CN110624732A - 工件自动喷涂系统 - Google Patents

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CN110624732A
CN110624732A CN201910985910.2A CN201910985910A CN110624732A CN 110624732 A CN110624732 A CN 110624732A CN 201910985910 A CN201910985910 A CN 201910985910A CN 110624732 A CN110624732 A CN 110624732A
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吴旭
王柏平
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Shanghai Mitsubishi Elevator Co Ltd
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Shanghai Mitsubishi Elevator Co Ltd
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
    • B05B12/122—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus responsive to presence or shape of target
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    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0075—Manipulators for painting or coating

Abstract

本发明公开了一种工件自动喷涂系统，利用激光测距传感器，在至少2个检测点测量得到工件下梁底面到检测点的基准垂线距离及实时垂线距离，根据这些特征数值，使用预先编制好的算法，求解出工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH等工件姿态数据。工件姿态数据被传送至喷涂机器人端，喷涂机器人根据这些数据对特定的工件坐标系进行修正，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏，能保证喷涂机器人喷枪轨迹与工件的实际偏差量极小，有效保证喷涂质量的稳定性。

Description

工件自动喷涂系统
技术领域
本发明涉及自动化测量控制技术，特别涉及一种工件自动喷涂系统。
背景技术
复杂结构的大跨度钢结构件的自动喷涂对工件的空间位置一致性要求非常高，工件在涂装流水线上悬挂后，投影长度可达20m左右，根据经验及理论计算，吊挂角度偏差0.1°，末端偏移量可达到21～31mm，这么高的精度要求严重制约大跨度钢结构件的喷涂自动化实施的可行性，而通过吊具保证吊挂姿态一致性难度极大。
根据机器人自动喷涂的工艺试验分析，喷枪与工件表面距离的重复精度需要控制在+/-10mm以内才能保证漆膜质量。
因此需要一种工件位置测量技术，能够实时、高精度地测量工件的角度、高度等吊挂姿态信息，通过这些信息，对机器人喷涂路径进行实时纠偏，达到足够的喷涂位置重复精度。
目前，喷涂行业应用的工件识别系统主要有单光管识别、多光管识别、摄像识别和自动跟踪涂装系统。其中，单、多光管和摄像识别技术，仅能够判断工件的“有”、“无”状态，通常用于形状简单的工件，无须知道工件精确的吊挂姿态即可喷涂；自动跟踪涂装系统主要应用于汽车涂装行业，由于汽车车身尺寸相对较小，制作精度高，通常使用地面输送的方式，可实现工件姿态的高度一致性，因此在机器人喷涂过程中，按照理论位置运动即可实现高精度喷涂，不必获取工件实时位置进行纠偏。
综合上述，目前涂装行业内还没有投入应用的工件姿态实时测量技术，而这是解决大跨度复杂钢结构件自动化喷涂的关键技术之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏，有效保证喷涂质量的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种工件自动喷涂系统，其包括激光测距传感器、处理器及喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件一端设置连接吊具的吊挂点；
所述工件下梁底面为平面；
第一检测点、第n检测点在同一检测平面上；第n检测点靠近吊挂点正下方，第一检测点远离吊挂点正下方；
第一检测点到第n检测点的距离W小于所述工件下梁底面在检测平面上的投影长度；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测工件下梁底面到第一检测点的垂线距离，以及工件下梁底面到第n检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1，工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’，工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’；
所述处理器，根据工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1、工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn、工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’、工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’，计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH对工件坐标系进行角度及高度偏移补偿。
较佳的，所述处理器根据下列公式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
Δθ＝arctan((Hn-H1)/W)-arctan((Hn’-H1’)/W)；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。
较佳的，所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
定义第一检测点S1的平面坐标为(x1,0),第n检测点Sn的平面坐标为(xn,0),
所述工件在基准位置时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1的平面坐标为(x1,H1)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn的平面坐标为(xn,Hn)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1’的平面坐标为(x1,H1’)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn’的平面坐标为(xn,H1n)；
根据S1、Sn、F1、Fn的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面基准直线F1Fn的夹角θ0；
根据S1、Sn、F1’、Fn’的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面工作直线F1’Fn’的夹角θ0’；
Δθ＝θ0-θ0’；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。
较佳的，所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面同第一检测点到第n检测点共n个检测点的垂线距离；n为大于2的整数；
n个检测点均在检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据n个过检测点的垂线同工件下梁底面的交点的平面坐标，拟合得到下梁底面基准直线F1Fn及下梁底面工作直线F1’Fn’。
较佳的，所述n个检测点均匀分布。
较佳的，所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达所述n个检测点。
较佳的，每个检测点固定设置一个激光测距传感器。
较佳的，第n检测点在吊挂点正下方。
较佳的，所述工件为钢结构件。
较佳的，所述工件为长方体。
较佳的，所述工件下梁底面长度大于3米。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一种工件自动喷涂系统，其包括激光测距传感器、处理器、喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件下梁底面包括第一平面及第二平面；
第一平面同第二平面相交连接成弯折面；
所述工件上梁设置连接吊具的吊挂点；
所述吊挂点到第一平面的距离小于到第二平面的距离；
左1检测点、左n检测点、右1检测点、右m检测点在同一检测平面的同一直线上；m、n均为大于1的整数；
左1检测点、左n检测点均位于第一平面下方；
右1检测点、右m检测点均位于第二平面下方；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测所述工件下梁底面第一平面到左1检测点、左n检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面到右1检测点、右m检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离为HL1，工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离为HLn，工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离为HR1，工件下梁底面第一平面到右n检测点的基准垂线距离为HRn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离为HL1’，工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离为HLn’，工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离为HR1’，工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离为HRm’；
所述处理器，根据工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离HL1、工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离HLn、工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离HR1、工件下梁底面第二平面到右m检测点的基准垂线距离HRm、工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离HL1’、工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离HLn’、工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离HR1’、工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离HRm’，计算得到工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、工件横向偏差量为ΔW；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH及工件横向偏差量为ΔW对工件坐标系进行角度、高度及横向偏移补偿。
较佳的，所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、工件横向偏差量为ΔW：
定义左一检测点SL1的平面坐标为(xL1,0),左n检测点SLn的平面坐标为(xLn,0)，右一检测点SR1的平面坐标为(xR1,0),右m检测点SRm的平面坐标为(xRm,0)；
所述工件在基准位置时，过左一检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FL1的平面坐标为(xL1,HL1)，过左n检测点的垂线同工件下梁底面第一平面交点FLn的平面坐标为(xLn,HLn)；过右一检测点的垂线同工件下梁底面第二平面的交点FR1的平面坐标为(xR1,HR1)，过右m检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点FRm的平面坐标为(xRm,HRm)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过左一检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FL1’的平面坐标为(xL1,HL1’)，过左n检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FLn’的平面坐标为(xLn,HLn’)；过右一检测点的垂线同工件下梁底面第二平面的交点FR1’的平面坐标为(xR1,HR1’)，过右m检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点FRm的平面坐标为(xRn,HRm’)；
根据SL1、SLn、FL1、FLn的平面坐标，得到第一平面基准检测直线FL1FLn同检测平面的夹角θ1；
根据SL1、SLn、FL1’、FLn’的平面坐标，得到第一平面工作检测直线FL1’FLn’同检测平面的夹角θ1’；
根据FL1、FLn、FR1、FRm的平面坐标，得到第一平面基准检测直线FL1FLn同第二平面基准检测直线FR1FRm的交点坐标(xc,yc)；
根据FL1’、FLn’、FR1’、FRm’的平面坐标，得到第一平面工作检测直线FL1’FLn’同第二平面工作检测直线FR1’FRm’的交点坐标(xc’,yc’)；
吊挂点到第一平面同第二平面的交线的距离L为固定值；
过第一平面同第二平面的交线及吊挂点的面同第一平面的夹角θ2为固定值；
Δθ＝θ1-θ1’；
ΔH＝L×sin(π-θ1-θ2)+yc-L×sin(π-θ1’-θ2)-yc’；
ΔW＝xc-xc’+L×(cos(π-θ1-θ2)-cos(π-θ1’-θ2))。
较佳的，所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面第一平面同左一检测点到左n检测点共n个检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面同右一检测点到右m检测点共m个检测点的垂线距离；m、n均为大于2的整数；
所述检测点均在同一检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据左一检测点到左n检测点n个检测点的垂线同工件下梁底面第一平面交点的平面坐标，拟合得到第一平面基准检测直线FL1FLn及第一平面工作检测直线FL1’FLn’；根据右一检测点到右m检测点m个检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点的平面坐标，拟合得到第二平面基准检测直线FR1FRm及第二平面工作检测直线FR1’FRm’。
较佳的，左一检测点到左n检测点均匀分布，右一检测点到右m检测点均匀分布。
较佳的，所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达左一检测点到左n检测点，以及右一检测点到右m检测点。
较佳的，每个检测点固定设置一个激光测距传感器。
较佳的，所述工件为钢结构件。
较佳的，所述工件下梁底面长度大于3米。
本发明的工件自动喷涂系统，利用激光测距传感器，在至少2个检测点测量得到工件下梁底面到检测点的基准垂线距离及实时垂线距离，根据这些特征数值，使用预先编制好的算法，求解出工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH等工件姿态数据。工件姿态数据被传送至喷涂机器人端，喷涂机器人根据这些数据对特定的工件坐标系进行修正，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏，能保证喷涂机器人喷枪轨迹与工件的实际偏差量在10mm以内，有效保证喷涂质量的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工件自动喷涂系统一实施例工件姿态变化示意图；
图2是本发明的工件自动喷涂系统一实施例工件角度偏差示意图；
图3是本发明的工件自动喷涂系统一实施例工件高度偏差示意图；
图4是本发明的工件自动喷涂系统一实施例工件立体图；
图5是本发明的工件自动喷涂系统一实施例激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动示意图；
图6是本发明的工件自动喷涂系统另一实施例工件姿态变化示意图；
图7是本发明的工件自动喷涂系统另一实施例工件角度偏差示意图；
图8是本发明的工件自动喷涂系统另一实施例工件高度偏差示意图；
图9是本发明的工件自动喷涂系统另一实施例工件横向偏差示意图；
图10是本发明的工件自动喷涂系统另一实施例工件立体图；
图11是本发明的工件自动喷涂系统另一实施例激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1到图3所示，工件自动喷涂系统包括激光测距传感器、处理器及喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件一端设置连接吊具的吊挂点；
所述工件下梁底面为平面；
第一检测点、第n检测点在同一检测平面上；第n检测点靠近吊挂点正下方，第一检测点远离吊挂点正下方；
第一检测点到第n检测点的距离W小于所述工件下梁底面在检测平面上的投影长度；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测工件下梁底面到第一检测点的垂线距离，以及工件下梁底面到第n检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1，工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’，工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’；
所述处理器，根据工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1、工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn、工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’、工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’，计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH对工件坐标系进行角度及高度偏移补偿。
较佳的，第n检测点在吊挂点正下方。
较佳的，所述工件为钢结构件，如图4所示。
较佳的，所述工件下梁底面长度大于3米。
较佳的，所述工件为长方体形。
实施例一的工件自动喷涂系统，利用激光测距传感器，在至少2个检测点测量得到工件下梁底面到检测点的基准垂线距离及实时垂线距离，根据这些特征数值，使用预先编制好的算法，求解出工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH等工件姿态数据。工件姿态数据被传送至喷涂机器人端，喷涂机器人根据这些数据对特定的工件坐标系进行修正，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏(例如，因吊具不一致引起的工件姿态偏差)，能保证喷涂机器人喷枪轨迹与工件的实际偏差量在10mm以内，有效保证喷涂质量的稳定性。
实施例二
基于实施例一的工件自动喷涂系统，所述处理器根据下列公式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
Δθ＝arctan((Hn-H1)/W)-arctan((Hn’-H1’)/W)；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。
实施例三
基于实施例一的工件自动喷涂系统，所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
定义第一检测点S1的平面坐标为(x1,0),第n检测点Sn的平面坐标为(xn,0),
所述工件在基准位置时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1的平面坐标为(x1,H1)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn的平面坐标为(xn,Hn)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1’的平面坐标为(x1,H1’)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn’的平面坐标为(xn,H1n)；
根据S1、Sn、F1、Fn的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面基准直线F1Fn的夹角θ0；
根据S1、Sn、F1’、Fn’的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面工作直线F1’Fn’的夹角θ0’；
Δθ＝θ0-θ0’；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。
H1-W×tan(Δθ)为工件仅有角度偏差时，工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离。
实施例四
基于实施例三的工件自动喷涂系统，所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面同第一检测点到第n检测点共n个检测点的垂线距离；n为大于2的整数；
n个检测点均在检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据n个过检测点的垂线同工件下梁底面的交点的平面坐标，拟合得到下梁底面基准直线F1Fn及下梁底面工作直线F1’Fn’。
较佳的，所述n个检测点均匀分布。
较佳的，所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达所述n个检测点，如图5所示。
较佳的，每个检测点固定设置一个激光测距传感器。由于没有了激光测距传感器在不同检测点之间的运动时间，提高了数据采集速度(可在1s内完成)。
实施例四的工件自动喷涂系统，在工件下梁下布置三个以上检测点，用多点拟合的方式得到下梁底面基准直线F1Fn及下梁底面工作直线F1’Fn’，提高了测量精度。
实施例五
如图6到图9所示，工件自动喷涂系统包括激光测距传感器、处理器、喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件下梁底面包括第一平面及第二平面；
第一平面同第二平面相交连接成弯折面；
所述工件上梁设置连接吊具的吊挂点；
所述吊挂点到第一平面的距离小于到第二平面的距离；
左1检测点、左n检测点、右1检测点、右m检测点在同一检测平面的同一直线上；m、n均为大于1的整数；
左1检测点、左n检测点均位于第一平面下方；
右1检测点、右m检测点均位于第二平面下方；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测所述工件下梁底面第一平面到左1检测点、左n检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面到右1检测点、右m检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离为HL1，工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离为HLn，工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离为HR1，工件下梁底面第一平面到右n检测点的基准垂线距离为HRn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离为HL1’，工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离为HLn’，工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离为HR1’，工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离为HRm’；
所述处理器，根据工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离HL1、工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离HLn、工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离HR1、工件下梁底面第二平面到右m检测点的基准垂线距离HRm、工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离HL1’、工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离HLn’、工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离HR1’、工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离HRm’，计算得到工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、工件横向偏差量为ΔW；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH及工件横向偏差量为ΔW对工件坐标系进行角度、高度及横向偏移补偿。
较佳的，所述工件为钢结构件，如图10所示。
较佳的，所述工件下梁底面长度大于3米。
实施例五的工件自动喷涂系统，利用激光测距传感器，在工件下梁底面的第一平面及第二平面下分别设置至少2个检测点测量得到工件下梁底面到检测点的基准垂线距离及实时垂线距离，根据这些特征数值，使用预先编制好的算法，求解出工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、横向偏差量为ΔW等工件姿态数据。工件姿态数据被传送至喷涂机器人端，喷涂机器人根据这些数据对特定的工件坐标系进行偏移补偿，修正机器人运行路径，实现喷涂机器人运行路径的实时自动纠偏(例如，因吊具不一致引起的工件姿态偏差)，能保证喷涂机器人喷枪轨迹与工件的实际偏差量在10mm以内，有效保证喷涂质量的稳定性。
实施例六
基于实施例五的工件自动喷涂系统，所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、工件横向偏差量为ΔW：
定义左一检测点SL1的平面坐标为(xL1,0),左n检测点SLn的平面坐标为(xLn,0)，右一检测点SR1的平面坐标为(xR1,0),右m检测点SRm的平面坐标为(xRm,0)；
所述工件在基准位置时，过左一检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FL1的平面坐标为(xL1,HL1)，过左n检测点的垂线同工件下梁底面第一平面交点FLn的平面坐标为(xLn,HLn)；过右一检测点的垂线同工件下梁底面第二平面的交点FR1的平面坐标为(xR1,HR1)，过右m检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点FRm的平面坐标为(xRm,HRm)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过左一检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FL1’的平面坐标为(xL1,HL1’)，过左n检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FLn’的平面坐标为(xLn,HLn’)；过右一检测点的垂线同工件下梁底面第二平面的交点FR1’的平面坐标为(xR1,HR1’)，过右m检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点FRm的平面坐标为(xRn,HRm’)；
根据SL1、SLn、FL1、FLn的平面坐标，得到第一平面基准检测直线FL1FLn同检测平面的夹角θ1；
根据SL1、SLn、FL1’、FLn’的平面坐标，得到第一平面工作检测直线FL1’FLn’同检测平面的夹角θ1’；
根据FL1、FLn、FR1、FRm的平面坐标，得到第一平面基准检测直线FL1FLn同第二平面基准检测直线FR1FRm的交点坐标(xc,yc)；
根据FL1’、FLn’、FR1’、FRm’的平面坐标，得到第一平面工作检测直线FL1’FLn’同第二平面工作检测直线FR1’FRm’的交点坐标(xc’,yc’)；
吊挂点到第一平面同第二平面的交线的距离L为固定值；
过第一平面同第二平面的交线及吊挂点的面同第一平面的夹角θ2为固定值；
Δθ＝θ1-θ1’；
θ3＝π-θ1-θ2；
θ3’＝π-θ1’-θ2；
ΔH＝h-h’；
h＝h2+h3；
h2＝L×sin(θ3)；
h3＝yc；
h’＝h2’+h3’；
h2’＝L×sin(θ3’)；
h3’＝yc’；
ΔW＝Δx+L×(cosθ3-cosθ3’)；
Δx＝xc-xc’。
实施例七
基于实施例六的工件自动喷涂系统，所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面第一平面同左一检测点到左n检测点共n个检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面同右一检测点到右m检测点共m个检测点的垂线距离；m、n均为大于2的整数；
所述检测点均在同一检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据左一检测点到左n检测点n个检测点的垂线同工件下梁底面第一平面交点的平面坐标，拟合得到第一平面基准检测直线FL1FLn及第一平面工作检测直线FL1’FLn’；根据右一检测点到右m检测点m个检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点的平面坐标，拟合得到第二平面基准检测直线FR1FRm及第二平面工作检测直线FR1’FRm’。
较佳的，左一检测点到左n检测点均匀分布，右一检测点到右m检测点均匀分布。
较佳的，所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达左一检测点到左n检测点，以及右一检测点到右m检测点。
较佳的，每个检测点固定设置一个激光测距传感器。由于没有了激光测距传感器在不同检测点之间的运动时间，提高了数据采集速度(可在1s内完成)。
实施例七的工件自动喷涂系统，在工件下梁第一平面下布置三个以上检测点，在工件下梁第二平面下布置三个以上检测点，用多点拟合的方式得到第一平面基准检测直线FL1FLn、第一平面工作检测直线FL1’FLn’、第二平面基准检测直线FR1FRm及第二平面工作检测直线FR1’FRm’，提高了测量精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (19)

1.一种工件自动喷涂系统，其特征在于，其包括激光测距传感器、处理器及喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件一端设置连接吊具的吊挂点；
所述工件下梁底面为平面；
第一检测点、第n检测点在同一检测平面上；第n检测点靠近吊挂点正下方，第一检测点远离吊挂点正下方；
第一检测点到第n检测点的距离W小于所述工件下梁底面在检测平面上的投影长度；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测工件下梁底面到第一检测点的垂线距离，以及工件下梁底面到第n检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1，工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’，工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’；
所述处理器，根据工件下梁底面到第一检测点的基准垂线距离为H1、工件下梁底面到第n检测点的基准垂线距离为Hn、工件下梁底面到第一检测点的实时垂线距离为H1’、工件下梁底面到第n检测点的实时垂线距离为Hn’，计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH对工件坐标系进行角度及高度偏移补偿。
2.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述处理器根据下列公式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
Δθ＝arctan((Hn-H1)/W)-arctan((Hn’-H1’)/W)；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。
3.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ及工件高度偏差量ΔH：
定义第一检测点S1的平面坐标为(x1,0),第n检测点Sn的平面坐标为(xn,0),
所述工件在基准位置时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1的平面坐标为(x1,H1)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn的平面坐标为(xn,Hn)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过第一检测点的垂线同工件下梁底面交点F1’的平面坐标为(x1,H1’)，过第n检测点的垂线同工件下梁底面交点Fn’的平面坐标为(xn,H1n)；
根据S1、Sn、F1、Fn的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面基准直线F1Fn的夹角θ0；
根据S1、Sn、F1’、Fn’的平面坐标，得到检测面直线S1Sn同下梁底面工作直线F1’Fn’的夹角θ0’；
Δθ＝θ0-θ0’；
ΔH＝(H1-W×tan(Δθ))-H1’。
4.根据权利要求3所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面同第一检测点到第n检测点共n个检测点的垂线距离；n为大于2的整数；
n个检测点均在检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据n个过检测点的垂线同工件下梁底面的交点的平面坐标，拟合得到下梁底面基准直线F1Fn及下梁底面工作直线F1’Fn’。
5.根据权利要求4所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述n个检测点均匀分布。
6.根据权利要求4所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达所述n个检测点。
7.根据权利要求4所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
每个检测点固定设置一个激光测距传感器。
8.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
第n检测点在吊挂点正下方。
9.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件为钢结构件。
10.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件为长方体。
11.根据权利要求1所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件下梁底面长度大于3米。
12.一种工件自动喷涂系统，其特征在于，其包括激光测距传感器、处理器、喷涂机器人；
所述喷涂机器人，用于根据工件坐标系自动控制对工件喷涂漆膜；
所述工件下梁底面包括第一平面及第二平面；
第一平面同第二平面相交连接成弯折面；
所述工件上梁设置连接吊具的吊挂点；
所述吊挂点到第一平面的距离小于到第二平面的距离；
左1检测点、左n检测点、右1检测点、右m检测点在同一检测平面的同一直线上；m、n均为大于1的整数；
左1检测点、左n检测点均位于第一平面下方；
右1检测点、右m检测点均位于第二平面下方；
所述激光测距传感器设置在所述工件下方，用于检测所述工件下梁底面第一平面到左1检测点、左n检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面到右1检测点、右m检测点的垂线距离；垂线为垂直于检测平面的直线，垂线距离即过检测点并且垂直于检测平面的直线与工件下梁底面的交点到该检测点之间的距离；
所述工件在基准位置时，所述激光测距传感器初始检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离为HL1，工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离为HLn，工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离为HR1，工件下梁底面第一平面到右n检测点的基准垂线距离为HRn；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，所述激光测距传感器实时检测的工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离为HL1’，工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离为HLn’，工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离为HR1’，工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离为HRm’；
所述处理器，根据工件下梁底面第一平面到左1检测点的基准垂线距离HL1、工件下梁底面第一平面到左n检测点的基准垂线距离HLn、工件下梁底面第二平面到右1检测点的基准垂线距离HR1、工件下梁底面第二平面到右m检测点的基准垂线距离HRm、工件下梁底面第一平面到左1检测点的实时垂线距离HL1’、工件下梁底面第一平面到左n检测点的实时垂线距离HLn’、工件下梁底面第二平面到右1检测点的实时垂线距离HR1’、工件下梁底面第二平面到右m检测点的实时垂线距离HRm’，计算得到工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、工件横向偏差量为ΔW；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，根据工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH及工件横向偏差量为ΔW对工件坐标系进行角度、高度及横向偏移补偿。
13.根据权利要求12所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述处理器通过下列方式计算得到工件角度偏差量Δθ、工件高度偏差量ΔH、工件横向偏差量为ΔW：
定义左一检测点SL1的平面坐标为(xL1,0),左n检测点SLn的平面坐标为(xLn,0)，右一检测点SR1的平面坐标为(xR1,0),右m检测点SRm的平面坐标为(xRm,0)；
所述工件在基准位置时，过左一检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FL1的平面坐标为(xL1,HL1)，过左n检测点的垂线同工件下梁底面第一平面交点FLn的平面坐标为(xLn,HLn)；过右一检测点的垂线同工件下梁底面第二平面的交点FR1的平面坐标为(xR1,HR1)，过右m检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点FRm的平面坐标为(xRm,HRm)；
所述喷涂机器人在对工件喷涂漆膜时，过左一检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FL1’的平面坐标为(xL1,HL1’)，过左n检测点的垂线同工件下梁底面第一平面的交点FLn’的平面坐标为(xLn,HLn’)；过右一检测点的垂线同工件下梁底面第二平面的交点FR1’的平面坐标为(xR1,HR1’)，过右m检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点FRm的平面坐标为(xRn,HRm’)；
根据SL1、SLn、FL1、FLn的平面坐标，得到第一平面基准检测直线FL1FLn同检测平面的夹角θ1；
根据SL1、SLn、FL1’、FLn’的平面坐标，得到第一平面工作检测直线FL1’FLn’同检测平面的夹角θ1’；
根据FL1、FLn、FR1、FRm的平面坐标，得到第一平面基准检测直线FL1FLn同第二平面基准检测直线FR1FRm的交点坐标(xc,yc)；
根据FL1’、FLn’、FR1’、FRm’的平面坐标，得到第一平面工作检测直线FL1’FLn’同第二平面工作检测直线FR1’FRm’的交点坐标(xc’,yc’)；
吊挂点到第一平面同第二平面的交线的距离L为固定值；
过第一平面同第二平面的交线及吊挂点的面同第一平面的夹角θ2为固定值；
Δθ＝θ1-θ1’；
ΔH＝L×sin(π-θ1-θ2)+yc-L×sin(π-θ1’-θ2)-yc’；
ΔW＝xc-xc’+L×(cos(π-θ1-θ2)-cos(π-θ1’-θ2))。
14.根据权利要求13所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述激光测距传感器用于分别检测所述工件下梁底面第一平面同左一检测点到左n检测点共n个检测点的垂线距离，以及所述工件下梁底面第二平面同右一检测点到右m检测点共m个检测点的垂线距离；m、n均为大于2的整数；
所述检测点均在同一检测平面的同一直线上；
所述处理器，根据左一检测点到左n检测点n个检测点的垂线同工件下梁底面第一平面交点的平面坐标，拟合得到第一平面基准检测直线FL1FLn及第一平面工作检测直线FL1’FLn’；根据右一检测点到右m检测点m个检测点的垂线同工件下梁底面第二平面交点的平面坐标，拟合得到第二平面基准检测直线FR1FRm及第二平面工作检测直线FR1’FRm’。
15.根据权利要求14所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
左一检测点到左n检测点均匀分布；
右一检测点到右m检测点均匀分布。
16.根据权利要求14所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述激光测距传感器由伺服马达带动沿直线导轨移动分别到达左一检测点到左n检测点，以及右一检测点到右m检测点。
17.根据权利要求14所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
每个检测点固定设置一个激光测距传感器。
18.根据权利要求12所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件为钢结构件。
19.根据权利要求12所述的工件自动喷涂系统，其特征在于，
所述工件下梁底面长度大于3米。
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