棄噴涂數據寫入堆棧信息。機器人讀取后自動放棄噴涂。

2.1.2 機器人啟動

站控PLC在工件通過測量光柵二次校正后開始進行距離測算，并在工件觸發機器人啟動開關時進行距離校正。當距離大于預設啟動脈沖，將不發送啟動信號給機器人，系統自動放棄噴涂此工件。（視為截距過大或觸發異常。）機器人在接受到站控PLC發送的啟動信號后，會自動和上一次啟動信號進行距離對比，當小于預設啟動距離時，自動放棄噴涂此工件（視為截距過?。?/p>

2.1.3 機器人運行

噴涂軌跡將工件分為4-5個部分，當機器人完成一段噴涂軌跡后，將會等待相應編碼器的值來開始下一段程序。此時或運行中，編碼器沒有脈沖或脈沖異常機器人將完成當前程序段并進行等待或停止后報警。

3 碰撞原因

涂裝線噴涂機器人系統在調試期間共發生六次機器人手臂碰撞工件的事故，前三次為系統不完善導致，現已徹底解決，后面三次因缺乏防撞措施導致。經調查分析，工件輸送系統為空中積放鏈，多年運行始終存在輕微爬坡、抖動等情況，發動機在進入面漆烘干室過程中轉彎時有一定的概率發生卡阻，造成吊具無法前行，后續吊具碰到停止的吊具就會全部停下，一臺接一臺，一直堵到噴漆室，這個過程中如果操作人員無法發現就會導致前后兩臺發動機間距小于安全距離，導致機器人碰撞工件。碰撞原因為機器人系統在完成工件噴涂作業后無感應檢測裝置，機器人無法發現工位外的工件。

4 優化措施

輸送鏈原因造成的工件停滯，而系統又向機器人正常發送聯鎖的信號，比如：運行信號。在整車自動噴涂線視為卡撬現象。即：輸送鏈在正常運行，但是工件并沒有正常移動。由此造成的機器人撞機事件，實際上可以避免，系統停止運行，需要檢修機器人或其他設備時，必須在輸送鏈靜止狀態方下可對機器人進行示教，開啟輸送前必須確保機器人在HOME點;由于輸送鏈部分推頭截距小于2450mm工件截距，上述推頭出現時請勿掛載工件;GOHST模式僅可用于新工件仿型后的軌跡確認，不能用于實際生產;自動運行時禁止屏蔽輸送鏈，以防急停后輸送鏈未及時停止;PLC在每個工件完成測量光柵復檢后記錄工件實時編碼器位置，在工件觸發相應機器人啟動位置開關時，與事先完成檢測記錄在PLC存儲器內的位置范圍進行對比，在相應位置范圍內啟動機器人，不在則不發送啟動信號;每個工件僅在第一次觸發啟動開關時進行位置對比，再次觸發無效，以防止觸發感應條變形觸發位置改變的情況發生;機器人在每次啟動時記錄當前工件編碼器位置，收到下個啟動信號時，如果位置信息小于事先錄入的最小工件截距，機器人放棄噴涂該工件，同時機器人列表自動丟棄當前工件，PLC在機器人列表大于1個程序時亦不發送啟動信號。以防機器人列表存在多個工件時，人員勿操作后發生碰撞風險;工件錄入時，工件完成錄入后需要人員復檢，以防BOOM中工件信息與實際工件發生不匹配的情況發生;在每臺機器人啟動開關處增加一個接近開關，兩個開關頭尾放置檢測感應條兩端，根據這兩個開關作為機器人啟動信號，并與編碼器位置進行連鎖，只有當（1）、PLC記錄的編碼器位置;（2）、兩個接近開關同時檢測到信號;（3）、機器人在允許的啟動范圍內，這三個信號同時滿足時，機器人才允許啟動。同時這兩處接近開關也作為站位開關，當站位時間超過3分鐘視為噴房堵件。

5 總結

智能化升級改造項目通常情況下涉及到的系統較多，設計方案應考慮全面，提前規劃以規避不必要的隱患，技術人員也應該充分收集實際工況等設計輸入的條件，做到閉環設計，在保證項目質量的前提下，實現項目的最優性價比。

參考文獻

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