CN106179903B - 弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法，将所喷涂的弧面玻璃视为平面玻璃，测定喷涂溶胶和玻璃的接触角α；溶胶喷涂时韦伯数We；液滴最大铺展直径，计算单次扫掠宽度为，将弧面玻璃的曲面等分；求出分割点沿曲面的法向量与水平面的夹角，得到各分割点的水平横移量，喷涂机器人在水平面内按S形轨迹，完成弧面玻璃溶胶喷涂。本发明提出了一种更简洁、可行的喷涂方法，通过一种喷涂液液滴在玻璃弧面上流动距离的计算方法，可优化喷涂方式，使喷涂均匀性、饱满、完整，减少溶胶的浪费量，节约成本。

Description

弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法
技术领域
本发明涉及弧面玻璃喷涂领域，尤其涉及一种弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法。
背景技术
随着消费者对汽车功能要求越来越高，个性化程度也越来越高，对汽车玻璃的性能也提出了新的要求，汽车玻璃正朝着功能化方向和复合功能化的方向前行。实现功能化的主要途径有夹层技术、表面涂层技术、镀膜技术和附件集成技术等，从不同方面完善汽车玻璃的功能。
汽车玻璃实现功能化中表面涂层技术应用广泛。表面涂层主要采用喷涂、刷涂和延流等方法制备，与镀膜技术相比，表面涂层技术有着诸多优点，如生产工艺简单、能耗低、绿色环保、高效便捷等。
喷涂工艺作为玻璃表面涂层技术的一类，有着许多其他工艺无法比拟的优点，如工艺设计便捷、易实现自动化、效率高、涂层能达到各项技术指标等。但也存在一定缺陷，如喷涂的均匀性很难保障、喷涂浪费溶胶量较多等。
针对上述生产中出现的实际问题，国内学者在喷涂工艺方面做出了许多相关的研究。例如，在李争的筒状贮箱自动喷涂装置控制系统设计与开发中，采用了使喷涂机器人的喷嘴与弧面保持等距，有效地解决曲面喷涂的工艺要求，但是此方法需要针对等距线上的喷涂轨迹利用方程对其进行规划将会十分困难，对于喷涂设备的性能和喷涂工艺参数要求都很高。在赵德安的在基于遗传算法的喷涂机器人喷枪路径规划中提出采用遗传算法(GA)对喷涂机器人喷枪轨迹进行优化,但该方法只能在一定程度上提高喷涂效率,而不能提高喷涂效果(表面均匀性),且该方法没有经过喷涂试验论证。在ABB公司的喷涂机器人离线编程系统只能将整个喷涂轨迹分成有限段直线轨迹，每段直线上喷涂时各个参数均保持常量，在曲面上喷涂时会使涂层厚度差异增大，无法达到最佳喷涂效果。2006年以来，江苏大学通过实验方法建立了喷涂模型后，对自由曲面上非静电喷涂机器人喷枪轨迹优化方法进行了研究，初步提出了复杂曲面分片后的喷枪轨迹优化方法，讨论了喷涂路径的间距、喷枪移动速度等少数变量对喷涂效果的影响。2008年，Chen等人对一些常用的基于CAD模型的喷涂机器人轨迹优化方法进行了总结和归纳。2011年，Yu Shengrui等人提出了一种新型的机器人喷涂累积速率模型，并进行了喷涂机器人实验研究，并指出在三维空间中进行喷涂轨迹优化达到较好的的喷涂效果仍然是一个难点。
发明内容
本发明的目的是。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法，将所喷涂的弧面玻璃视为平面玻璃，弧面玻璃的曲面展开尺寸为w×h，具体喷涂步骤为：
步骤一，测定喷涂溶胶和玻璃的接触角α；
步骤二，测定喷涂溶胶喷涂时韦伯数We；
步骤三，计算出液滴撞击水平壁面后的最大铺展直径Dmax，具体公式为：
式中，D0为溶胶喷雾液滴的初始直径，α为喷涂溶胶和玻璃的接触角；
步骤四，根据选择的喷涂机器人规格，确定喷涂中喷涂范围内最大直径方向所均布的液滴数n，计算喷涂机器人单次扫掠宽度为nDmax；
步骤五，将弧面玻璃的曲面，沿尺寸w方向，按单次扫掠宽度nDmax进行等分，得到(m+1)个分割点，其中，w为弧面玻璃曲面长度；
步骤六，分别求出(m+1)个分割点沿曲面的法向量与水平面的夹角θi，其中i∈(0，1，2，…，m)；
步骤七，分别求出相邻分割点之间水平方向投影的长度，得到各分割点的水平横移量
li＝nDmax cosθi；
步骤八，喷涂机器人在水平面内按S形轨迹，具体以第i分割点为基准，沿弧面玻璃尺寸h方向，进行扫掠喷涂，到达玻璃边缘后，在水平面内，沿弧面玻璃尺寸w方向，向待喷涂区域一侧横移距离li，到达第(i+1)分割点，沿上次扫掠的反方向扫掠喷涂；到达第(m+1)分割点停止，完成弧面玻璃溶胶喷涂。
本发明的有益效果是：
本发明提出了一种更简洁、可行的喷涂方法，通过一种喷涂液液滴在玻璃弧面上流动距离的计算方法，可优化喷涂方式，使喷涂均匀性、饱满、完整，减少溶胶的浪费量，节约成本。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法，将所喷涂的弧面玻璃视为平面玻璃，弧面玻璃的曲面展开尺寸为w×h，本实施例中，取弧面玻璃的曲面尺寸650mm×600mm。
具体喷涂步骤为：
步骤一，测定喷涂溶胶和玻璃的接触角α。经测定，蒸馏水液滴1与玻璃2的接触角α＝30°。
步骤二，测定喷涂溶胶喷涂时韦伯数We；经测定，本实施例中蒸馏水液滴韦伯数We＝4.4。
步骤三，计算出液滴撞击水平壁面后的最大铺展直径Dmax，具体公式为：
式中，D0为溶胶喷雾液滴的初始直径，α为喷涂溶胶和玻璃的接触角；
带入步骤三种得出蒸馏水韦伯数We＝4.4，可得出蒸馏水液滴最大铺展直径Dmax＝200.8×10-6m。
步骤四，根据选择的喷涂机器人规格，确定喷涂中喷涂范围内最大直径方向所均布的液滴数n，计算喷涂机器人单次扫掠宽度为nDmax；本实施例中n取129.5，则单次扫掠宽度为26×10-3m。
步骤五，将弧面玻璃的曲面，沿尺寸w方向，按单次扫掠宽度nDmax进行等分，得到(m+1)个分割点，其中，w为弧面玻璃曲面长度；在本实施例中，
步骤六，分别求出(m+1)个分割点沿曲面的法向量与水平面的夹角θi，其中i∈(0，1，2，…，25)；得到26个分割点的法向量与水平面夹角详见表1。
表1.分割点法向水平夹角、水平横移量
步骤七，分别求出相邻分割点之间水平方向投影的长度，得到各分割点的水平横移量
li＝nDmax cosθi；
本实施例中各分割点水平横移量详见表1。
步骤八，喷涂机器人在水平面内按S形轨迹，以第0分割点为基准，沿弧面玻璃尺寸600mm方向，进行扫掠喷涂，到达玻璃边缘后，在水平面内，沿弧面玻璃尺寸650mm方向，向待喷涂区域一侧横移距离l0＝25.98830789，到达第1分割点，沿上次扫掠的反方向扫掠喷涂；到达第26分割点停止，完成弧面玻璃溶胶喷涂。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种弧面玻璃溶胶均匀喷涂方法，其特征在于，将所喷涂的弧面玻璃视为平面玻璃，弧面玻璃的曲面展开尺寸为w×h，具体喷涂步骤为：
步骤一，测定喷涂溶胶和玻璃的接触角α；
步骤二，测定喷涂溶胶喷涂时韦伯数We；
步骤三，计算出液滴撞击水平壁面后的最大铺展直径Dmax，具体公式为：
式中，D0为溶胶喷雾液滴的初始直径，α为喷涂溶胶和玻璃的接触角；
步骤四，根据选择的喷涂机器人规格，确定喷涂中喷涂范围内最大直径方向所均布的液滴数n，计算喷涂机器人单次扫掠宽度为nDmax；
步骤五，将弧面玻璃的曲面，沿尺寸w方向，按单次扫掠宽度nDmax进行等分，得到(m+1)个分割点，其中，w为弧面玻璃曲面长度；
步骤六，分别求出(m+1)个分割点沿曲面的法向量与水平面的夹角θi，其中i∈(0,1,2,…,m)；
步骤七，分别求出相邻分割点之间水平方向投影的长度，得到各分割点间的水平横移量
li＝nDmax cosθi；
步骤八，喷涂机器人在水平面内按S形轨迹，具体以第i分割点为基准，沿弧面玻璃尺寸h方向，进行扫掠喷涂，到达玻璃边缘后，在水平面内，沿弧面玻璃尺寸w方向，向待喷涂区域一侧横移距离li，到达第(i+1)分割点，沿上次扫掠的反方向扫掠喷涂；到达第(m+1)分割点停止，完成弧面玻璃溶胶喷涂。
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