CN102331718B - 涂布作业仿真装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涂布作业仿真装置，其具备：指定部，其指定所述喷嘴相对于所述喷射装置的位置以及从该喷嘴喷射的喷射物的喷射形状；干涉部位计算部，其执行包含用于所述喷射物的输出以及停止的指令的所述机器人的动作程序，通过仿真来使所述机器人的三维模型动作，并在每预定时间里计算所述喷射形状的三维模型和所述被涂布部件的三维模型之间的干涉部位；干涉次数计算部，其在所述被涂布部件的三维模型的表面上，在由所述干涉部件计算部计算出的各个所述干涉部位上，在每所述预定时间里计算干涉次数；涂布时间计算部，其根据由该干涉次数计算部计算出的每所述预定时间的干涉次数来计算涂布时间。

Description

涂布作业仿真装置
技术领域
本发明涉及涂布作业仿真装置，其一边通过机器人根据其动作程序来移动所述喷射装置，一边在画面上同时显示机器人的三维模型以及被涂布部件的三维模型，来实施将从喷嘴喷射的喷射物涂布在被涂布部件的涂布作业的仿真，该机器人装载了具备至少一个喷嘴的喷射装置。
背景技术
在使用机器人的作业中示教机器人的动作时，一般使用离线仿真。在离线仿真装置中，只进行机器人的动作的仿真，在使用了机器人的加工作业等的情况下，期望也对于其加工结果进行仿真。
这样的加工作业中的一个是通过机器人的喷射装置来对喷射物进行喷射的涂布作业。用于这样的涂布作业的仿真装置在将涂料作为喷射物来喷射时被广泛使用，计算涂布了涂料的范围以及膜厚，将其结果在工件的三维模型上进行色标并显示。此外，如在日本特开2007-160313号公报中公开的那样，有时将分型剂作为喷射物来对压铸模具喷射时也使用涂布作业仿真装置。
但是，将分型剂作为喷射物来对压铸模具喷射的情况下，基于以下的理由很难使用仿真装置。
第一，在将分型剂作为喷射物来对压铸模具喷射时，因为分型剂没有附着在模具上，所以如涂料那样评价膜厚没有意义。此外，从冷却模具的观点来看，在对压铸模具喷射分型剂时，要求涂布分型剂的时间。但是，通常的涂布作业仿真装置不能计算涂布时间。
第二，将涂料作为喷射物来喷射时，以喷射装置仅具备一个喷嘴为前提。
与此相对，将分型剂作为喷射物来对压铸模具进行喷射的喷射装置通常具备多个喷嘴，很难进行从多个喷嘴喷射分型剂的情形的仿真。
发明内容
本发明是鉴于这样的情形而提出的，其目的在于提供一种与具备多个喷嘴的喷射装置相对应、并能够计算涂布作为喷射物的分型剂的时间的涂布作业仿真装置。
为了实现上述目的，根据第一实施方式，一种涂布作业仿真装置(10)，其在画面上同时显示机器人(20)的三维模型以及被涂布部件的三维模型地来实施涂布作业的仿真，该涂布作业为：通过装载了具备至少一个喷嘴(31)的喷射装置(30)的所述机器人(20)根据其动作程序一边移动所述喷射装置(30)，一边将从所述喷嘴(31)喷射的喷射物涂布在所述被涂布部件，该涂布作业仿真装置的特征在于，具备：指定部(19)，其指定所述喷嘴(31)相对于所述喷射装置(30)的位置以及从该喷嘴(31)喷射的喷射物的喷射形状；干涉部位计算部(13)，其执行包含用于所述喷射物的输出以及停止的指令的所述机器人(20)的动作程序，通过仿真来使所述机器人(20)的三维模型动作，并在每预定时间里计算所述喷射形状的三维模型和所述被涂布部件的三维模型之间的干涉部位；干涉次数计算部(14)，其在所述被涂布部件的三维模型的表面上，在由所述干涉部件计算部(13)计算出的各个所述干涉部位上，在每所述预定时间里计算干涉次数；涂布时间计算部(15)，其根据由该干涉次数计算部(14)计算出的每所述预定时间的干涉次数来计算涂布时间；以及显示部(16)，其根据该涂布时间计算部(15)计算出的涂布时间来对所述被涂布部件的三维模型的表面进行色标并显示。
根据第二实施方式，在第一实施方式中，所述喷射装置具备同时对喷射物进行喷射的多个喷嘴，通过指定部来指定所述喷嘴的各自的喷射形状的三维模型，来实施所述涂布作业的仿真。
通过对附图所示的实施例进行的详细描述，本发明的上述以及其它目的、特征及优点变得更加明显。
附图说明
图1是基于本发明的涂布作业仿真装置的概要图。
图2是表示基于本发明的涂布作业仿真装置的动作的流程图。
图3是表示喷射装置、喷嘴以及喷射形状的三维模型的立体图。
图4是表示对喷射形状的三维模型和压铸模具的三维模型之间的干涉部位以及干涉次数进行计算的动作的流程图。
图5是表示某个喷射形状的三维模型的图。
图6是表示对某个压铸模具的三维模型的表面进行色标并显示的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下附图中，对于相同部件标注了相同的参照符号。为了容易理解，这些附图适当地变更了比例。
图1是基于本发明的涂布作业仿真装置的概要图。如图1所示，涂布作业仿真装置10是数字计算机，主要具备画面11以及控制部12。
画面11是CRT或液晶显示器等。在图1中显示了具备喷嘴的喷射装置30的三维模型以及装载了喷射装置30的机器人20的三维模型。而且，在画面11中显示了被涂布部件例如压铸模具W的三维模型。以下，存在将这些三维模型只是省略成“喷射装置30”、“机器人20”、“压铸模具W”等的情形。
此外，机器人20是例如六轴结构的垂直多间接型机器人。在图1中，在机器人20的臂先端部装载了喷射装置30。此外，喷射装置30具备多个喷嘴，能够对喷射物例如分型剂进行喷射。
在控制部12上连接有指定部19例如鼠标、键盘等。能够通过指定部19如后述那样指定喷嘴相对于喷射装置30的本体的位置、以及从喷嘴喷射的分型剂的喷射形状。
此外，控制部12包含存储部17，该存储部存储包含机器人的动作命令以及喷射装置30的驱动命令的动作程序。也可以在该存储部17中存储各种阈值、数据等。
而且，控制部12包含干涉部位计算部13，该干涉部位计算部13在根据动作程序实施仿真时，在每预定时间计算分型剂的喷射形状的三维模型和压铸模型W的三维模型之间的干涉部位。进而，控制部12还包含干涉次数计算部14，该干涉次数计算部14在压铸模具W的三维模型的表面上，对于通过干涉部位计算部13计算出的各个干涉部位来计算干涉次数。在此，“每预定时间”表示涂布作业仿真装置10的预定的控制周期。
而且，控制部12还包含：根据由干涉次数计算部14计算出的每一预定时间的干涉次数计算出涂布时间的涂布时间计算部15；以及根据计算出的涂布时间来对压铸模具W的三维模型的表面进行色标并显示的显示部16。
图2是表示涂布作业仿真装置的动作的流程图。以下，根据图2说明涂布作业仿真装置10的动作。
首先，在步骤101中，在画面11上生成在压铸模具W上涂布分型剂的涂布作业的工件单元。工件单元主要由机器人20、喷射装置30以及压铸模具W的三维模型构成。在工件单元中，具备喷射装置30的机器人20和压铸模具W的相对位置与实际的涂布作业中的机器人20以及压铸模具W的相对位置相同。
接着，在步骤102中，指定从喷射装置30的喷嘴喷射的分型剂的喷射形状的三维模型。图3是表示喷射装置、喷嘴以及喷射形状的三维模型的立体图。如图3所示，喷射装置30具备多个喷嘴例如四个同型的喷嘴31。能够看作是分型剂从这些喷嘴31喷射成圆锥状。
从而，在步骤102中，通过指定部19来指定从喷嘴31喷射的分型剂的最大到达距离L以及该最大到达距离L下的半径R。由此，能够将高度为L、底面的半径为R的圆锥设定成分型剂的喷射形状的三维模型。另外，在存在多个喷嘴31时，可以对于每个喷嘴31个别地设定最大到达距离L以及半径R，也可以对于多个喷嘴31设定共同的最大到达距离L以及半径R。
但是，压铸模具W的三维模型的表面表示为三角形的网格。在该三角形的网格中，假设所有边的长度十分小。在存在大的三角形网格时，假设通过例如将最长的边的中心和不是该边的两端的点的顶点连接的线段来分割成两部分，进行自动分割直到变得非常小为止。
如果参照图2，在图2的步骤103中，涂布作业仿真装置10基于在存储部17中存储的动作程序来实施仿真。另外，也可以在工件单元上，生成机器人20的示教程序，根据示教程序来实施仿真。
这样的程序包含使机器人20移动的移动命令、用于分型剂的输出以及停止的喷嘴31的驱动命令以及实施这些命令的时间。通过涂布作业仿真装置10实施仿真，能够取得机器人20的位置以及喷嘴31的状态。由此，能够在每预定时间掌握喷射分型剂时的喷嘴31的位置(步骤104)。
接着，在步骤105中，干涉部位计算部13以及干涉次数计算部14在每一预定时间分别计算分型剂的喷射形状的三维模型和压铸模具W的三维模型的干涉部位以及每个干涉部位的干涉次数。图4是表示计算喷射形状的三维模型和压铸模具的三维模型之间的干涉部位以及干涉次数的动作的流程图。以下，参照图4具体说明干涉部位等的计算。
首先，在步骤201中，使机器人20在工件单元上移动，在喷射了分型剂时的各喷嘴位置上配置喷射形状的三维模型。接着，在步骤202中，干涉部位计算部13进行构成压铸模具W的全部三角形网格对于喷射形状的三维模型的干涉检查。然后，标注对喷射形状的三维模型干涉的、压铸模具W的三角形网格。
图5是表示某个喷射形状的三维模型的图。在图5中示出了被标注的一个三角形网格M1。在步骤203中，如图5所示，求出连接三角形网格M1的中心位置和喷嘴31的线段A。该线段A表示从喷嘴31喷射的分型剂到达该三角形网格M1的部位为止飞行的轨迹。
接着，在步骤204中，在线段A和被标注的其他三角形网格例如和三角形网格M2之间进行干涉检查。然后，在三角形网格M1和其他三角形网格M2之间发生干涉时，三角形网格M1被隐藏在其他三角形网格M2，所以能够判断为分型剂实际上没有涂布在三角形网格M1上。因此，解除三角形网格M1的标注并排除(步骤205)。
与此相对，在被判断为三角形网格M1没有与其他三角形网格例如三角形网格M2干涉时，通过干涉部位计算部13判断为该三角形网格M1是干涉部位。然后，干涉次数计算部14在干涉次数N的计数器上加“1”。接着，在步骤207中，判断是否对其他全部三角形网格进行了关于三角形网格M1的干涉判断，重复步骤204～步骤207的处理直到对于其他全部三角形网格进行了干涉判断为止。假设在喷射了分型剂时的每预定时间重复这样的动作。由此，在某个动作程序中，确定每个干涉部位(每个三角形网格)的干涉次数N。
如果再参照图2，在步骤106中，涂布时间计算部15对干涉次数N乘以预定时间，对于每个干涉部位计算涂布分型剂的涂布时间T。如前面所述，在喷射分型剂时，评价膜厚没有意义，从冷却压铸模具W的观点看，在对压铸模具W喷射分型剂时计算涂布时间T也非常重要。
此后，进入步骤107，在每个干涉部位根据涂布时间T在压铸模具W的三维模型选择颜色，通过显示部16对画面11上的压铸模具W的三维模型着色。图6是表示对压铸模具的三维模型的表面进行色标并显示的状态的图。如图6所示，通常假设涂布时间T越长，则选择越浓的颜色。从而，通过根据分型剂的涂布时间T来阶段性地改变颜色，由此就能够同时显示涂布分型剂的范围和涂布时间T。
由此，在本说明中，生成喷射形状的三维模型，考虑了喷射形状的三维模型和压铸模具W的三维模型之间的干涉。因此，在具备多个喷嘴的喷射装置的情况下，配置多个喷射形状的三维模型，由此能够实施适当的仿真。而且，能够容易地计算涂布分型剂的涂布时间，在压铸模具上涂布分型剂时能够判断其有效性。
而且，在本发明中，因为能够根据涂布时间在被涂布部件的三维模型的表面进行色标并显示，所以能够在短时间内通过目视来容易地确认是否存在没有充分涂布喷射物的部位。结果，能够提高机器人的示教品质，此外能够缩短示教时间。
在第一实施方式以及第二实施方式中，因为考虑了喷射形状的三维模型和所述被涂布部件的三维模型之间的干涉，所以即使是具备多个喷嘴的喷射装置也能够实施适当的仿真，此外能够容易地计算涂布作为喷射物的分型剂的时间。
进而，因为能够根据涂布时间对被涂布部件的三维模型的表面进行色标并显示，所以能够在短时间内通过目视来容易地确认是否存在没有充分涂布喷射物的部位。结果，能够提高机器人的示教品质，此外能够缩短示教时间。
通过实施例表示并描述了本发明，但本领域技术人员应能理解，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下可以进行上述以及其它各种变更、省略以及附加。

Claims (2)

1.一种涂布作业仿真装置(10)，其在画面上同时显示机器人(20)的三维模型以及被涂布部件的三维模型地来实施涂布作业的仿真，该涂布作业为：通过装载了具备至少一个喷嘴(31)的喷射装置(30)的所述机器人(20)根据其动作程序一边移动所述喷射装置(30)，一边将从所述喷嘴(31)喷射的喷射物涂布在所述被涂布部件，该涂布作业仿真装置的特征在于，具备： 
指定部(19)，其指定所述喷嘴(31)相对于所述喷射装置(30)的位置以及从该喷嘴(31)喷射的喷射物的喷射形状； 
干涉部位计算部(13)，其执行包含用于所述喷射物的输出以及停止的指令的所述机器人(20)的动作程序，通过仿真来使所述机器人(20)的三维模型动作，并在每预定时间里计算所述喷射形状的三维模型和所述被涂布部件的三维模型之间的干涉部位； 
干涉次数计算部(14)，其在所述被涂布部件的三维模型的表面上，对于通过所述干涉部位计算部(13)计算出的各个所述干涉部位，在每所述预定时间里计算干涉次数； 
涂布时间计算部(15)，其根据由该干涉次数计算部(14)计算出的每所述预定时间的干涉次数来计算涂布时间；以及 
显示部(16)，其根据该涂布时间计算部(15)计算出的涂布时间来对所述被涂布部件的三维模型的表面进行色标并显示。 
2.根据权利要求1所述的涂布作业仿真装置，其特征在于， 
所述喷射装置(30)具备同时对喷射物进行喷射的多个喷嘴(31)，通过指定部(19)来指定所述喷嘴(31)的各自的喷射形状的三维模型，来实施所述涂布作业的仿真。 
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