CN109499796A - 一种涂层厚度检测装置及其喷涂系统和喷涂控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涂层厚度检测装置，包括机器臂、机器臂控制器和厚度检测仪，所述厚度检测仪连接在所述机器臂上，所述机器臂控制器与所述机器臂连接，控制所述机器臂动作以带动所述厚度检测仪移动并多点检测；该涂层厚度检测装置具有可灵活移动，并可对不规则的异形工件的涂层厚度进行多点检测的优点。
Description
技术领域
本发明属于喷涂设备技术领域，具体涉及一种涂层厚度检测装置及其喷涂系统和喷涂控制方法。
背景技术
粉末喷涂就是利用高压静电电晕电场的原理，在喷枪头部金属导流标上接上高压负极，被喷涂工件接地形成正极，使喷枪和工件之间形成一个较强的静电电场。当作为运载气体的压缩空气，将粉末涂料从供粉桶经粉管送到喷枪的导流杆时，由于导流杆接上高压负极产生的电晕放电，在其附近产生了密集的负电荷，使粉末涂料带上负电荷，并进入了电场强度很高的静电场，在静电力和运载气体的双重作用下，粉末涂料均匀地飞向接地工件表面并形成厚薄均匀的粉状涂层，最后粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异(粉末涂料的不同种类效果)的最终涂层。粉末喷涂的喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺，因此粉末喷涂已广泛应用于汽车喷涂、家具喷涂等生产加工领域中。喷涂所产生的涂层除了对工件起装饰作用外，其主要作用是对工件进行有效的保护，以保护工件不受外界环境的侵蚀；为了保证涂层对工件起到相应的保护作用，因此需要涂层具备一定的厚度。但是，现有技术下的涂层厚度检测仪基本都是固定式的，即涂层厚度检测仪对流水线上依次通过的工件进行单点式检测，但是在喷涂件在很情况下往往是异形工件，采用固定点检测的方式不能有效准确的检测异形件的涂层厚度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可进行灵活移动，并可对不规则的异形工件的涂层厚度进行多点检测的涂层厚度检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种涂层厚度检测装置，包括机器臂、机器臂控制器和厚度检测仪，所述厚度检测仪连接在所述机器臂上，所述机器臂控制器与所述机器臂连接，控制所述机器臂动作以带动所述厚度检测仪移动并多点检测。
作为优选，所述厚度检测仪为热波厚度检测仪或超声波厚度检测仪。
作为优选，所述机器臂的自由度大于或等于5。
作为优选，所述厚度检测仪根据多个检测点的检测数据平均值确定涂层厚度。
一种喷涂系统，包括工件传送装置、喷涂装置、喷涂控制器以及涂层厚度检测装置，所述喷涂装置设置有喷枪，所述工件传送装置穿过所述喷涂装置，所述涂层厚度检测装置设置在所述喷涂装置的出口侧，并朝向工件，所述喷枪和涂层厚度检测装置均与所述喷涂控制器连接，所述喷涂控制器根据所述涂层厚度检测装置的检测结果控制所述喷枪的工作参数。
作为优选，还包括编码器，所述编码器与所述工件传送装置、机器臂控制器及喷涂控制器连接，用于记录工件位置并发送给所述机器臂控制器和喷涂控制器。
作为优选，所述喷涂装置设置有多个喷枪，所述机器臂带动所述涂层厚度检测装置在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域进行多点检测。
作为优选，在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域，沿所述工件传送装置的移动方向取多个点进行厚度检测，以所述多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度。
一种喷涂控制方法，包括如下步骤：
步骤一：用喷涂装置的喷枪对工件进行喷涂；
步骤二：在喷涂装置的出口侧，通过机器臂带动厚度检测仪进行移动，对工件上的多个位置进行涂层厚度检测，获得工件涂层厚度；
步骤三：根据所述工件涂层厚度调整所述喷枪的工作参数。
作为优选，在步骤一中，使用多个喷枪对工件进行喷涂，每个喷枪在工件上形成一个喷涂区域；
在步骤二中，在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域进行多点检测，以多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度；
在步骤三中，根据每个喷涂区域的涂层厚度，调整对应的喷枪的工作参数。
作为优选，在步骤二中，在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域，沿所述工件的移动方向取多个点进行厚度检测，以所述多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度。
本发明所产生的技术效果主要在于：通过将机器人与检测仪相互结配合，以实现对异形工件进行多区多点检测其涂层的厚度，从而提高了厚度检测装置的灵活性和准确性；同时，检测仪将测量到的涂层厚度反馈给处理器，处理器据此实时调整喷枪的喷涂参数，进而提高工件喷涂质量。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
图1为本发明中一种涂层厚度检测装置的结构示意图；
图2为本发明中一种喷涂系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，在本实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为所举实施例对本发明的限制；另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或焊接固定或销轴固定等方式，因此，在本实施例中不再详述。
如图1所示，该实施例提供了一种涂层厚度检测装置33，包括机器臂1、机器臂控制器3和厚度检测仪2，厚度检测仪2通过螺栓固定在机器臂1上的末端，机器臂控制器3与机器臂1电性连接，机器臂控制器3可以选用PCL控制器，通过对机器臂控制器3进行相应的编程，从而可以控制机器臂1进行动作以带动厚度检测仪2移动并对喷涂结束的工件进行多点检测，厚度检测仪2根据可以根据需要在机器臂1的带动下对工件的多个点进行检测，计算出多个检测点的平均值即可确定涂层厚度，从而提高了喷涂件检测的准确性，特别是对于异形件，由于其结构较为复杂，当使用机器臂1时可以进行灵活的空间运动，从而有利于异形工件的检测。
在优选实施例中，厚度检测仪2为热波厚度检测仪或超声波厚度检测仪，本实施例中选用的是热波厚度检测仪；其工作原理在于，当工件靠近热波厚度检测仪时，热波厚度检测仪发送热波信号达到工件表面，热波在涂层表面会产生漫反射，并且产生辐射，通过检测反射波和辐射波实现对膜厚检测，热波厚度检测仪在检测涂层厚度时，具有不接触涂层的特点，因此不会破坏或损伤涂层。当热波厚度检测仪接收工件表面反射回来的反射波和辐射波，通过比较发射热波和辐射热波的相位，可得出膜厚的热波相位差值，转化成层厚数据即可得出涂层的厚度值。
在优选实施例中，机器臂1的自由度大于或等于5。本实施例中的机器臂1为6自由度机器臂1，也称为六轴机器人，六自由度的机器人可以带动厚度检测仪2进行复杂的三维空间运动，从而使得检测仪在机器人的带动下对工件特别是异形工件进行相应的涂层检测。在六自由度机器人使用时，其中，前三个自由度引导位于末端的检测仪至所需的位置，而后三个自由度用来决定末端的检测仪的方向。因此，机器臂1的任务空间使用六个自由度就能够更好的带动厚度检测仪2进行相应的检测运动。当然也可以根据需要使用七自由度机器人，又称为冗余机器人，相比六轴机器人额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标，便于末端的厚度检测仪2到达特定的位置，可以更加灵活的适应某些特殊工作环境
如图2所示，该实施例提供了一种喷涂系统，包括工件传送装置11、喷涂装置、喷涂控制器22以及涂层厚度检测装置33，喷涂装置设置有喷枪44，工件传送装置11穿过喷涂装置，涂层厚度检测装置33设置在喷涂装置的出口侧，并朝向工件，喷枪44和涂层厚度检测装置33均与喷涂控制器22连接，喷涂控制器22根据涂层厚度检测装置33的检测结果控制喷枪44的工作参数。喷涂控制器22可以是PLC控制器。在喷涂系统工作时，待喷涂的工件放置于传送装置上，传送装置可以是传送链或传送带，当工件经过喷涂装置时，喷枪44对经过的工件进行喷涂作业，喷涂完成后经过涂层厚度检测装置33时，机器臂1带动厚度检测仪2对喷涂过的工件进行膜厚检测。当涂层厚度检测装置33检测到涂层厚度达不到规定的值时，将相应的信息反馈给喷涂控制器22，喷涂控制器22根据涂层厚度检测装置33的检测结果控制喷枪44的工作参数。
在优选实施例中，还包括编码器55，编码器55与工件传送装置11、机器臂控制器3及喷涂控制器22电性连接，用于记录工件位置并发送给机器臂控制器3和喷涂控制器22。在喷涂控制器22中开辟一块工件距离地址，并在该地址中存放喷枪44到激光扫描器的距离，即工件距离。在机器臂控制器3中也开辟一块存储地址，存放激光扫描器到厚度检测仪2之间的距离，即热波距离。当有工件进入激光扫描器，即触发距离运算，该距离运算是基于编码器55脉冲信号进行的，当该工件距离等于零时，即工件靠近喷枪44；当热波距离等于零时，即工件靠近厚度检测仪2。
在优选实施例中，喷涂装置设置有多个喷枪44，机器臂1带动涂层厚度检测仪2在工件上对应于每个喷枪44的喷涂区域进行多点检测。当有多支喷枪44对工件进行喷涂时，每支单独的喷枪44在工作时会形成各自的喷涂区域；因此，在工件上对应于每支喷枪44的喷涂区域，沿工件传送装置11的移动方向取多个点进行厚度检测，以多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度，这样可以真加精确的对涂层厚度进行测量，同时也可以精确的反映出每支喷枪44的工作状态，进而有助于对喷枪44的工作参数进行实时调控。
如图1-2所示，该实施例提供了一种喷涂控制方法，包括如下步骤：
步骤一：用喷涂装置的喷枪44对工件进行喷涂；
步骤二：在喷涂装置的出口侧，通过机器臂1带动厚度检测仪2进行移动，对工件上的多个位置进行涂层厚度检测，获得工件涂层厚度。传统的喷涂作业时并没有对喷涂后未固化的涂层进行厚度检测，而是等工件表面涂层完成固化后再进行涂层膜厚的检测，这样不利于有效的实时校正喷涂参数；特别是在流水化喷涂作业时，一旦工件涂层厚度达不到预定要求，往往会导致一个批次的工件需要进行返工处理，因此在涂料喷涂后随即对未固化的涂层进行检测，从而利于对工件喷涂质量的实时把控。
步骤三：根据工件涂层厚度调整喷枪44的工作参数。
在优选实施例中，在步骤一中，使用多个喷枪44对工件进行喷涂，每个喷枪44在工件上形成一个喷涂区域，使用多支喷枪44可以有效增加对工件的喷涂覆盖面，即提高工件的喷涂效率。
在步骤二中，在工件上对应于每个喷枪44的喷涂区域进行多点检测，以多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度，当使用多支喷枪44协同作业时，分别对每支喷枪44的喷涂区域进行涂层厚度检测，有助于对喷枪44的工作状态进行实时把控。因为，每支会存在喷枪44的喷嘴由于粉末涂料的冲速冲刷而造成不同的磨损，进而仍然会出现每支喷枪44的工作参数虽然调整一样，但是喷涂的涂层厚度不一致的情况。
在步骤三中，涂层厚度检测装置33检测每支喷枪44的喷涂区域的涂层厚度，并将相应的参数由机器臂控制器3反馈给喷涂控制器22，喷涂控制器22据此调整对应的喷枪44的工作参数。
在优选实施例中，在步骤二中，在工件上对应于每个喷枪44的喷涂区域，沿工件的移动方向取多个点进行厚度检测，以多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度，取多个测量点的平均值可以从整体上反映涂层的厚度值，即避免了单点测量时的涂层厚度不达标或者厚度检测仪2的检测失准而引发对喷枪44参数的调整。
本发明所产生的技术效果主要在于：通过将机器人与热波检测仪相互结配合，以实现对异形工件进行多区多点检测其涂层的厚度，从而提高了厚度检测装置的适用性；其次，根据对涂层厚度的测量并反馈给处理器，处理器据此实时调整喷枪的喷涂参数，进而提高工件喷涂质量。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种涂层厚度检测装置，其特征在于：包括机器臂、机器臂控制器和厚度检测仪，所述厚度检测仪连接在所述机器臂上，所述机器臂控制器与所述机器臂连接，控制所述机器臂动作以带动所述厚度检测仪移动并多点检测。
2.如权利要求1所述的涂层厚度检测装置，其特征在于：所述厚度检测仪为热波厚度检测仪或超声波厚度检测仪。
3.如权利要求1所述的涂层厚度检测装置，其特征在于：所述机器臂的自由度大于或等于5。
4.如权利要求1所述的涂层厚度检测装置，其特征在于：所述厚度检测仪根据多个检测点的检测数据平均值确定涂层厚度。
5.一种喷涂系统，其特征在于，包括工件传送装置、喷涂装置、喷涂控制器以及如权利要求1至4任一项所述的涂层厚度检测装置，所述喷涂装置设置有喷枪，所述工件传送装置穿过所述喷涂装置，所述涂层厚度检测装置设置在所述喷涂装置的出口侧，并朝向工件，所述喷枪和涂层厚度检测装置均与所述喷涂控制器连接，所述喷涂控制器根据所述涂层厚度检测装置的检测结果控制所述喷枪的工作参数。
6.如权利要求5所述的喷涂系统，其特征在于：还包括编码器，所述编码器与所述工件传送装置、机器臂控制器及喷涂控制器连接，用于记录工件位置并发送给所述机器臂控制器和喷涂控制器。
7.如权利要求5所述的喷涂系统，其特征在于：所述喷涂装置设置有多个喷枪，所述机器臂带动所述涂层厚度检测装置在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域进行多点检测。
8.如权利要求7所述的喷涂系统，其特征在于：在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域，沿所述工件传送装置的移动方向取多个点进行厚度检测，以所述多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度。
9.一种喷涂控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：用喷涂装置的喷枪对工件进行喷涂；
步骤二：在喷涂装置的出口侧，通过机器臂带动厚度检测仪进行移动，对工件上的多个位置进行涂层厚度检测，获得工件涂层厚度；
步骤三：根据所述工件涂层厚度调整所述喷枪的工作参数。
10.如权利要求9所述的喷涂控制方法，其特征在于：在步骤一中，使用多个喷枪对工件进行喷涂，每个喷枪在工件上形成一个喷涂区域；
在步骤二中，在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域进行多点检测，以多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度；
在步骤三中，根据每个喷涂区域的涂层厚度，调整对应的喷枪的工作参数。
11.如权利要求10所述的喷涂控制方法，其特征在于：在步骤二中，在所述工件上对应于每个喷枪的喷涂区域，沿所述工件的移动方向取多个点进行厚度检测，以所述多个点的厚度平均值作为该喷涂区域的涂层厚度。
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