CN112388646A - 一种单块钣金机器人智能喷漆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钣金喷涂技术领域，尤其公开了一种单块钣金机器人智能喷漆方法，3D相机、喷枪均安装设置在工业机器人上，工控机用于调控工业机器人带动3D相机及喷枪移动；3D相机用于对待喷涂的单块钣金件扫描生成整体扫描图像；工控机经由标定模块计算得出3D相机的位置坐标与工业机器人的位置坐标之间的映射公式；工控机根据3D相机的整体扫描图像生产运动轨迹数据，并将运动轨迹数据传输至工业机器人以使得工业机器人按照运动轨迹数据带动喷枪对单块钣金件自动喷涂；借助3D相机对单块钣金件进行自动扫描生成汽车喷涂路径，借助汽车喷涂路径触发工业机器人带动喷枪对单块钣金件自动喷涂，无需作业人员手动对单块钣金件进行喷涂处理，提升喷涂效率及喷涂良率。
Description
技术领域
本发明涉及钣金喷涂技术领域，尤其公开了一种单块钣金机器人智能喷漆方法。
背景技术
目前在汽车4S店，汽车钣金的喷涂主要由人工完成，喷漆的环境对喷漆人员身体具有一定的伤害。汽车生产厂商的汽车喷漆主要是通过喷涂工业机器人完成，汽车厂商的汽车钣金喷涂一条喷涂生产线只喷涂固定型号产品的钣金。汽车4S店的汽车钣金喷涂，具有车型种类多，钣金每次喷涂钣金型号不同的特点，需要对待喷涂的汽车钣金件进行示教，喷涂效率低下。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种单块钣金机器人智能喷漆方法，借助3D相机对单块钣金件进行自动扫描生成汽车喷涂路径，借助汽车喷涂路径触发工业机器人带动喷枪对单块钣金件自动喷涂，无需作业人员手动对单块钣金件进行喷涂处理，提升喷涂效率及喷涂良率。
为实现上述目的，本发明的一种单块钣金机器人智能喷漆方法，包括如下步骤：
配置工业机器人、3D相机、喷枪及工控机，工业机器人、3D相机、喷枪分别与工控机电性连接；
3D相机、喷枪均安装设置在工业机器人上，工控机用于调控工业机器人带动3D相机及喷枪移动；
3D相机用于对待喷涂的单块钣金件扫描生成整体扫描图像；
工控机配置有标定模块，工控机经由标定模块计算得出3D相机的位置坐标与工业机器人的位置坐标之间的映射公式；
工控机根据3D相机的整体扫描图像生产运动轨迹数据，并将运动轨迹数据传输至工业机器人以使得工业机器人按照运动轨迹数据带动喷枪对单块钣金件自动喷涂。
其中，还包括如下步骤：
工控机配置有拼接模块，工控机调控工业机器人使得3D相机对单块钣金件的不同部位进行扫描形成局部扫描图像，工控机借助拼接模块将不同部位的局部扫描图像拼接形成单块钣金件的整体扫描图像。
其中，还包括如下步骤：
配置标定板，标定板位于3D相机的拍照视野内，标定板配置多个标定圆，3D相机拍摄标定板上的多个标定圆；工控机设置3D相机的滤波参数，并分别记录出3D相机拍摄的标定板图像中多个标定圆的圆心的空间坐标值。
其中，还包括如下步骤：
工控机调控工业机器人分别移动到标定板的多个标定圆的圆心位置，切换工业机器人的工具坐标TCP点与标定圆的圆心对准，并记录工业机器人的空间坐标值；
工控机借助标定模块计算出3D相机的空间坐标值与工业机器人的空间坐标值之间的映射公式。
其中，映射公式P1＝X*P2，
P1为工业机器人的位置坐标，P2为3D相机的位置坐标，R为工业机器人与3D相机位置关系的旋转矩阵，T为工业机器人与3D相机位置关系的偏移矩阵；工控机分别记录每一标定圆对应的工业机器人位置和3D相机标位置，利用最小二乘法，计算出R和T，得到工业机器人位置坐标和3D相机位置坐标的转换关系X。
其中，还包括如下步骤：
配置桁架，工业机器人活动设置于桁架，工控机调控工业机器人沿桁架水平移动，工业机器人沿桁架移动带动3D相机对单块钣金件扫描拍照，工业机器人沿桁架移动带动喷枪对单块钣金件自动喷涂。
其中，还包括如下步骤：
为拼接模块配置拼接公式，工控机借助拼接模块的拼接公式将3D相机多次扫描拍摄的局部扫描图形拼接为整体扫描图像，拼接公式PC2＝PC1+P，PC1为3D相机第一次扫描拍照的坐标值，PC2为3D相机拼接数据的坐标值，P为工业机器人沿桁架的偏移量。
其中，桁架位于待喷涂的单块钣金件的上方，工业机器人吊装在桁架上并位于单块钣金件的上方，3D相机、喷枪均位于单块钣金件的上方。
其中，工业机器人设有基准件，3D相机、喷枪均设置于基准件，基准件具有第一基板及与第一基板交叉设置的第二基板，3D相机、喷枪分别设置于第一基板、第二基板。
其中，工业机器人设有转接座、转接座转动设置有承载架、设置于承载架的配重块，转接座、承载架的转动轴线平行水平面，承载架可拆卸设置有用于容设涂料的喷壶，喷壶与喷枪连通并用于向喷枪输送涂料。
本发明的有益效果：本发明的单块钣金机器人智能喷漆方法借助3D相机对单块钣金件进行自动扫描生成汽车喷涂路径，借助汽车喷涂路径触发工业机器人带动喷枪对单块钣金件自动喷涂，无需作业人员手动对单块钣金件进行喷涂处理，提升喷涂效率及喷涂良率。
附图说明
图1为本发明的工业机器人、基准件、3D相机及喷枪的结构示意图；
图2为本发明的转接座、承载架、配重块及喷壶的结构示意图。
附图标记包括：
1-工业机器人 2-3D相机 3-喷枪
4-基准件 5-第一基板 6-第二基板
7一转接座 8-承载架 9-配重块
11-喷壶。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
请参阅图1至图2所示，本发明的一种单块钣金机器人智能喷漆方法，包括如下步骤：
配置工业机器人1、3D相机2、喷枪3及工控机，工业机器人1、3D相机2、喷枪3分别与工控机电性连接，工控机用于调整改变工业机器人1、3D相机2及喷枪3的实际运行参数，进而使得工业机器人1、3D相机2、喷枪3符合多种尺寸规格的单块钣金件；
3D相机2、喷枪3均安装设置在工业机器人1的末端上，工控机用于调控工业机器人1带动3D相机2及喷枪3移动；
3D相机2用于对待喷涂的单块钣金件扫描生成整体扫描图像；
工控机配置有标定模块，工控机经由标定模块计算得出3D相机2的位置坐标与工业机器人1的位置坐标之间的映射公式；
工控机根据3D相机2的整体扫描图像生产运动轨迹数据，并将运动轨迹数据传输至工业机器人1以使得工业机器人1按照运动轨迹数据带动喷枪3对单块钣金件自动喷涂。
本发明的单块钣金机器人智能喷漆方法借助3D相机2对单块钣金件进行自动扫描生成汽车喷涂路径，借助汽车喷涂路径触发工业机器人1带动喷枪3对单块钣金件自动喷涂，无需作业人员手动对单块钣金件进行喷涂处理，提升喷涂效率及喷涂良率。
单块钣金机器人智能喷漆方法还包括如下步骤：
工控机配置有拼接模块，工控机调控工业机器人1使得3D相机2对单块钣金件的不同部位进行扫描形成局部扫描图像，工控机借助拼接模块将不同部位的局部扫描图像拼接形成单块钣金件的整体扫描图像。
当待喷涂的单块钣金件的尺寸过大时，3D相机2一次不能完成对单块钣金件的拍摄，此时需要利用3D相机2对单块钣金件的不同部位分别拍摄形成局部扫描图像，然后借助拼接模块将多个局部扫描图像拼接形成单块钣金件的整体扫描图像。
单块钣金机器人智能喷漆方法还包括如下步骤：
配置标定板，标定板位于3D相机2的拍照视野内，标定板配置多个标定圆，3D相机2拍摄标定板上的多个标定圆；工控机设置3D相机2的滤波参数，并分别记录出3D相机2拍摄的标定板图像中多个标定圆的圆心的空间坐标值。
借助标定板的多个标定圆的配置，实现对3D相机2空间坐标值的准确标定，避免因3D相机2的空间坐标值发生错误而导致喷涂不良。
单块钣金机器人智能喷漆方法还包括如下步骤：
工控机调控工业机器人1分别移动到标定板的多个标定圆的圆心位置，切换工业机器人1的工具坐标TCP点与标定圆的圆心对准，并记录工业机器人1的空间坐标值；
工控机借助标定模块计算出3D相机2的空间坐标值与工业机器人1的空间坐标值之间的映射公式。
借助映射公式实现对3D相机2的空间坐标值与工业机器人1的空间坐标值的换算计算，确保3D相机2与工业机器人1可以准确地互相置换，确保3D相机2与工业机器人1可以精准配合，进而实现对单块钣金件的准确喷涂。
映射公式P1＝X*P2，
P1为工业机器人1的位置坐标，P2为3D相机2的位置坐标，R为工业机器人1与3D相机2位置关系的旋转矩阵，T为工业机器人1与3D相机2位置关系的偏移矩阵；工控机分别记录每一标定圆对应的工业机器人1位置和3D相机2标位置，利用最小二乘法，计算出R和T，得到工业机器人1位置坐标和3D相机2位置坐标的转换关系X。其中，最小二乘法为现有技术，在此不再赘述。
单块钣金机器人智能喷漆方法还包括如下步骤：
配置桁架，工业机器人1活动设置在桁架上，工控机调控工业机器人1沿桁架水平移动，工业机器人1沿桁架移动带动3D相机2对单块钣金件扫描拍照，工业机器人1沿桁架移动带动喷枪3对单块钣金件自动喷涂。
借助桁架的设置，使得工业机器人1可以沿桁架移动到所需的位置，借助桁架限位工业机器人1的移动，桁架作为工业机器人1移动的基准参考，避免工业机器人1任意移动而导致坐标计算不良。
单块钣金机器人智能喷漆方法还包括如下步骤：
为拼接模块配置拼接公式，工控机借助拼接模块的拼接公式将3D相机2多次扫描拍摄的局部扫描图形拼接为整体扫描图像，拼接公式PC2＝PC1+P，PC1为3D相机2第一次扫描拍照的坐标值，PC2为3D相机2拼接数据的坐标值，P为工业机器人1沿桁架的偏移量。
借助拼接公式确保3D相机2多次拍摄的局部扫描图形可以准确地拼接成单款钣金件的整体扫描图像，避免单块钣金件的整体扫描图像的拍摄不良而导致喷涂错误，提升喷涂良率。
桁架位于待喷涂的单块钣金件的上方，工业机器人1吊装在桁架上并位于单块钣金件的上方，3D相机2、喷枪3均位于单块钣金件的上方。借助桁架的设置，实现工业机器人1的吊装设置，确保工业机器人1、3D相机2、喷枪3均位于待喷涂的单块钣金件的上方，一方面降低空间占用面积，另一方面避免工业机器人1、3D相机2、喷枪3受到外界物件碰撞而损伤，延长适用寿命。
工业机器人1上设置有基准件4，3D相机2、喷枪3均安装设置在基准件4上，基准件4具有第一基板5及与第一基板5交叉设置的第二基板6，优选地，第一基板5、第二基板6垂直设置，3D相机2、喷枪3分别安装设置在第一基板5上、第二基板6上。
经由基准件4的设置，使得3D相机2、喷枪3公用一个基准，实现3D相机2、喷枪3的稳定参照，提升喷涂良率。经由将3D相机2、喷枪3分别安装在两个基板上，避免两者在使用过程中互相干扰，提升摄像良率及喷涂良率。
工业机器人1可拆卸安装设置有转接座7、转接座7转动设置有承载架8、设置在承载架8上的配重块9，转接座7、承载架8的转动轴线平行水平面，承载架8可拆卸设置有用于容设涂料的喷壶11，喷壶11与喷枪3连通并用于向喷枪3输送涂料。
当工业机器人1带动喷壶11及喷枪3移动时，借助配重块9的设置，经由转接座7、承载架8的转动轴线的设置，使得喷壶11自动保持在所需的姿势，避免喷壶11跟随工业机器人1移动时发生姿势变化而导致供料不良，提升喷涂的供料良率，进而提升喷涂良率。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于，包括如下步骤：
配置工业机器人、3D相机、喷枪及工控机，工业机器人、3D相机、喷枪分别与工控机电性连接；
3D相机、喷枪均安装设置在工业机器人上，工控机用于调控工业机器人带动3D相机及喷枪移动；
3D相机用于对待喷涂的单块钣金件扫描生成整体扫描图像；
工控机配置有标定模块，工控机经由标定模块计算得出3D相机的位置坐标与工业机器人的位置坐标之间的映射公式；
工控机根据3D相机的整体扫描图像生产运动轨迹数据，并将运动轨迹数据传输至工业机器人以使得工业机器人按照运动轨迹数据带动喷枪对单块钣金件自动喷涂。
2.根据权利要求1所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于，还包括如下步骤：
工控机配置有拼接模块，工控机调控工业机器人使得3D相机对单块钣金件的不同部位进行扫描形成局部扫描图像，工控机借助拼接模块将不同部位的局部扫描图像拼接形成单块钣金件的整体扫描图像。
3.根据权利要求1所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于，还包括如下步骤：
配置标定板，标定板位于3D相机的拍照视野内，标定板配置多个标定圆，3D相机拍摄标定板上的多个标定圆；工控机设置3D相机的滤波参数，并分别记录出3D相机拍摄的标定板图像中多个标定圆的圆心的空间坐标值。
4.根据权利要求3所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于，还包括如下步骤：
工控机调控工业机器人分别移动到标定板的多个标定圆的圆心位置，切换工业机器人的工具坐标TCP点与标定圆的圆心对准，并记录工业机器人的空间坐标值；
工控机借助标定模块计算出3D相机的空间坐标值与工业机器人的空间坐标值之间的映射公式。
5.根据权利要求4所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于：映射公式P1=X*P2，
，P1为工业机器人的位置坐标，P2为3D相机的位置坐标，R为工业机器人与3D相机位置关系的旋转矩阵，T为工业机器人与3D相机位置关系的偏移矩阵；工控机分别记录每一标定圆对应的工业机器人位置和3D相机标位置，利用最小二乘法，计算出R和T，得到工业机器人位置坐标和3D相机位置坐标的转换关系X。
6.根据权利要求2所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于，还包括如下步骤：
配置桁架，工业机器人活动设置于桁架，工控机调控工业机器人沿桁架水平移动，工业机器人沿桁架移动带动3D相机对单块钣金件扫描拍照，工业机器人沿桁架移动带动喷枪对单块钣金件自动喷涂。
7.根据权利要求6所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于，还包括如下步骤：
为拼接模块配置拼接公式，工控机借助拼接模块的拼接公式将3D相机多次扫描拍摄的局部扫描图形拼接为整体扫描图像，拼接公式PC2=PC1+P，PC1为3D相机第一次扫描拍照的坐标值，PC2为3D相机拼接数据的坐标值，P为工业机器人沿桁架的偏移量。
8.根据权利要求6所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于：桁架位于待喷涂的单块钣金件的上方，工业机器人吊装在桁架上并位于单块钣金件的上方，3D相机、喷枪均位于单块钣金件的上方。
9.根据权利要求1所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于：工业机器人设有基准件，3D相机、喷枪均设置于基准件，基准件具有第一基板及与第一基板交叉设置的第二基板，3D相机、喷枪分别设置于第一基板、第二基板。
10.根据权利要求1所述的单块钣金机器人智能喷漆方法，其特征在于：工业机器人设有转接座、转接座转动设置有承载架、设置于承载架的配重块，转接座、承载架的转动轴线平行水平面，承载架可拆卸设置有用于容设涂料的喷壶，喷壶与喷枪连通并用于向喷枪输送涂料。
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