CN113182091B - 工件摆动与偏移量检测系统 - Google Patents

工件摆动与偏移量检测系统 Download PDF

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Abstract

工件摆动与偏移量检测系统，包括激光测距仪、壳体、活动门、气缸、PLC、工控机；壳体的前端具有开口，活动板的中部转动安装在位于开口处侧端，激光测距仪安装在壳体一侧内，气缸的筒体转动安装在壳体另一侧内，气缸的活塞杆和活动门后端铰接安装在一起，壳体安装在喷涂机器人的延长枪架上；工控机内安装有工件数据单元、数据采集单元、数据阈值库单元、比对单元和报警单元应用软件。本发明能对喷枪的枪头和工件之间的X轴方向及Y轴方向间距偏移量进行检测，如果间距合适时，PLC直接控制喷枪进行喷涂作业，喷枪运动和工件距离接近中，当间距最终也达不到要求时，报警单元能及时提示技术人员维护，有效保证了工件的喷涂效果。

Description

工件摆动与偏移量检测系统
技术领域
本发明涉及喷涂机器人配套技术领域，特别是一种工件摆动与偏移量检测系统。
背景技术
随着工业技术的发展，智能机器人越来越多的应用在了生产领域，比如说用于汽车生产领域等使用的喷涂机器人就是其中的一种。喷涂机器人工作时，经其自身PLC编程控制，机器臂按照编程带动喷枪及其枪头沿一定轨迹运动，进而对工件表面进行喷涂作业。实际情况下，喷枪由于自身质量等各种因素影响，PLC控制机器人臂带动喷枪运动到喷涂工位后，喷枪的枪头有几率会发生X轴或Y轴方向的位置摆动(也有可能机器臂质量问题导致喷枪摆动)，进而造成和工件之间偏移量(间距)超标；还有两种可能就是工件位于输送线上位置偏差、工件摆动，PLC程序问题控制喷枪的喷头运动不到位导致喷枪的喷头和工件之间间距超值。一般情况下，摆动幅度超过30mm时(喷枪的头枪头和所需喷涂工件之间不能超过30mm)，会对后续的工件喷涂质量效果带来较大影响，造成喷涂产品不合格。
目前，现有的技术中，喷涂机器人还无一种可有效监测喷枪摆动幅度的系统，很多情况下，还是通过技术人员根据喷涂产品的喷涂质量来判断喷枪的摆动幅度(喷枪的喷头和工件之间的间距)是否低于限值或高于限值，由于上述方式无法达到时效性，不能在第一时间发现喷枪的摆动量超值现象，因此会对喷涂后产品质量带来影响，也不利于短时间内排出喷枪的摆动幅度超标故障。基于上述，提供一种可有效监测喷枪的枪头摆动幅度的系统显得尤为必要。
发明内容
为了克服现有技术中，喷涂机器人无一种可有效监测喷枪摆动幅度的系统，人为根据喷涂产品的喷涂质量来判断喷枪的摆动幅度是否低于限值或高于限值，无法达到时效性，不能在第一时间发现喷枪的摆动量超值现象，会对喷涂后产品质量带来影响，不利于短时间内排出喷枪的摆动幅度超标故障的弊端，本发明提供了一种在两台喷涂机器人臂的延长枪架上各安装了一套激光测距仪，两套激光测距仪分别安装在具有气缸控制活动门壳体的内侧端，应用中在相关机构及软件单元共同作用下，能有效探测喷枪的枪头和所需喷涂工件之间的间距，当间距过大时能分别根据具体情况发出警示信息，从而技术人员能第一时间了解到工件和喷枪枪头之间的间距偏移超标现象，并进行针对性调整，由此保证了工件喷涂效果的工件摆动与偏移量检测系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
工件摆动与偏移量检测系统，包括激光测距仪、壳体、活动门、气缸、PLC、工控机；其特征在于激光测距仪、壳体、活动门、气缸分别具有两套，壳体的前端具有开口，活动门的中部转动安装在位于开口处侧端，激光测距仪安装在壳体一侧内、且其探测头位于开口后侧端，气缸的筒体转动安装在壳体另一侧内，气缸的活塞杆和活动门后端铰接安装在一起，两套壳体分别安装在两台喷涂机器人的延长枪架上；所述工控机内安装有工件数据单元、数据采集单元、数据阈值库单元、比对单元和报警单元应用软件，工控机信号输出端和PLC信号输入端经数据线连接，两套激光测距仪的信号输出端和工控机的两路信号输入端分别经数据线连接，气缸的两只电磁阀和PLC的其中两路控制电源输出端分别经导线连接；所述工件数据单元应用中根据工件的型号输出相应的检测程序数据到PLC，PLC根据检测程序数据控制喷涂机器人手臂带动喷枪及激光测距仪运动到相应位置，对工件和喷枪的枪头间距偏移量进行检测；所述数据阈值库单元内存有相应工件和喷枪枪头之间的合适距离数据，数据采集单元应用中采集两套激光测距仪的探测头和工件之间的间距并输出到比对单元；所述比对单元应用中，对相应工件和激光测距仪探测头的实时间距，结合数据阈值库单元内相应工件和喷枪枪头之间的合适距离数据进行比对，当间距超标时控制报警单元输出报警信号。
进一步地，所述PLC控制气缸的活塞杆向后运动到止点时，活动门将开口关闭，PLC控制气缸的活塞杆向前运动到止点时，活动门打开。
进一步地，所述工件数据单元内存有不同所需喷涂工件的尺寸数据以及应该和喷枪的喷头保持的合适间距数据。
进一步地，所述数据采集单元工作时，能将对相应工件和激光测距仪探测头间距数据按照X轴方向和Y轴方向进行分类，并输出到比对单元进行比对。
进一步地，所述数据阈值库单元内存有的相应工件和喷枪枪头之间距离数据，数据包括正确间距数据和不正确间距数据。
进一步地，所述报警单元具体应用中，当工件和喷枪的枪头及激光测距仪摆动量大于30mm时，工控机经PLC控制机器人将会持续等待，最大等待时间为20s，如果10s以内摆动量能小于30mm，机器人将会进入下一步的偏移量检测，如果在10s以内摆动量不小于30mm，报警单元将会有报警提示，且继续等待和检测，期间摆动量达到小于30mm的要求，机器人才会进入下一步的偏移量检测；当等待时间大于20s，并且摆动量还不能小于30mm时，系统将会退出检测，报警单元报警，需人为干涉和手动再次检测。
本发明有益效果是：本发明工作时，当输送线将需要喷涂的工件输送到喷涂工位时，PLC会自动控制喷枪的及激光测距仪接近工件，相关应用单元及激光测距仪共同作用，对喷枪的枪头和工件之间的X轴方向及Y轴方向间距偏移量进行检测，如果间距合适时(偏移量不大或者说喷枪的喷头摆动量合适不超限值)，PLC直接控制喷枪进行喷涂作业，喷枪运动和工件距离接近中，当间距最终也达不到要求时，报警单元能及时提示技术人员人为调节维护喷枪的喷头或者喷涂机器人，或者修改PLC的控制程序，有效保证了工件的喷涂效果。基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
图1是本发明激光测距仪、壳体、活动门、气缸结构示意图。
图2是本发明软件架构框图。
具体实施方式
图1、2中所示，工件摆动与偏移量检测系统，包括激光测距仪1、壳体2、活动门3、气缸4、PLC(图中未画出)、工控机(图中未画出)；激光测距仪1、壳体2、“┑”型活动门3、气缸4分别具有两套，壳体2的前端左部具有一个矩形开口21，活动门3的前端高度低于后端的高度，活动门3的中部转动安装在位于开口21处右侧端的壳体2内前部，激光测距仪1安装在壳体左前端内、且其探测头位于开口21后侧端，活动门3后端位于激光测距仪1上部，气缸4的筒体右端转动安装在壳体2内右端，气缸4的活塞杆和活动门3后端中部铰接安装在一起，两套壳体2分别安装在两台喷涂机器人的延长枪架5上；所述工控机内安装有工件数据单元、数据采集单元、数据阈值库单元、比对单元和报警单元应用软件，工控机信号输出端和PLC信号输入端经数据线连接，两套激光测距仪1的信号输出端和工控机的两路信号输入端分别经数据线连接，气缸4的两只电磁阀和PLC的其中两路控制电源输出端分别经导线连接；所述工件数据单元应用中根据工件的型号输出相应的检测程序数据到PLC，PLC根据检测程序数据控制喷涂机器人手臂带动喷枪及激光测距仪1运动到相应位置，对工件和喷枪的枪头间距偏移量进行检测；所述数据阈值库单元内存有相应工件和喷枪枪头之间的合适距离数据，数据采集单元应用中采集两套激光测距仪的探测头和工件之间的间距并输出到比对单元；所述比对单元应用中，对相应工件和激光测距仪1探测头的实时间距，结合数据阈值库单元内相应工件和喷枪枪头之间的合适距离数据进行比对，当间距超标时控制报警单元输出报警信号。
图1、2所示，PLC控制气缸4的活塞杆向后运动到止点时，活动门3将开口关闭，PLC控制气缸4的活塞杆向前运动到止点时，活动门3打开，激光测距仪1的探测头前无阻挡。工件数据单元内存有不同所需喷涂工件的尺寸数据以及应该和喷枪的喷头保持的合适间距数据。数据采集单元工作时，能将对相应工件和激光测距仪探测头间距按照X轴方向和Y轴方向进行分类，并输出到比对单元进行比对。数据阈值库单元内存有的相应工件和喷枪枪头之间距离数据，数据包括正确间距数据和不正确间距数据。报警单元具体应用中，当工件和喷枪的枪头及激光测距仪摆动量大于30mm时，工控机经PLC控制机器人将会持续等待，最大等待时间为20s，如果10s以内摆动量能小于30mm，机器人将会进入下一步的偏移量检测，如果在10s以内摆动量不小于30mm，报警单元将会有报警提示，且继续等待和检测，期间摆动量达到小于30mm的要求，机器人才会进入下一步的偏移量检测；当等待时间大于20s，并且摆动量还不能小于30mm时，系统将会退出检测，报警单元报警，需人为干涉和手动再次检测。
图1、2所示，本发明工作时，当输送线将需要喷涂的工件输送到喷涂工位时，PLC控制气缸4(PLC输出电源进入气缸相应一只电磁阀的电源输入端，进而空压机输出的压缩空气进入气缸缸筒前或后端内)的活塞杆向前运动到止点，活动门3打开，激光测距仪1的探测头前无阻挡，这样保证了激光测距仪能对工件进行检测(检测完后，PLC控制气缸4的活塞杆向后运动到止点，活动门3将开口关闭，防止了喷涂漆液粘附在激光测距仪的镜头上导致工作性能下降)，然后PLC会自动控制喷枪的及激光测距仪1接近工件，相关应用单元及激光测距仪共同作用，对喷枪的枪头和工件之间的X轴方向及Y轴方向间距偏移量进行检测。检测时，工件数据单元应用中根据工件的型号输出相应的检测程序数据到PLC，PLC根据检测程序数据控制喷涂机器人手臂带动喷枪及激光测距仪1运动到相应位置，对工件和喷枪的枪头间距偏移量进行检测，数据采集单元应用中采集两套激光测距仪的探测头和工件之间的间距并输出到比对单元；比对单元对相应工件和激光测距仪1探测头的实时间距，结合数据阈值库单元内相应工件和喷枪枪头之间的正确距离数据进行比对，当间距超标时控制报警单元输出报警信号。实际情况下，如果间距合适时(偏移量不大或者说喷枪的喷头摆动量合适不超限值)，PLC直接控制喷枪进行喷涂作业。检测中，当工件和喷枪的枪头及激光测距仪摆动量(或者间距)大于30mm时，工控机经PLC控制机器人将会持续等待，最大等待时间为20s(期间喷枪的喷头继续运动)，如果10s以内摆动量能小于30mm，机器人将会进入下一步的偏移量检测(比如由X轴间距检测转换到Y轴间距检测)；如果在10s(期间喷枪的喷头继续运动)以内摆动量不小于30mm，报警单元将会有报警提示，且继续等待和检测，期间摆动量达到小于30mm的要求，机器人才会进入下一步的偏移量检测(比如由X轴间距检测转换到Y轴间距检测)；当等待时间大于20s(期间喷枪的喷头继续运动)，并且摆动量还不能小于30mm时，此刻不能满足喷涂条件，系统将会退出检测，报警单元报警，需人为干涉和手动再次检测，技术人员人为调节喷枪的喷头或者喷涂机器人，或者修改PLC的控制程序，有效保证了工件的喷涂效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.工件摆动与偏移量检测系统，包括激光测距仪、壳体、活动门、气缸、PLC、工控机；其特征在于激光测距仪、壳体、活动门、气缸分别具有两套，活动门是“┑”型，壳体的前端具有开口，活动门的中部转动安装在位于开口处侧端，激光测距仪安装在壳体一侧内、且其探测头位于开口后侧端，气缸的筒体转动安装在壳体另一侧内，气缸的活塞杆和活动门后端铰接安装在一起，两套壳体分别安装在两台喷涂机器人的延长枪架上；所述工控机内安装有工件数据单元、数据采集单元、数据阈值库单元、比对单元和报警单元应用软件，工控机信号输出端和PLC信号输入端经数据线连接，两套激光测距仪的信号输出端和工控机的两路信号输入端分别经数据线连接，气缸的两只电磁阀和PLC的其中两路控制电源输出端分别经导线连接；所述工件数据单元应用中根据工件的型号输出相应的检测程序数据到PLC，PLC根据检测程序数据控制喷涂机器人手臂带动喷枪及激光测距仪运动到相应位置，对工件和喷枪的枪头间距偏移量进行检测；所述数据阈值库单元内存有相应工件和喷枪枪头之间的合适距离数据，数据采集单元应用中采集两套激光测距仪的探测头和工件之间的间距并输出到比对单元；所述比对单元应用中，对相应工件和激光测距仪探测头的实时间距，结合数据阈值库单元内相应工件和喷枪枪头之间的合适距离数据进行比对，当间距超标时控制报警单元输出报警信号；PLC控制气缸的活塞杆向后运动到止点时，活动门将开口关闭，PLC控制气缸的活塞杆向前运动到止点时，活动门打开；工件数据单元内存有不同所需喷涂工件的尺寸数据以及应该和喷枪的喷头保持的合适间距数据；数据采集单元工作时，能将对相应工件和激光测距仪探测头间距数据按照X轴方向和Y轴方向进行分类，并输出到比对单元进行比对；数据阈值库单元内存有的相应工件和喷枪枪头之间距离数据，数据包括正确间距数据和不正确间距数据；报警单元具体应用中，当工件和喷枪的枪头及激光测距仪摆动量大于30mm时，工控机经PLC控制机器人将会持续等待，最大等待时间为20s，如果10s以内摆动量能小于30mm，机器人将会进入下一步的偏移量检测，如果在10s以内摆动量不小于30mm，报警单元将会有报警提示，且继续等待和检测，期间摆动量达到小于30mm的要求，机器人才会进入下一步的偏移量检测；当等待时间大于20s，并且摆动量还不能小于30mm时，系统将会退出检测，报警单元报警，需人为干涉和手动再次检测。
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