CN107983569B - 一种智能柔性喷涂生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能柔性喷涂生产装置，包括传送机构、喷涂机构、特征识别系统和存储机构。传送机构包括零件传送轨道、托盘，工作时待喷涂零件放在所述托盘上由零件传送轨道进行传送；喷涂机构包括上料关节臂机械手、机械臂、喷枪和下料关节臂机械手，实现待喷涂零件的喷涂；特征识别系统包括6个摄像头，用于实现待喷涂零件的立体曲面识别，以便进行喷涂路径规划。存储机构包括待喷涂零件货架和已喷涂零件货架，用于放置零件。本发明的智能柔性喷涂生产装置可以对各种形状和大小的零件进行均匀的喷涂，合理的喷涂轨迹减少了涂料的浪费，并且大大提高了生产效率。

Description

一种智能柔性喷涂生产装置

技术领域

本发明属于喷涂机械技术领域，具体地，涉及一种智能柔性喷涂生产装置。

背景技术

航空小钣金件类型繁多、形态各异，有冲压件、有机械加工件，也有组合件。对其的喷涂要求有单面的，还有双面和六面的。

目前，通常以手工实现喷涂，但存在生产效率低、油漆利用率低、工人的工作环境恶劣、喷涂质量稳定性差等诸多缺点。手工喷涂通常需要佩戴呼气器具，操作人员在夏季、冬季的舒适性受到了严重损害，而且容易导致职业病的发生。

随着产品质量要求的提高，以及改善工作环境，亟需一种智能化的喷涂设备，以解决目前手工喷涂存在的诸多问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的问题，创新的提出了一种智能柔性喷涂生产装置，具体技术方案为，

智能柔性喷涂生产装置包括传送机构、喷涂机构和存储机构,其特征在于，所述传送机构包括零件传送轨道1、托盘2，工作时待喷涂零件放在所述托盘2上由零件传送轨道1进行传送；所述喷涂机构包括上料关节臂机械手4、机械臂5、喷枪6和下料关节臂机械手7，实现待喷涂零件的喷涂；所述存储机构包括待喷涂零件货架8和已喷涂零件货架9，用于放置零件；所述智能柔性喷涂生产装置还包括特征识别系统，所述特征识别系统包括摄像头14，用于实现待喷涂零件的立体曲面识别，以便进行喷涂路径规划。

进一步地，所述特征识别系统的立体曲面识别如下：摄像头14拍摄图像的像素点与托盘2的宽度设定相对应，从图像边缘计算待喷涂零件像素点的位置，得到托盘2相应的宽度位置，同样方法得到托盘2长度方向的位置，进而确定了托盘2上待喷涂零件的水平方向坐标；对于待喷涂零件的高度方向坐标，按照两个相邻摄像头14的坐标以及两个摄像头14之间的距离，进行计算得到。

进一步地，所述摄像头14拍摄图像的宽度为4096X4096个像素点，托盘2的宽度设定为1000毫米，则每个像素的对应宽度为1000/4096＝0.25毫米。

进一步地，所述特征识别系统还包括同一零件判断，即根据摄像头14图像中RGB的数值变化情况，如果数值基本相同，则判断为一个零件，如果数值发生明显变化，则判断为不是一个零件。

进一步地，所述特征识别系统设置6个摄像头，安装在托盘2的上部。

进一步地，所述喷涂机构的喷枪6包括涂料管路、稀释溶剂管路、通气管路、5个大小喷头，其中，喷枪6的一端设置涂料管路，用于输送喷涂涂料，喷枪的另一端设置两个管路，其中的稀释溶剂管路用于输送稀释溶剂，通气管路用于输送吹干气体。

进一步地，所述喷涂机构的喷枪6还包括电磁阀控制系统，其中第一电磁阀11设置在涂料管路的入口，用于控制整个涂料管路的开启和闭合，第二电磁阀12和第三电磁阀13分别设置在稀释溶剂管路和通气管路上，分别用于控制稀释溶剂管路和通气管路的开启和闭合。电磁阀均通过总线进行控制。

进一步地，所述喷涂机构的喷枪6上装有5个按喷涂区域从大到小排列的喷头，每个喷头通过各自的喷头电磁阀15分别控制开启和关闭，视觉识别系统根据待喷涂零件大小和喷枪6的行走轨迹选择合适大小的喷头。

本发明具有如下有益效果：

1)能适应多种复杂类型零件，通过优化喷涂策略提高了生产效率和喷涂质量，节约了喷涂材料；

2)为了实现系统的视觉识别，特别是三维的视觉识别。

附图说明

图1为本发明的一种智能柔性喷涂生产装置的整体结构示意图；

图2为本发明的一种智能柔性喷涂生产装置的喷枪结构示意图；’

图3为本发明的一种智能柔性喷涂生产装置的喷涂路径规划图；

图4为本发明的一种智能柔性喷涂生产装置的摄像头的结构示意图；

图中附图标记为：

1-零件传送轨道，2-托盘，3-零件特征视觉识别系统，4-上料关节臂机械手，5-机械臂，6-喷枪，7-下料关节臂机械手，8-待喷涂零件货架，9-已喷涂零件货架，10-强力排风扇，11-第一电磁阀1，12-第二电磁阀，13-第三电磁阀，14-摄像头，15-喷头电磁阀。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。

另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解。

在本发明的一个宽泛实施例中，一种智能柔性喷涂生产装置，主要包括传送机构、特征识别系统、喷涂机构和存储机构。其中，

传送机构包括零件传送轨道、托盘，工作时，待喷涂零件放在托盘上由零件传送轨道进行传送；

特征识别系统主要包括摄像头，实现待喷涂零件的立体曲面识别，以便进行喷涂路径规划；

喷涂机构包括上料关节臂机械手、机械臂、喷枪和下料关节臂机械手，以实现待喷涂零件的喷涂；

存储机构包括待喷涂零件货架和已喷涂零件货架，用于放置零件。

本发明的一种智能柔性喷涂生产装置，其核心部件为喷涂机构和特征识别系统。

所述喷涂机构的详细描述如下：

所述喷涂机构的上料关节臂机械手用于将待喷涂零件从待喷涂零件货架中取出并摆放至托盘上，机械臂用于带动喷枪完成喷涂过程，下料关节臂机械手用于将喷涂好的零件从托盘中取下放入已喷涂零件货架。

所述喷涂机构的喷枪包括涂料管路、稀释溶剂管路、通气管路、若干个喷头，其中，

喷枪的一端设置涂料管路，用于输送喷涂涂料，喷枪的另一端设置两个管路，其中的稀释溶剂管路用于输送稀释溶剂，通气管路用于输送吹干气体；

所述喷涂机构的喷枪还包括电磁阀控制系统，一个设置在涂料管路的入口，用于控制整个涂料管路的开启和闭合，另外两个分别设置在稀释溶剂管路和通气管路上，分别用于控制稀释溶剂管路和通气管路的开启和闭合。喷枪上的电磁阀均通过总线进行控制。

喷枪进行喷涂时，如果待喷涂零件的边长小于100毫米，则与临近的零件视为一个零件，多个零件进行组合规划；如果带喷涂零件的边长大于100毫米，则单独进行规划喷涂路径。喷涂路径以待喷涂零件的最长边为起始的曲线，根据喷涂的宽度进行划分，同时根据所选择喷枪的大小有相应的重合宽度。宽度划分以符合各个喷头宽度的整数为准，如果不能够实现整数的切割，则以余数最小为原则进行宽带方向的划分，也就是往复路径的次数为准。

通常情况下，根据待喷涂零件几何特征，对待喷涂平面几何尺寸较大的零件尽量选择较大喷涂截面的喷头，对于零件边缘处涂料厚度较薄的地方采用较小的喷头进行二次喷涂，保证零件表面涂料厚度均匀。

所述特征识别系统的详细描述如下：

为实现三维的视觉识别，托盘上部安装有多个摄像机，按照摄像头的宽度与托盘的宽度相一致为准则进行调试，确保每个摄像机的视场与托盘的范围调整一致，以实现零件的立体曲面识别。其中，

立体曲面识别的原理如下：

摄像头拍摄图像的宽度为4096X4096个像素点，托盘的宽度设定为1000毫米，则每个像素的对应宽度为1000/4096＝0.25毫米。从图像边缘计算待喷涂零件像素点的位置，可以得到相应的宽度位置，同样方法也可以得到托盘上长度方向的位置，进而确定了托盘上待喷涂零件的水平方向坐标；对于纵向(也就是高度方向坐标)，按照两个相邻摄像头的坐标以及两个摄像头的距离进行计算得到。通过上述方法，即可得到托盘上待喷涂零件立体曲面。

同一零件判断原理如下：

根据摄像头图像中RGB的数值变化情况，如果数值基本相同，则判断为一个零件，如果数值发生明显变化，则判断为不是一个零件。

对于边界，则需要通过平滑曲线的原则进行确认。也就是针对不同摄像头的拍摄图像，分别先进行平面的数据点阵计算，然后再进行临近关联摄像头图像的计算，依靠卷积原则，先定出零件的关联区域，再进行具体的深度计算，以确保计算的速度和有效性。

一般情况下，需要设置多个摄像头，主要是考虑待喷涂零件有一定的高度，部分上面还具有孔，通过多点的识别可实现一定深度的判定。

另外，由于摄像头相对托盘可能具有倾斜的视场，因此其宽度与长度、高度的点阵需要进行补偿计算，即以实际两端的标准间标定方式进行差值补偿，以保证点阵计算与实际尺寸计算相吻合。

另外，为了改善喷涂工作环境，喷涂区域上方还设置有强力排气扇。

为能清楚的说明本方案的技术特点，下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步说明：

如图1所示，一种智能柔性喷涂生产装置，包括传送机构、特征识别系统、喷涂机构和存储机构。其中，

传送机构包括零件传送轨道1、托盘2，工作时，待喷涂零件放在托盘2上由零件传送轨道1进行传送；

特征识别系统包括摄像头14，用于实现待喷涂零件的立体曲面识别，以便进行喷涂路径规划；

喷涂机构包括上料关节臂机械手4、机械臂5、喷枪6和下料关节臂机械手7，以实现待喷涂零件的喷涂；

存储机构包括待喷涂零件货架8和已喷涂零件货架9，用于放置零件。

如图2所示，所述喷涂机构的喷枪6包括涂料管路、稀释溶剂管路、通气管路、喷头，其中，

喷枪的一端设置涂料管路，用于输送喷涂涂料，喷枪的另一端设置两个管路，其中的稀释溶剂管路用于输送稀释溶剂，通气管路用于输送吹干气体；

所述喷涂机构的喷枪还包括电磁阀控制系统，其中，第一电磁阀11设置在涂料管路的入口，用于控制整个涂料管路的开启和闭合，第二电磁阀12和第三电磁阀13分别设置在稀释溶剂管路和通气管路上，分别用于控制稀释溶剂管路和通气管路的开启和闭合。电磁阀均通过总线进行控制。

如图3所示，喷枪上装有5个按喷涂区域从大到小排列的喷头，每个喷头通过各自的喷头电磁阀15来控制开启和关闭，视觉识别系统根据待喷涂零件大小和喷枪6的行走轨迹选择合适大小的喷头。

如图4所示，所述特征识别系统的摄像头14安装在托盘2的上部，一般设置为六个。

另外，喷涂区域上方还设置有强力排气扇10。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种智能柔性喷涂生产装置，包括传送机构、喷涂机构和存储机构,其特征在于，

所述传送机构包括零件传送轨道(1)、托盘(2)，工作时待喷涂零件放在所述托盘(2)上由零件传送轨道(1)进行传送；

所述喷涂机构包括上料关节臂机械手(4)、机械臂(5)、喷枪(6)和下料关节臂机械手(7)，实现待喷涂零件的喷涂；

所述存储机构包括待喷涂零件货架(8)和已喷涂零件货架(9)，用于放置零件；

所述智能柔性喷涂生产装置还包括特征识别系统，所述特征识别系统包括6个摄像头(14)，用于实现待喷涂零件的立体曲面识别，以便进行喷涂路径规划；

所述特征识别系统的立体曲面识别如下：摄像头(14)拍摄图像的像素点与托盘(2)的宽度设定相对应，从图像边缘计算待喷涂零件像素点的位置，得到托盘(2)相应的宽度位置，同样方法得到托盘(2)长度方向的位置，进而确定了托盘(2)上待喷涂零件的水平方向坐标；对于待喷涂零件的高度方向坐标，按照两个相邻摄像头(14)的坐标以及两个摄像头(14)之间的距离，进行计算得到。

2.根据权利要求1所述的智能柔性喷涂生产装置，其特征在于，所述摄像头(14)拍摄图像的宽度为4096X4096个像素点，托盘(2)的宽度设定为1000毫米，则每个像素的对应宽度为1000/4096＝0.25毫米。

3.根据权利要求1所述的智能柔性喷涂生产装置，其特征在于，所述特征识别系统还包括同一零件判断，即根据摄像头(14)图像中RGB的数值变化情况，如果数值基本相同，则判断为一个零件，如果数值发生明显变化，则判断为不是一个零件。

4.根据权利要求1-3任一项所述的智能柔性喷涂生产装置，其特征在于，所述特征识别系统设置6个摄像头，安装在托盘(2)的上部。

5.根据权利要求1所述的智能柔性喷涂生产装置，其特征在于，所述喷涂机构的喷枪(6)包括涂料管路、稀释溶剂管路、通气管路、5个大小喷头，其中，喷枪(6)的一端设置涂料管路，用于输送喷涂涂料，喷枪的另一端设置两个管路，其中的稀释溶剂管路用于输送稀释溶剂，通气管路用于输送吹干气体。

6.根据权利要求5所述的智能柔性喷涂生产装置，其特征在于，所述喷涂机构的喷枪(6)还包括电磁阀控制系统，其中第一电磁阀(11)设置在涂料管路的入口，用于控制整个涂料管路的开启和闭合，第二电磁阀(12)和第三电磁阀(13)分别设置在稀释溶剂管路和通气管路上，分别用于控制稀释溶剂管路和通气管路的开启和闭合；电磁阀均通过总线进行控制。

7.根据权利要求6所述的智能柔性喷涂生产装置，其特征在于，所述喷涂机构的喷枪(6)上装有5个按喷涂区域从大到小排列的喷头，每个喷头通过各自的喷头电磁阀(15)分别控制开启和关闭，视觉识别系统根据待喷涂零件大小和喷枪(6)的行走轨迹选择合适大小的喷头。

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