CN114340803A - 确定涂层介质装置的堵塞和堵塞特点的方法、涂层介质装置、校准系统和工业机器人 - Google Patents
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Abstract
一种确定用于将涂层介质(14)涂敷到物体(16)的装置(12)的排放孔(34)的堵塞程度的方法，该方法包括：引导空气通过排放孔；确定装置(12)的空气流动调节器(32)与排放孔(34)之间的输出空气压力，该空气流动调节器(32)被布置为调节空气的流动；以及基于输出空气压力来确定排放孔(34)的堵塞程度。还提供了一种用于将涂层介质(14)涂敷到物体(16)上的装置(12)、包括装置(12)和阻塞设备(62)的校准系统(60)、包括装置(12)的工业机器人(10)以及确定装置(12)的堵塞特点的方法。
Description
技术领域
本公开总体涉及用于将涂层介质涂敷到物体上的装置。具体地，提供了一种确定用于将涂层介质涂敷到物体的装置的排放孔的堵塞程度的方法、用于将涂层介质涂敷到物体的装置、包括该装置和阻塞设备的校准系统、包括该装置的工业机器人、以及确定用于将涂层介质涂敷到物体的装置的堵塞特点的方法。
背景技术
为了将涂层介质涂敷到物体上，诸如将油漆涂敷到机动车辆车身部件上，涂层介质可以通过旋转钟形雾化器雾化并且借助于成形空气和涂层介质的静电充电被涂敷到物体上。诸如油漆或清漆之类的各种类型的基于液体的涂层介质可以以这种方式被涂敷到物体上。受控且均匀的成形空气流动对于获得涂层介质的稳定良好应用很重要。
在钟形雾化器中，成形空气通常通过成形空气环中的多个排放孔分配。如果这些排放孔开始堵塞，例如，被油漆颗粒堵塞，则涂层介质的应用性能会变差。处理这个问题的传统方式是通过人工检查和/或在清洁期间过度使用溶剂以确保“安全”。
US 2016030962 A1公开了一种用于监测旋转油漆雾化器的方法。该方法包括：确定目标转速、目标空气流速、目标转矩和目标静电电流；以及测量操作转速、操作空气流速、操作转矩和操作静电电流。该方法包括检测以下各项中的至少一项：操作转速与目标转速不同的第一条件、操作空气流速与目标空气流速不同的第二条件、操作转矩与目标转矩不同的第三条件、以及操作静电电流与目标静电电流不同的第四条件。
发明内容
为了检测钟形雾化器的排放孔的堵塞，描述成形空气流动与实现该成形空气流动所需的输出空气压力之间的关系的曲线可以用于查看经校准曲线与动态曲线之间的偏差并且发出关于包括堵塞在内的成形空气可能出现的问题的警告。然而，这种方法是一种粗略方法，不能检测到少量堵塞。更进一步地，该方法不区分堵塞与例如暂时夹住的软管。
本公开的一个目的是提供一种确定用于将涂层介质涂敷到物体的装置的排放孔的堵塞程度的准确、简单和/或成本有效的方法。
本公开的另一目的是提供一种确定用于将涂层介质涂敷到物体上的装置的排放孔的堵塞程度的方法，该方法允许检测到低水平的堵塞。
本发明的又一目的是提供一种确定用于将涂层介质涂敷到物体上的装置的排放孔的堵塞程度的方法，该方法组合解决了几个或所有上述目的。
本公开的又一目的是提供一种确定用于将涂层介质涂敷到物体上的装置的排放孔的堵塞程度的方法，该方法可以区分堵塞和通过异常(例如，夹住的软管)。
本发明的又一目的是提供一种用于将涂层介质涂敷到物体上的装置，该装置解决了一个、几个或所有上述目的。
本发明的又一目的是提供一种解决上述一个、几个或所有目的的校准系统。
本发明的又一目的是提供一种解决上述一个、几个或所有目的的工业机器人。
本公开的又一目的是提供一种确定用于将涂层介质涂敷到物体上的装置的堵塞特点的方法，该方法解决了一个、几个或所有上述目的。
根据一个方面，提供了一种确定用于将涂层介质涂敷到物体的装置的排放孔的堵塞程度的方法，该方法包括：引导空气通过排放孔；确定装置的空气流动调节器与排放孔之间的输出空气压力，该空气流动调节器被布置为调节空气的流动；以及基于输出空气压力来确定排放孔的堵塞程度。
该方法基于以下认识：排放孔的堵塞程度可以基于输出空气压力来确定。该方法使得能够减少或消除由于排放孔堵塞引起的异常喷射图案造成的涂层介质浪费。此外，该方法使得能够准确检测到低水平的堵塞。该方法还(即，基于描述成形空气流动与实现该成形空气流动所需的输出空气压力之间的关系的曲线)减少了作为上述解决方案问题的误报警告。此外，该方法使得能够减少用于清洁装置的溶剂的使用并且减少对人工检查的需求。因此，该方法具有成本效益。
该方法可以在装置的操作期间连续或以选定间隔进行。从而可以告知操作者堵塞程度。如果堵塞程度超过某个值，则会发出警告和/或启动自动清洁过程。
该方法可以例如包括：基于维持给定空气流动所需的输出空气压力差来确定排放孔的堵塞程度。在这种情况下，输出空气压力差可以通过从给定空气流动(具有一定堵塞程度)的当前输出空气压力中减去零堵塞的先前输出空气压力来确定。因此，该方法可以包括：基于所确定的输出空气压力与目标输出空气压力(具有零堵塞)之间的差来确定堵塞程度。
空气流动调节器可以被布置为(例如，借助于调节回路)维持恒定空气流动。排放孔可以在装置的成形空气环中被提供。因此，通过排放孔引导的空气可以是用于雾化涂层介质的成形空气。该方法还可以包括：引导涂层介质通过(例如，旋转偏转元件中的)装置的涂层介质出口。
该装置可以包括具有可旋转钟形杯的钟形雾化器，并且排放孔可以是在钟形雾化器的成形空气环中被提供的成形空气喷嘴。尽管本公开主要描述了包括钟形雾化器的装置，但该方法也适用于用于借助于成形空气将涂层介质涂敷到物体上的其他类型的装置，诸如包括利用成形空气操作的油漆枪的装置。
贯穿本公开，用于将涂层介质涂敷到物体上的装置可替代地称为涂层介质装置。涂层介质例如可以是油漆或清漆。
该方法还可以包括：基于指示流动的流动数据来确定堵塞程度。流动数据例如可以是所引导的空气的目标流动或所测量的流动。
该方法还可以包括：测量空气流动调节器与排放孔之间的流动并且基于所测量的流动来确定流动数据。在这种情况下，实际的流动或所测量的流动因此用作流动数据。
输出空气压力可以借助于输出空气压力传感器来确定。输出空气压力传感器可以以流体方式被布置在空气流动调节器与排放孔之间，例如，被布置在输出空气通道分支到排放孔的分支点上游的输出空气通道上。
堵塞程度可以确定为堵塞百分比。堵塞百分比可以使用等式和/或机器学习来确定。
堵塞程度可以独立于空气流动调节器上游的空气的输入空气压力来确定。输入空气压力可替代地称为供应压力。输出空气压力可替代地称为内部压力。
堵塞程度可以基于等式来确定。该等式可以构成装置的模型。该等式可以是一阶等式。
该等式可以包括取决于流动的比例因子。可替代地或附加地，等式可以包括取决于流动的偏移项。等式的唯一变量可以是流动和所确定的输出空气压力。
该方法还可以包括：滤除误报。例如，可以随时间监测输出空气压力，并且成形空气流动的时间约束可以归类为软管夹住，而随时间的约束逐渐积聚可以归类为排放孔的堵塞。
根据另一方面，提供了一种用于将涂层介质涂敷到物体的装置，其中该装置被配置为执行根据本公开的方法。
根据另一方面，提供了一种用于将涂层介质涂敷到物体上的装置，该装置包括用于空气的多个排放孔；空气流动调节器，用于调节去往排放孔的空气流；以及输出空气压力传感器，以流体方式被布置在空气流动调节器与排放孔之间并且被布置为确定输出空气压力。
该设备还可以包括控制系统，该控制系统被配置为基于由输出空气压力传感器确定的输出空气压力来确定排放孔的堵塞程度。控制系统还可以被配置为基于指示流动的流动数据来确定堵塞程度。该装置还可以包括空气流动传感器，该空气流动传感器以流体方式被布置在空气流动调节器与排放孔之间并且被布置为测量空气流动调节器与排放孔之间的流动。然后，可以基于所测量的流动来确定流动数据。
根据另一方面，提供了一种确定用于将涂层介质涂敷到物体上的装置的排放孔的堵塞程度的控制系统，该控制单元包括数据处理设备和其上存储有计算机程序的存储器，该计算机程序包括程序代码，当由数据处理设备执行时，该程序代码使数据处理设备执行以下步骤：接收压力信号，该压力信号指示在装置的空气流动调节器与排放孔之间的点处以流体方式引导通过空气流动调节器的输出空气压力，该空气流动调节器用于调节空气的流动；以及基于输出空气压力来确定排放孔的堵塞程度。
该装置可以包括在排放孔下游具有可旋转偏转元件的雾化器，诸如包括可旋转钟形杯的钟形雾化器。
根据另一方面，提供了一种校准系统，包括根据本公开的装置和阻塞设备，该阻塞设备被配置为当被附接到装置时阻塞排放孔中的至少一个排放孔，并且被配置为与该装置分离。校准系统可以包括多个阻塞设备，每个阻塞设备用于模拟唯一数目的排放孔的阻塞。备选地，单个可重新配置的阻塞设备可以用于阻塞不同数目的排放孔。
根据另一方面，提供了一种工业机器人，包括根据本公开的装置或根据本公开的校准系统。
根据另一方面，提供了一种确定用于将涂层介质涂敷到物体上的装置的堵塞特点的方法，该方法包括：使用第一参数设置引导空气通过装置的排放孔，该第一参数设置包括指示空气的流动的流动数据和指示排放孔的堵塞程度的堵塞数据；针对第一参数设置，确定装置的空气流动调节器与排放孔之间的第一输出空气压力，该空气流动调节器被布置为调节流动；使用第二参数设置引导空气通过排放孔，其中流动数据和堵塞数据中的至少一个与第一参数设置不同；针对第二参数设置，确定空气流动调节器与排放孔之间的第二输出空气压力；以及基于第一参数设置和第二参数设置的流动数据、第一参数设置和第二参数设置的堵塞数据、第一输出空气压力和第二输出空气压力来确定排放孔的堵塞程度与输出空气压力之间的关系。
借助于根据该方面的方法，可以根据堵塞特点来校准装置。流动数据可以借助于空气流动调节器在第一参数设置与第二参数设置之间改变。堵塞数据可以借助于根据本公开的阻塞设备或借助于在一个或多个排放孔上临时粘附胶带在第一参数设置与第二参数设置之间改变。
附图说明
结合附图，本公开的其他细节、优点和方面根据以下实施例变得显而易见，其中
图1示意性地表示工业机器人的侧视图，该工业机器人包括用于将涂层介质涂敷到物体的装置；
图2示意性地表示装置的侧视图；
图3示意性地表示装置的部分正视图；以及
图4示意性地表示包括装置和阻塞设备的校准系统。
具体实施方式
在下文中，将对确定用于将涂层介质涂敷到对象的装置的排放孔堵塞程度的方法、用于将涂层介质涂敷到对象的装置、包括该装置和阻塞设备的校准系统、包括该装置的工业机器人、以及确定用于将涂层介质涂敷到物体的装置的堵塞特点的方法进行描述。相同或相似的附图标记将用于表示相同或相似的结构特征。
图1示意性地表示了工业机器人10的侧视图，该工业机器人10包括用于将涂层介质14涂敷到物体16上的装置12。涂层介质14可以例如是油漆，并且物体16可以例如是机动车辆车身部件。机器人10包括在三个或更多个轴上可编程的操纵器。
图2示意性地表示装置12的横截面侧视图。装置12本文中被例示为包括钟形雾化器18。钟形雾化器18包括呈钟形杯20形式的可旋转偏转元件。
装置12包括柔性空气软管22和柔性涂层介质软管24。加压空气从压缩机26通过空气软管22被引导到装置12。
装置12还包括泵28。泵28通过涂层介质软管24将加压涂层介质从容器30接收到装置12。在图2的示例中，压缩机26和容器30布置在装置12外部。压缩机26可以向若干机器人10提供加压空气。因此，来自压缩机26的可用压力通常显着高于装置12所需的压力。
装置12还包括空气流动调节器32。空气流动调节器32被布置为调节通过装置12的空气的流动。为此，空气流动调节器32可以包括比例阀和用于控制比例阀的马达。在涂敷涂层介质期间，空气流动调节器32可以被布置为维持空气流动恒定，例如，200Nl/min(标准升/分钟)。
装置12还包括用于成形空气的多个排放孔34。排放孔34围绕装置12的成形空气环36分布。装置12还包括用于涂层介质的涂层介质出口38。涂层介质出口38位于钟形杯20的中心。
装置12还包括涡轮40。涡轮40被布置为通过涡轮空气流动旋转以旋转钟形杯20。涡轮空气流动可以是与成形空气分开的流动。
该示例的钟形雾化器18包括涡轮40、成形空气环36、排放孔34和钟形杯20。钟形雾化器18设置在机器人10的操纵器的远端。装置12的剩余部分可以布置在机器人10的其他段中和/或机器人10外部。
装置12还包括控制系统42。控制系统42包括数据处理设备44和其上存储有计算机程序的存储器46。根据本公开，计算机程序包括当由数据处理设备44执行时使得数据处理设备44执行各个步骤或命令执行各个步骤的程序代码。
装置12还包括用于测量成形空气的输入空气压力的输入空气压力传感器48。输入空气压力传感器48布置在压缩机26与空气流动调节器32之间的空气流动调节器32的上游。输入空气压力传感器48与控制系统42信号通信。输入空气压力传感器48所测量的输入空气压力可以用于确保向空气流动调节器32提供足够压力。
装置12还包括用于测量成形空气的输出空气压力的输出空气压力传感器50。输出空气压力传感器50布置在空气流动调节器32与排放孔34之间的空气流动调节器32的下游。如图2所示，输出空气压力传感器50布置在其中输出空气通道分支到排放孔34的分支点52上游的输出空气通道上。输出空气压力传感器50与控制系统42信号通信。
装置12还包括用于测量成形空气流动的空气流动传感器54。气流传感器54布置在空气流动调节器32与排放孔34之间的空气流动调节器32的下游。如图2所示，空气流动调节器32也布置在分支点52上游的输出空气通道上。空气流动传感器54与控制系统42信号通信。
在图2的示例中，输出空气压力传感器50布置在空气流动调节器32与空气流动传感器54之间。作为备选方案，空气流动传感器54可以布置在空气流动调节器32与输出空气压力传感器50之间。
装置12还包括用于测量输入涂层介质压力的输入涂层介质压力传感器56。输入涂层介质压力传感器56布置在容器30与泵28之间的泵28的上游。输入涂层介质压力传感器56与控制系统42信号通信。
装置12还包括用于测量输出涂层介质压力的输出涂层介质压力传感器58。输出涂层介质压力传感器58布置在泵28与涂层介质出口38之间的泵28的下游。
在装置12的操作期间，来自压缩机26的加压空气由空气流动调节器32控制以形成成形空气。成形空气通过排放孔34排出。涡轮40的旋转使得钟形杯20旋转。来自容器30的涂层介质由泵28输送到涂层介质出口38。由于钟形杯20的旋转，所以涂层介质从涂层介质出口38流向旋转钟形杯20的前缘。来自排放孔34的成型空气通过钟形杯20偏转，形成雾化空气流动，并且将涂层介质液滴向前推进成雾状物。涂层介质由此被雾化。
在该示例的装置12的操作期间，控制系统42从输入空气压力传感器48、输出空气压力传感器50、空气流动传感器54、输出涂层介质压力传感器58和输入涂层介质压力传感器56读取传感器值，并且控制空气流动调节器32和泵28。成形空气流动通过基于来自空气流动传感器54的流动数据控制空气流动调节器32来控制。
随着时间的推移，涂层介质和其他颗粒可能进入排放孔34并且部分阻塞或堵塞排放孔34。由于成型空气不再通过排放孔34均匀供应，所以这将表现为来自装置12的涂层介质的不均匀流动。
确定排放孔34的堵塞程度的方法可以在装置12的操作期间连续或以选定间隔进行。即使排放孔34没有堵塞，排放孔34也会限制成形空气通过。输出空气压力传感器50和空气流动传感器54用于测量成形空气的特点。为了确定排放孔34的堵塞程度，输出空气压力由输出空气压力传感器50读取，而空气流动由空气流动传感器54读取。然后，堵塞程度例如借助于等式基于来自输出空气压力传感器50和空气流动传感器54的值来确定。
作为由空气流动传感器54测量的流动数据的备选方案，指令流动可以用作流动数据。作为另一备选方案，该方法可以以恒定空气流动或以假定恒定空气流动来进行。
应当认识到，排放孔34的堵塞程度、空气流动调节器32与排放孔34之间的输出空气压力、以及空气流动调节器32与排放孔34之间的空气流动之间存在相关性。例如，在一些实现方式中，输出空气压力以200Nl/min的空气流动从0％线性增加到30％阻塞排放孔34。
当排放孔34的堵塞程度增加时，输出空气压力增加，但输入空气压力没有显着升高。因为由于空气流动调节器32的控制而致使输入空气压力基本不影响输出空气压力，所以装置12的模型可以使用以下一阶等式定义：
其中B为排放孔34的阻塞百分比，P(bar)为输出空气压力，k(F)为比例因子，并且b(F)为偏移项。
比例因子k(F)可以定义如下：
k(F)＝kscale*F+kbias (2)
其中F为流动(Nl/min)，kscale和kbias为常数。因此，空气流动与比例因子之间存在线性关系。常数kscale和kbias可以从对装置12的测试(例如，使用各种模拟的排放孔34的堵塞程度)中提取。
偏移项b(F)可以定义如下：
b(F)＝bscale*F+bbias (3)
其中bscale和bbias为常数。因此，空气流动与偏移项之间存在线性关系。常数bscale和bbias可以从对装置12的测试(例如，使用各种模拟的排放孔34的堵塞程度)中提取。
因此，用于确定堵塞程度的等式(1)仅取决于流动数据和输出空气压力。对于恒定空气流动，等式(1)仅取决于输出空气压力。等式(1)例如不取决于输入空气压力。当流动增加时，等式(1)的比例因子k(F)和偏移项b(F)均会增加。
在一些实现方式中，空气软管22可能会被机器人10的某些移动临时夹住。这会导致对成形空气流动进行暂时附加限制，从而导致空气流动减少，除非控制系统42可以补偿更高的输出空气压力。一旦机器人10从导致空气软管22被夹住的位置移开，就恢复正常(未夹住)状态。另一方面，排放孔34的堵塞随着时间的推移而累积，并且不会随着空气软管22的夹住而出现和消失。由此，成形空气流动的时间限制可以分类为软管夹住，而随着时间的推移而累积的限制可以分类为排放孔34的堵塞。
图3示意性地表示装置12的局部前视图。图4示意性地表示校准系统60，该校准系统60包括装置12和阻塞设备62。在图3和图4中，钟形杯20被移除以提高可见度。阻塞设备62被配置为选择性地阻塞多个排放孔34。阻塞设备本文中被例示为可拆卸地附接到成形空气环36上的适配器。阻塞设备62包括多个限流板64。阻塞设备62可以例如借助于诸如3D打印之类的增材制造来生产。
如图4所示，限流板64堵塞多个排放孔34。通过借助于阻塞设备62堵塞多个排放孔34，可以模拟排放孔34的堵塞。
堵塞程度、输出空气压力和流动的特点因实现方式而异。通过使用阻塞设备62模拟排放孔34的不同阻塞水平(以及可选地，在没有阻塞设备62的情况下，为零阻塞水平)以实现恒定空气流动，可以检测到输出空气压力的对应改变。相反，通过使用阻塞设备62模拟排放孔34的不同阻塞水平(以及可选地，在没有阻塞设备62的情况下，为零阻塞水平)以实现恒定输出空气压力，可以检测到通过空气流动调节器32的流动的对应改变。这样，可以校准装置12，即，可以确定堵塞特点。对于每个流动，输出空气压力可以绘制为堵塞程度的函数。然后，可以对数据进行插值以提取上述等式(1)。
尽管已经参考示例性实施例对本公开进行了描述，但是应当领会，本发明不限于上文所描述的内容。例如，应当领会，部件的尺寸可以根据需要而变化。因而，本发明旨在仅由所附权利要求的范围来限制。
Claims (17)
1.一种确定用于将涂层介质(14)涂敷到物体(16)的装置(12)的排放孔(34)的堵塞程度的方法，所述方法包括：
-引导空气通过所述排放孔(34)；
-确定所述装置(12)的空气流动调节器(32)与所述排放孔(34)之间的输出空气压力，所述空气流动调节器(32)被布置为调节所述空气的流动；以及
-基于所述输出空气压力来确定所述排放孔(34)的堵塞程度。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于指示所述流动的流动数据来确定所述堵塞程度。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括：测量所述空气流动调节器(32)与所述排放孔(34)之间的所述流动并且基于所测量的流动来确定所述流动数据。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述输出空气压力借助于输出空气压力传感器(50)来确定。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述堵塞程度被确定为堵塞百分比。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述堵塞程度独立于所述空气流动调节器(32)上游的所述空气的输入空气压力来确定。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述堵塞程度基于等式来确定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述等式包括取决于所述流动的比例因子。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述等式包括取决于所述流动的偏移项。
10.一种用于将涂层介质(14)涂敷到物体(16)上的装置(12)，其中所述装置(12)被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
11.一种用于将涂层介质(14)涂敷到物体(16)上的装置(12)，所述装置(12)包括：
-用于空气的多个排放孔(34)；
-空气流动调节器(32)，被布置为调节去往所述排放孔(34)的所述空气的流动；以及
-输出空气压力传感器(50)，以流体方式被布置在所述空气流动调节器(32)与所述排放孔(34)之间并且被布置为确定输出空气压力。
12.根据权利要求11所述的装置(12)，还包括控制系统(42)，所述控制系统(42)被配置为基于由所述输出空气压力传感器(50)确定的所述输出空气压力来确定所述排放孔(34)的堵塞程度。
13.根据权利要求12所述的装置(12)，其中所述控制系统(42)还被配置为基于指示所述流动的流动数据来确定所述堵塞程度。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置(12)，其中所述装置(12)包括雾化器(18)，所述雾化器(18)具有位于所述排放孔(34)下游的可旋转偏转元件(20)。
15.一种校准系统(60)，包括根据权利要求10至14中任一项所述的装置(12)和阻塞设备(62)，所述阻塞设备(62)被配置为当被附接到所述装置(12)时阻塞所述排放孔(34)中的至少一个排放孔并且被配置为与所述装置(12)分离。
16.一种工业机器人(10)，包括根据权利要求10至14中任一项所述的装置(12)或根据权利要求15所述的校准系统(60)。
17.一种确定用于将涂层介质(14)涂敷到物体(16)上的装置(12)的堵塞特点的方法，所述方法包括：
-利用第一参数设置引导空气通过所述装置(12)的排放孔(34)，所述第一参数设置包括指示所述空气的流动的流动数据和指示所述排放孔(34)的堵塞程度的堵塞数据；
-针对所述第一参数设置，确定所述装置(12)的空气流动调节器(32)与所述排放孔(34)之间的第一输出空气压力，所述空气流动调节器(32)被布置为调节所述流动；
-利用第二参数设置引导空气通过所述排放孔(34)，其中所述流动数据和所述堵塞数据中的至少一个数据与所述第一参数设置不同；
-针对所述第二参数设置，确定所述空气流动调节器(32)与所述排放孔(34)之间的第二输出空气压力；以及
-基于所述第一参数设置和所述第二参数设置的所述流动数据、所述第一参数设置和所述第二参数设置的所述堵塞数据、所述第一输出空气压力和所述第二输出空气压力，来确定所述排放孔(34)的堵塞程度与所述输出空气压力之间的关系。
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