CN113083569A - 一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法,包括包括喷涂机构、机械臂机构和主控制器，所述喷涂机构与机械臂机构连接，且喷涂机构包括输送主体，所述输送主体的上下两端分别安装有喷杯和混合器，所述混合器下方的左右两侧分别设有粉末管道和空气管道，且粉末管道和空气管道的上端均与混合器连接，所述输送主体内设有输送通道，且输送通道设有多组，该种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法通过识别喷涂工件的表面形状信息，并依据表面形状信息分别控制流量控制阀动作，以灵活调节输送通道的输出速率，从而保证带电涂料粉末到达喷涂工件的速度一直，继而可使得涂料粉末能够均匀、稳定的喷涂到喷涂工件上。

Description

一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及静电喷涂技术领域，尤其涉及一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法。
背景技术
静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，具有一次涂装完成、精确度高、污染小、工作效率高等优点；
目前，静电喷涂设备一般由喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成，在对平面工件进行静电喷涂时具有较好的均匀性，而对曲面或弯折面等非平面工件进行喷涂时，由于喷涂区域与喷涂设备之间的距离存在差异，导致涂料粉末移动至同一喷涂区域内不同的较小单元区域的冲击力不尽相同，从而使得涂料粉末附着在工件上的均匀度不一致，因此本发明提出一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法，该种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法通过识别喷涂工件的表面形状信息，并依据表面形状信息分别控制流量控制阀动作，以灵活调节输送通道的输出速率，从而保证带电涂料粉末到达喷涂工件的速度一直，继而可使得涂料粉末能够均匀、稳定的喷涂到喷涂工件上。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法，包括包括喷涂机构、机械臂机构和主控制器，所述喷涂机构与机械臂机构连接，且喷涂机构包括输送主体，所述输送主体的上下两端分别安装有喷杯和混合器，所述混合器下方的左右两侧分别设有粉末管道和空气管道，且粉末管道和空气管道的上端均与混合器连接，所述输送主体内设有输送通道，且输送通道设有多组，所述输送通道的上下两端分别与喷杯和混合器连接，且输送通道内设有流量控制阀，所述输送主体的外侧套设有环形滑轨，且环形滑轨上套设有驱动套，所述驱动套上安装有第一距离传感器和第二距离传感器，且第一距离传感器和第二距离传感器均与主控制器电连接，所述主控制器与机械臂机构和流量控制阀电连接。
进一步改进在于：所述机械臂机构包括两组相对设置的第一滑轨，两组所述第一滑轨之间驱动连接有第二滑轨，所述第二滑轨上驱动连接有移动套，且移动套的上端与混合器连接，所述混合器的左右两侧均在第一滑轨上安装有限位板，所述限位板的内侧设有限位槽并安装有齿条，所述齿条上啮合连接有限位齿轮，且限位齿轮上的中间位置转动安装有辅助杆，所述辅助杆的一端与混合器连接。
进一步改进在于：所述驱动套的外壁上设有安装套，所述安装套的一侧设有调节腔，所述调节腔内转动安装有第一转动盘和第二转动盘，且第一转动盘和第二转动盘上分别与第一距离传感器和第二距离传感器连接。
进一步改进在于：所述混合器内从下至上依次设有正向螺旋桨、反向螺旋桨和多孔均衡板，且正向螺旋桨和反向螺旋桨均与主控制器电连接。
进一步改进在于：所述喷杯内安装有发散板，且发散板与输送主体的端面接触，所述发散板上设有与通孔，且通孔的数量及位置均与输送通道对应，所述通孔的内壁上设有加热管，且加热管与主控制器电连接。
进一步改进在于：所述输送主体的左右两侧分别设有螺杆和导向杆，且螺杆通过电机驱动，所述螺杆和导向杆均匀环形滑轨活动插接。
进一步改进在于：所述条形固定板与限位块的连接位置处的两侧均通过锁定块进行固定。
进一步改进在于：包括以下步骤：
步骤一：计算表面空间坐标信息
通过第一距离传感器和第二距离传感器获取喷涂工件与喷涂组件之间的距离差值信息，并根据距离差值信息和两个传感器之间的角度信息计算出喷涂工件的表面空间坐标信息；
步骤二：划分多个喷涂区域
主控制器依据步骤一种得到的表面空间坐标信息将喷涂工件划分成多个喷涂区域，再根据每个喷涂区域的位置信息生成相应的定位信号，之后机械臂组件根据定位信号驱使喷涂组件移动至相应位置；
步骤三：生成对应的控制信号
主控制器依据步骤二中得到的喷涂区域的坐标信息生成与输送通道一一对应的控制信息，而流量控制阀用于响应于相应的控制信号控制输送通道部分截面流量，以控制输送通道的输出速率。
进一步改进在于：所述表面空间坐标信息的具体获取过程为：
步骤一，第一距离传感器和第二距离传感器之间的夹角度数，并通过两个距离传感器同时获取至喷涂工件表面两个不同点位的距离信息，以及根据三角形正弦定律计算出喷涂工件表面两个点位之间的模拟边信息；
步骤二，通过驱使驱动套沿环形滑轨圆周方向移动以获取圆周方向的模拟边信息，得到喷涂工件表面的呈环带的模拟边信息集；
步骤三，通过改变距离传感器的倾斜角度和夹角度数以获取多个模拟边信息集，将多个模拟边信息集融合后得到表面空间坐标信息。
本发明的有益效果为：该种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法通过识别喷涂工件的表面形状信息，并依据表面形状信息分别控制流量控制阀动作，以灵活调节输送通道的输出速率，从而保证带电涂料粉末到达喷涂工件的速度一直，继而可使得涂料粉末能够均匀、稳定的喷涂到喷涂工件上，再通过调节两个距离传感器的倾斜角度和两者之间的夹角度数，且沿圆周方向同步驱动两个距离传感器移动，能够快速、准确的测量出体现喷涂工件表面形状的信息，且所测量区域大小灵活可调，再通过根据喷涂工件的表面形状信息进行分区喷涂，并通过机械臂组件控制喷涂组件移动，实现自动化操作，通过分区喷涂能够缩小喷涂工件的表面形状差异，从而有效降低喷涂过程中的执行难度，再通过混合器对输入的空气、涂料粉末进行均匀混合，且使得输入输送通道的气流参数保持相对稳定、一致，另外通过发散板的外凸设置和通孔的发散设置使得涂料粉末喷涂均匀，且通过加热管对输送的高压空气预热后对喷涂工件进行干燥，有效降低了环境条件影响喷涂效果的情况发生。
附图说明
图1是本发明正视结构示意图。
图2是本发明输送主体内部结构示意图。
图3是本发明图2局部A放大示意图。
图4是本发明发散板的结构示意图。
图5是本发明混合器的结构示意图。
图6是本发明图1局部B放大示意图。
图7是本发明控制方法流程示意图。
其中：1、输送主体；2、喷杯；3、混合器；4、粉末管道；5、空气管道；6、输送通道；7、流量控制阀；8、环形滑轨；9、驱动套；10、第一距离传感器；11、第二距离传感器；12、第一滑轨；13、第二滑轨；14、移动套；15、限位板；16、齿条；17、限位齿轮；18、辅助杆；19、安装套；20、调节腔；21、第一转动盘；22、第二转动盘；23、正向螺旋桨；24、反向螺旋桨；25、多孔均衡板；26、发散板；27、通孔；28、加热管；29、螺杆；30、导向杆；31、电机。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1、2、3、4、5、6、7所示，本实施例提出了一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法，包括包括喷涂机构、机械臂机构和主控制器，所述喷涂机构与机械臂机构连接，且喷涂机构包括输送主体1，所述输送主体1的上下两端分别安装有喷杯2和混合器3，所述混合器3下方的左右两侧分别设有粉末管道4和空气管道5，且粉末管道4和空气管道5的上端均与混合器3连接，所述输送主体1内设有输送通道6，且输送通道6设有多组，所述输送通道6的上下两端分别与喷杯2和混合器3连接，且输送通道6内设有流量控制阀7，所述输送主体1的外侧套设有环形滑轨8，且环形滑轨8上套设有驱动套9，所述驱动套9上安装有第一距离传感器10和第二距离传感器11，且第一距离传感器10和第二距离传感器11均与主控制器电连接，第一距离传感器10和第二距离传感器11在环形滑轨8直径截面内呈夹角设置，所述主控制器与机械臂机构和流量控制阀7电连接。
所述机械臂机构包括两组相对设置的第一滑轨12，两组所述第一滑轨12之间驱动连接有第二滑轨13，所述第二滑轨13上驱动连接有移动套14，且移动套14的上端与混合器3连接，所述混合器3的左右两侧均在第一滑轨12上安装有限位板15，所述限位板15的内侧设有限位槽并安装有齿条16，所述齿条16上啮合连接有限位齿轮17，且限位齿轮17上的中间位置转动安装有辅助杆18，辅助杆18在限位齿轮17上进行左右移动，所述辅助杆18的一端与混合器3连接，通过设置的齿条16、辅助杆18和限位齿轮17的配合，进一步的提升输送主体1及混合器3移动时的稳定性。
所述驱动套9的外壁上设有安装套19，所述安装套19的一侧设有调节腔20，所述调节腔20内转动安装有第一转动盘21和第二转动盘22，且第一转动盘21和第二转动盘22上分别与第一距离传感器10和第二距离传感器11连接，即第一距离传感器10和第二距离传感器11的一侧端部伸入调节腔20后分别与第一转动盘21和第二转动盘22连接。
所述混合器3内从下至上依次设有正向螺旋桨23、反向螺旋桨24和多孔均衡板25，且正向螺旋桨23和反向螺旋桨24均与主控制器电连接。
所述喷杯2内安装有发散板26，且发散板26与输送主体1的端面接触，所述发散板26上设有与通孔27，且通孔27的数量及位置均与输送通道6对应，所述通孔27的内壁上设有加热管28，且加热管28与主控制器电连接。
所述输送主体1的左右两侧分别设有螺杆29和导向杆30，且螺杆29通过电机31驱动，所述螺杆29和导向杆30均匀环形滑轨8活动插接，螺杆29和导向杆30均至少设置有一组，且螺杆29和导向杆30均与输送主体1平行设置，通过电机31驱使螺杆29转动，在导向杆30的限制作用下沿输送主体1轴线方向移动，便于将第一距离传感器10和第二距离传感器11移动至靠近喷杯2的一侧进行数据采集。
所述条形固定板与限位块的连接位置处的两侧均通过锁定块进行固定。
包括以下步骤：
步骤一：计算表面空间坐标信息
通过第一距离传感器10和第二距离传感器11获取喷涂工件与喷涂组件之间的距离差值信息，并根据距离差值信息和两个传感器之间的角度信息计算出喷涂工件的表面空间坐标信息；
步骤二：划分多个喷涂区域
主控制器依据步骤一种得到的表面空间坐标信息将喷涂工件划分成多个喷涂区域，再根据每个喷涂区域的位置信息生成相应的定位信号，之后机械臂组件根据定位信号驱使喷涂组件移动至相应位置；
步骤三：生成对应的控制信号
主控制器依据步骤二中得到的喷涂区域的坐标信息生成与输送通道6一一对应的控制信息，而流量控制阀7用于响应于相应的控制信号控制输送通道6部分截面流量，以控制输送通道6的输出速率。
所述表面空间坐标信息的具体获取过程为：
步骤一，第一距离传感器10和第二距离传感器11之间的夹角度数，并通过两个距离传感器同时获取至喷涂工件表面两个不同点位的距离信息，以及根据三角形正弦定律计算出喷涂工件表面两个点位之间的模拟边信息；
步骤二，通过驱使驱动套9沿环形滑轨8圆周方向移动以获取圆周方向的模拟边信息，得到喷涂工件表面的呈环带的模拟边信息集；
步骤三，通过改变距离传感器的倾斜角度和夹角度数以获取多个模拟边信息集，将多个模拟边信息集融合后得到表面空间坐标信息。
本发明中，当喷涂组件喷涂完成后，启动加热管28，同时关闭粉末管道4，并开启空气管道5，以与输送通道6的输出速率呈正相关的加热功率，来对传输的高压空气进行预热处理，同时，本发明中，第一转动盘21、第二转动盘22、移动套14和驱动套9是可采用机械结构响应与控制信号、电磁驱动、机械结构传动驱动中的任意一种方式。
该种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置及控制方法通过识别喷涂工件的表面形状信息，并依据表面形状信息分别控制流量控制阀7动作，以灵活调节输送通道6的输出速率，从而保证带电涂料粉末到达喷涂工件的速度一直，继而可使得涂料粉末能够均匀、稳定的喷涂到喷涂工件上，再通过调节两个距离传感器的倾斜角度和两者之间的夹角度数，且沿圆周方向同步驱动两个距离传感器移动，能够快速、准确的测量出体现喷涂工件表面形状的信息，且所测量区域大小灵活可调，再通过根据喷涂工件的表面形状信息进行分区喷涂，并通过机械臂组件控制喷涂组件移动，实现自动化操作，通过分区喷涂能够缩小喷涂工件的表面形状差异，从而有效降低喷涂过程中的执行难度，再通过混合器3对输入的空气、涂料粉末进行均匀混合，且使得输入输送通道6的气流参数保持相对稳定、一致，另外通过发散板26的外凸设置和通孔27的发散设置使得涂料粉末喷涂均匀，且通过加热管28对输送的高压空气预热后对喷涂工件进行干燥，有效降低了环境条件影响喷涂效果的情况发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置，包括喷涂机构、机械臂机构和主控制器，其特征在于：所述喷涂机构与机械臂机构连接，且喷涂机构包括输送主体(1)，所述输送主体(1)的上下两端分别安装有喷杯(2)和混合器(3)，所述混合器(3)下方的左右两侧分别设有粉末管道(4)和空气管道(5)，且粉末管道(4)和空气管道(5)的上端均与混合器(3)连接，所述输送主体(1)内设有输送通道(6)，且输送通道(6)设有多组，所述输送通道(6)的上下两端分别与喷杯(2)和混合器(3)连接，且输送通道(6)内设有流量控制阀(7)，所述输送主体(1)的外侧套设有环形滑轨(8)，且环形滑轨(8)上套设有驱动套(9)，所述驱动套(9)上安装有第一距离传感器(10)和第二距离传感器(11)，且第一距离传感器(10)和第二距离传感器(11)均与主控制器电连接，所述主控制器与机械臂机构和流量控制阀(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置，其特征在于：所述机械臂机构包括两组相对设置的第一滑轨(12)，两组所述第一滑轨(12)之间驱动连接有第二滑轨(13)，所述第二滑轨(13)上驱动连接有移动套(14)，且移动套(14)的上端与混合器(3)连接，所述混合器(3)的左右两侧均在第一滑轨(12)上安装有限位板(15)，所述限位板(15)的内侧设有限位槽并安装有齿条(16)，所述齿条(16)上啮合连接有限位齿轮(17)，且限位齿轮(17)上的中间位置转动安装有辅助杆(18)，所述辅助杆(18)的一端与混合器(3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置，其特征在于：所述驱动套(9)的外壁上设有安装套(19)，所述安装套(19)的一侧设有调节腔(20)，所述调节腔(20)内转动安装有第一转动盘(21)和第二转动盘(22)，且第一转动盘(21)和第二转动盘(22)上分别与第一距离传感器(10)和第二距离传感器(11)连接。
4.根据权利要求1所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置，其特征在于：所述混合器(3)内从下至上依次设有正向螺旋桨(23)、反向螺旋桨(24)和多孔均衡板(25)，且正向螺旋桨(23)和反向螺旋桨(24)均与主控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置，其特征在于：所述喷杯(2)内安装有发散板(26)，且发散板(26)与输送主体(1)的端面接触，所述发散板(26)上设有与通孔(27)，且通孔(27)的数量及位置均与输送通道(6)对应，所述通孔(27)的内壁上设有加热管(28)，且加热管(28)与主控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制装置，其特征在于：所述输送主体(1)的左右两侧分别设有螺杆(29)和导向杆(30)，且螺杆(29)通过电机(31)驱动，所述螺杆(29)和导向杆(30)均匀环形滑轨(8)活动插接。
7.应用与权利要求1所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：计算表面空间坐标信息
通过第一距离传感器(10)和第二距离传感器(11)获取喷涂工件与喷涂组件之间的距离差值信息，并根据距离差值信息和两个传感器之间的角度信息计算出喷涂工件的表面空间坐标信息；
步骤二：划分多个喷涂区域
主控制器依据步骤一种得到的表面空间坐标信息将喷涂工件划分成多个喷涂区域，再根据每个喷涂区域的位置信息生成相应的定位信号，之后机械臂组件根据定位信号驱使喷涂组件移动至相应位置；
步骤三：生成对应的控制信号
主控制器依据步骤二中得到的喷涂区域的坐标信息生成与输送通道(6)一一对应的控制信息，而流量控制阀(7)用于响应于相应的控制信号控制输送通道(6)部分截面流量，以控制输送通道(6)的输出速率。
8.根据权利要求7所述的一种汽车零件静电喷涂用机械臂控制控制方法，其特征在于：所述表面空间坐标信息的具体获取过程为：
步骤一，第一距离传感器(10)和第二距离传感器(11)之间的夹角度数，并通过两个距离传感器同时获取至喷涂工件表面两个不同点位的距离信息，以及根据三角形正弦定律计算出喷涂工件表面两个点位之间的模拟边信息；
步骤二，通过驱使驱动套(9)沿环形滑轨(8)圆周方向移动以获取圆周方向的模拟边信息，得到喷涂工件表面的呈环带的模拟边信息集；
步骤三，通过改变距离传感器的倾斜角度和夹角度数以获取多个模拟边信息集，将多个模拟边信息集融合后得到表面空间坐标信息。
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