CN109308370B - 车辆涂装机器人模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆涂装机器人模拟方法，该方法对被涂体与机器人涂装路径及涂料参数进行视觉化显示，将与重复使用的电刷号码或用户选择的电刷号码对应的工作路线以能够从视觉上区别的形态显示；同时，当输入模拟播放指令时，就连续显示被涂体三维模型影像沿工作路线移动的同时执行涂装的操作。

Description

车辆涂装机器人模拟方法

技术领域

本发明涉及一种车辆涂装机器人模拟方法。更具体地，该方法对被涂体的三维建模、机器人涂装路径、涂料参数及涂装情况等进行视觉化显示，使用户容易地对涂装路径与涂料参数进行编辑，从而能够实现直观的使用。

背景技术

一般来说，汽车生产工艺中车体涂装的目的在于：防止车体腐蚀，改善隔音的同时使外表更加美观，以提高商品价值。由于车体涂装要求高度防锈和美观，因此其工艺比普通涂装更复杂。

车体涂装工厂的各道工艺包括：以防锈为主要目的的前处理工艺、电泳工艺和以美观为主要目的的中涂工艺、上涂工艺。

前处理工艺就是车体在车体工厂完成生产被投入涂装工厂之后，将附着在车体内外板上的污物或者油脂成分完全清除，同时形成磷酸盐皮膜，以增强铁板表面的耐蚀性并改善与电泳涂料的附着性的工艺。

已实施前处理工艺的车体通过干燥炉之后，实施电泳(下涂)工艺。电泳(下涂)工艺是为了提供防锈功能而将车体浸没于电泳涂料中，从外板到车体内部都均匀进行涂装的工艺。

然后，再通过以下几道工艺在车体形成涂装膜，该几道工艺包括：密封工艺，对衔接部涂布密封剂(sealer)；中涂工艺，使涂料具有耐剥落性、平滑性、耐候性等；以及上涂工艺，赋予美观上的颜色及光泽感。

如上所述，当完成车体涂装之后，就实施外观检查，即通过肉眼检查而检查在车体外观形成的涂装表面是否存在灰尘、污物、刮痕等。根据外观检查的结果，如果需要进行修改，就通过上涂工艺进行再涂装或者通过实施抛光作业等的修改工艺进行修改之后，投入到舣装工厂。

另外，依据现有技术，提出了一种车体涂装模拟方法，即在对实际车体进行涂装作业的过程中，模拟涂布状态最均匀时的最佳路径与涂装状态。

上述依据现有技术的车体涂装模拟方法，在执行实际涂装过程中，输入从涂装件基准点的距离、从被涂装面的高度、相对被涂装面的角度、悬臂移动速度、涂布模式，计算并显示作业指定的多处位点的涂布量，同时视频显示涂装件的运动，然后在观察所述视频显示的同时求出涂装件的恰当移动路径与悬臂状态。

如上所述，现有技术中不存在对涂装件的移动路径进行事先模拟从而虚拟地表现涂装过程的技术，因此需要开发一种能够让用户通过肉眼对涂装路径与涂装状态等进行确认的技术。

发明内容

所要解决的技术问题

本发明就是为解决上述问题而研发的。本发明的目的在于，提供一种车辆涂装机器人模拟方法，对被涂体与机器人涂装路径及涂料参数进行视觉化显示，并按照从视觉上可区分的形态表示与重复使用的电刷号码(brush number)或用户选择的电刷号码对应的工作路线(job path)；当输入模拟播放指令时，就连续显示被涂体三维模型影像沿工作路线移动的同时执行涂装的操作。

解决技术问题的方法

本发明的车辆涂装机器人模拟方法，由模拟车辆用涂装机器人的涂装作业的模拟装置执行，包括：从涂装机器人接收针对涂装作业对象物的工作文件数据的步骤；生成工作路线和路线顺序表的步骤，所述工作路线基于工作文件数据并由多个教学点(teachingpoint)和连接各教学点的路线构成，所述路线顺序表与体现各路线涂料参数的电刷号码顺序相关；将生成的工作路线和路线顺序表显示到用户界面上的步骤；以及，当输入涂料模拟播放指令时，连续显示被涂体三维模型影像沿工作路线移动的同时涂装机器人进行涂装的操作。当路线顺序表内存在重复的电刷号码时，就将重复的电刷号码以能够从视觉上区别的形态显示。

另外，还包括：生成根据各电刷号码记录涂料参数的涂料参数管理表，并将生成的涂料参数管理表显示到用户界面上的步骤。

此时，当用户输入针对路线顺序表中的一个电刷号码的选择信号时，就将工作路线上与电刷号码对应的路线以能够从视觉上进行区分的形态显示。

另外，该方法还包括接收由用户输入的排出量数据的步骤。然后，基于输入的排出量数据和工作文件数据计算出涂料总排出量、喷涂时间、预期涂膜厚度及机器人的总移动距离与时间。

另外，将生成的工作路线与路线顺序表显示到用户界面上的步骤包括：分别将被涂体三维模型与工作路线显示在任意位置的步骤；显示包含模型旋转设定模块和工作点移动设定模块在内的位置设定窗口，并在模型旋转设定模块中基于用户输入信号旋转被涂体三维模型，且在工作点移动设定模块中基于用户输入信号使工作路线点(job path point)向被涂体三维模型影像的规定位置移动的步骤。

另外，在涂料模拟操作中，与涂装机器人的移动相应地在被涂体表面上显示涂料喷射区域。涂料喷射区域以其面积随着涂装机器人与被涂体表面之间的距离可变的方式显示。同时，在涂料模拟操作中，可以在涂料喷射区域周边显示涂料喷射的方向矢量和涂料喷射角。

另外，从涂料喷射区域的中心开始以一定间隔提取多个位点，并针对提取的各位点计算出涂料喷射角度，然后再求出其平均值，从而算出涂料喷射角。

发明效果

依据本发明，当路线顺序表内存在重复的电刷号码的情况下，以能够从视觉上进行区分的形态显示重复的电刷号码。当对重复使用的电刷号码的涂料参数进行修改时，事先防止重复使用的电刷号码的涂料参数不随意愿同时变更的问题，从而具有可以防止涂装质量下降的益处。

另外，根据各电刷号码将涂料参数管理表显示到用户界面上，因此具有让用户能够直观地对参数信息进行确认及容易地进行编辑的益处。

另外，依据本发明，视觉上区别地显示与用户选择的电刷号码对应的路线，并根据与被涂体之间的距离调节显示喷射面积，由此让用户能够直观地确认与实际涂装情况相同的涂装情况，并能够根据确认结果对涂料参数进行编辑，从而具有可以提高涂装质量的益处。

附图说明

图1是依据本发明实施例的模拟车辆用涂装机器人的涂装作业的模拟装置中提供的用户界面画面的示例图；

图2是示出依据本发明实施例的车辆涂装机器人模拟方法的流程图；

图3是根据本发明的实施例示出工作路线在被涂体模型影像上匹配过程的示例图；

图4是对依据本发明另一实施例的车辆涂装机器人模拟方法进行说明的示例图；

图5及图6是对依据本发明又一实施例的车辆涂装机器人模拟方法进行说明的示例图。

附图标记说明

10：工作路线确认窗口

20：工作文件数据

30：路线顺序表

40：涂料参数管理表

具体实施方式

下面，将参照附图对本发明的一个优选实施例进行详细说明。

图1是模拟依据本发明实施例的车辆用涂装机器人的涂装作业的模拟装置中提供的用户界面画面的示例图。

参照图1可知，在用户界面画面上显示有：工作路线确认窗口10、工作文件表20、路线顺序表30、以及涂料参数管理表40等。

在工作路线确认窗口10中，按照用户能够从视觉上确认的方式显示有：被涂体三维模型；由用户选择并与被涂体三维模型重叠的工作路线。在这种情况下，工作路线由多个教学点、连接教学点之间的涂装路径构成。

另外，依据本发明，如果用户输入排出量数据，就能够基于输入的排出量数据和工作文件数据来计算出涂料总排出量、喷涂时间、预期涂膜厚度、以及机器人的总移动距离和时间，并显示在工作路线确认窗口10的下端。

在这里，上述数据可以通过以下数学式计算出来。

[数学式1]

[数学式2]

在这里，K表示工作路线中的涂膜厚度，TE(转换效率，Transfer Efficiency)表示涂着效率，Paint SVR表示涂料体积比(涂料比重/稀释剂比重)。

工作文件表10用于显示用户设定的作业信息，显示件的距离、工具信息、CV方向等。在这种情况下，件的距离是指教学时使用的涂装件与被涂体之间的距离。所谓“CV方向”，是指当机器人采取0点姿势时，决定机器人基架(Base Frame)的哪一个轴与传送装置(conveyor)的行进方向一致的方向。

在路线顺序表30中依次罗列显示有由工作路线确认窗口10中构成工作路线的各涂装路径内依据涂装顺序的电刷号码。

电刷号码是赋予进行涂装作业时设定的各参数组合的固有编号，路线顺序表30采用电刷号码构成工作路线并显示。

此时，当路线顺序表30内存在重复的电刷号码时，就将重复的电刷号码以能够从视觉上区别的形态显示。

即，当对重复使用的电刷号码的涂料参数进行修改时，在一些预想不到的部位也会发生机器人涂布的喷射量或者喷射形状的改变，从而可能导致产品质量下降。

因此，如路线顺序表30所示，依据本发明，当对重复使用电刷号码的涂料参数进行修改时，将可能影响其它路径的涂装条件的变更的重复电刷号码用红色等能够从视觉上区分的方式显示，以预防重复使用的电刷号码的涂料参数不按照意愿同时变更的问题，从而防止涂装质量下降。

另外，依据本发明，当用户输入路线顺序表30中针对一个电刷号码的选择信号时，就将工作路线上与电刷号码对应的路线以从视觉上能够区分的形态显示。

涂料参数管理表40用于显示上述电刷号码和各电刷号码的参数，涂料参数可包括涂料流量、空气流量、电刷形状、施加电压等。

同时，依据本发明，如果用户对从涂装机器人接收的工作文件数据或涂料参数进行修改，就会将修改的项目以高亮度的形态显示，以确保用户能够从视觉上确认。

下面，将对依据本发明实施例的车辆涂装机器人模拟方法进行说明。

图2是示出依据本发明实施例的车辆涂装机器人模拟方法的流程图，本发明由模拟车辆用涂装机器人的涂装作业的模拟装置执行。

首先，当用户输入模拟执行请求信号后，就从涂装机器人接收针对涂装作业对象物的工作文件数据(S100)。

接着，基于从涂装机器人接收的工作文件数据生成工作路线及路线顺序表(S102)。

然后，将包含生成的工作路线在内的工作文件数据20和被涂体三维模型及路线顺序表30显示到用户界面上(S104)。

接着，当显示包含被涂体的三维模型旋转设定模块和工作点移动设定模块在内的位置设定窗口后，就基于用户的输入信号使用户界面上显示的工作路线与被涂体三维模型影像重叠(S106)。

具体讲，如图3中(a)所示，当设定窗口中显示三维模型与工作路线后，如图3中(b)所示，通过旋转三维模型使三维模型的前侧方向，即传送装置(conveyor)的行进方向与3D坐标轴的X轴一致，使三维模型的上侧方向与3D坐标轴的Z轴一致。

然后，如图3中(c)所示，使工作路线沿X、Y、Z轴移动，当使工作路线移动到三维模型影像的恰当位置之后，如图3中(d)所示，最终可以看到工作路线重叠在三维模型影像的恰当位置处。

然后，当用户输入涂料模拟播放指令之后(S108)，就连续显示执行涂装的操作(S110)。即，涂装件按照播放指令沿连接各教学点的工作路线移动，并连续显示执行涂装的操作。

图4是对依据本发明另一实施例的车辆涂装机器人模拟方法进行说明的示例图。

如图4所示，在本发明的另一实施例中，当执行涂料模拟播放时，就与涂装机器人的移动相应地将涂料喷射区域显示到被涂体表面上，且以涂料喷射区域的面积可变的方式显示。

即，如图4所示，当喷射涂料的形状一定时，如果机器人进一步靠近被涂体，被涂体上的涂料喷射面积就会变小，而越远离被涂体，喷射面积就越大。因此，将这种内容以可视化的方式显示给用户，从而再现与实际涂装情况相同的情况。此时，喷射的形状依据事先输入到模拟软件中的数值而决定。

图5及图6是对依据本发明又一实施例的车辆涂装机器人模拟方法进行说明的示例图。

参照图5可知，当执行涂料模拟播放时，在显示涂料喷射区域的同时，还显示涂料喷射的方向矢量和涂料喷射角。

即，在大部分情况下，涂料喷射角为90度，但是根据情况不同，涂料喷射的角度也会发生变化。因此，在机器人教学的过程中，当涂料从机器人末端喷射时，如果计算出被涂体与涂料喷射方向之间的涂料喷射角度并显示出来，就能够为用户提供帮助。

在这里，由于被涂体的表面通常情况下不是水平的，而是带有曲面。因此，如图6所示，从涂布区域的中心开始以一定间隔提取多个位点，并针对提取的各位点计算出涂料喷射角度，然后再求出其平均值，就可以算出涂料喷射角并进行显示。

虽然本发明与上面提到的优选实施例关联地进行了说明，但是在不偏离本发明要点和范围的情况下可以进行多样的修改或者变形。因此，后附权利要求书的范围包括属于本发明要点的这种修改或者变形。

Claims (6)

1.一种车辆涂装机器人模拟方法，其特征在于，

该方法由模拟车辆用涂装机器人的涂装作业的模拟装置执行，

该方法包括：

从所述涂装机器人接收针对涂装作业对象物的工作文件数据的步骤；

生成工作路线和路线顺序表的步骤，所述工作路线基于工作文件数据并由多个教学点和连接各教学点的路线构成，所述路线顺序表与体现各路线涂料参数的电刷号码顺序相关；

将生成的工作路线和路线顺序表显示到用户界面上的步骤；以及

当输入涂料模拟播放指令时，连续显示被涂体三维模型影像沿工作路线移动的同时所述涂装机器人执行涂装的操作的步骤，

当所述路线顺序表内存在重复的电刷号码时，将重复的电刷号码以能够从视觉上区别的形态显示，

所述方法进一步包括：

生成根据各电刷号码记录涂料参数的涂料参数管理表，并将生成的涂料参数管理表显示到用户界面上的步骤，

其中，将所述生成的工作路线与路线顺序表显示到用户界面上的步骤，包括：

分别将所述被涂体三维模型与工作路线显示在任意位置的步骤；

显示包含模型旋转设定模块和工作点移动设定模块在内的位置设定窗口，在模型旋转设定模块中基于用户输入信号旋转所述被涂体三维模型，在工作点移动设定模块中基于用户输入信号使工作路线点向所述被涂体三维模型影像的规定位置移动的步骤。

2.根据权利要求1所述的车辆涂装机器人模拟方法，其特征在于，

当用户输入针对所述路线顺序表中的一个电刷号码的选择信号时，就将所述工作路线上与所述电刷号码对应的路线以能够从视觉上区别的形态显示。

3.根据权利要求1所述的车辆涂装机器人模拟方法，其特征在于，

还包括：

接收由用户输入的排出量数据的步骤，

基于所述输入的排出量数据和工作文件数据计算出涂料总排出量、喷涂时间、预期涂膜厚度及机器人的总移动距离与时间。

4.根据权利要求1所述的车辆涂装机器人模拟方法，其特征在于，

在所述涂料模拟操作中，与所述涂装机器人的移动相应地在被涂体表面上显示涂料喷射区域，所述涂料喷射区域以其面积随着涂装机器人与被涂体表面之间的距离可变的方式显示。

5.根据权利要求4所述的车辆涂装机器人模拟方法，其特征在于，

在所述涂料模拟操作中，在涂料喷射区域周边显示涂料喷射的方向矢量和涂料喷射角。

6.根据权利要求5所述的车辆涂装机器人模拟方法，其特征在于，

从所述涂料喷射区域的中心开始以一定间隔提取多个位点，并针对提取的各位点计算出涂料喷射角度，然后再求出其平均值，由此算出涂料喷射角。

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