CN114472044B - 智能喷涂装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能喷涂装置及其控制方法，涉及喷涂技术领域，包括喷枪、支架、控制器、图像采集单元和遮蔽机构，控制器中包含有用于智能喷涂装置状态检测的自检程序和用于警示设备使用中的非正常状态的安全报警程序，支架包括相互活动连接的第一导杆和第二导杆，第二导杆通过第一驱动机构与第一导杆连接，喷枪通过第二驱动机构与第二导杆连接，喷枪、图像采集单元、第一驱动机构与第二驱动机构均与控制器连接；遮蔽机构包括料卷、导轨和收卷机构，收卷机构通过第三驱动机构与导轨连接，第三驱动机构包括伸缩器。本发明的技术方案能用于小批量工件喷涂和车身部件维修，具有功能全面、使用灵活、易于操作和维护的优点。

Description

智能喷涂装置及其控制方法

本申请是分案申请，原申请的申请号是202110606345.1，申请日是2021年5月27日，发明名称是：智能喷涂装置。

技术领域

本发明涉及喷涂技术领域，具体涉及一种智能喷涂装置及其控制方法。

背景技术

目前，工件涂装的小批量制造或维修多由工人手工操作完成，工件加工的质量一致性很难保证，受操作熟练度和个人技艺影响很大，而批量化自动化制造则需要依靠机械臂，但机械臂存在自身重量大、难以移动、适应性低、采购和维护成本高等问题，难以应用于个性化小批量制造，也不能被小型维修厂所接受。小型加工厂和汽车维修厂急需一种适应性强、易于操作和维护的智能化装备，以改善维修质量和效率。

公开号为CN110087779A的中国发明申请公开了一种施涂装置，施涂装置具有喷嘴印刷头，所述喷嘴印刷头包含至少一个喷嘴或相邻布置的多个喷嘴，所述喷嘴将涂料组合物作为连续射流或单独的液滴施涂至待涂覆的表面，喷嘴印刷头尤其布置在多轴式涂覆机器人上，所述涂覆机器人使喷嘴印刷头在待涂覆的表面上方运动。该装置所采用的涂覆机器人造价不菲、重量大而难以移动且作业范围有一定限制。

发明内容

针对工件涂装的小批量制造或维修过程中的自动化难题、普通工业机器人不能适用的技术问题，本发明提供的智能喷涂装置及其控制方法具有功能全面、使用灵活、易于操作和维护的优点。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

智能喷涂装置，包括喷枪、支架和控制器，所述支架包括相互活动连接的第一导杆和第二导杆，所述第二导杆通过第一驱动机构与所述第一导杆连接，所述喷枪通过第二驱动机构与所述第二导杆连接，所述喷枪、所述第一驱动机构与所述第二驱动机构均与所述控制器连接。第一导杆和第二导杆的长度可根据需要设计，因此能根据生产需要设计不同规格的第一导杆和第二导杆，进而形成不同规格的智能喷涂装置，以满足不同需求。第一驱动机构能够带动第二导杆沿第一导杆运动，喷枪也能够沿第二导杆运动，而控制器能够确保喷枪的运动轨迹的精度。

可选地，还包括遮蔽机构，所述遮蔽机构包括料卷、导轨和收卷机构，所述收卷机构通过第三驱动机构与所述导轨连接。遮蔽机构用于遮蔽不需要喷涂的区域，料卷用于安装和输出遮蔽纸，收卷机构用于接收遮蔽纸，收卷机构能够沿导轨运动，进而调整遮蔽纸的长度和遮蔽面积。

可选地，还包括图像采集单元，所述图像采集单元与所述控制器连接。图像采集单元用于采集待喷涂工件的图像信息，所述图像信息被传输给控制器，控制器中包含图像处理软件，控制器能够处理所述图像信息并给出反馈结果。

可选地，还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述控制器连接。人机交互单元用于输入待喷涂工件参数信息，也用于操控智能喷涂装置和检查喷涂进度、喷涂作业记录。

可选地，所述收卷机构具有相互连接的第一致动器和收卷轴。收卷轴上可收纳遮蔽纸，收卷轴与第一致动器为可拆卸连接，以便于拆卸或更换遮蔽纸和收卷轴，第一致动器用于驱动收卷轴转动。

可选地，所述料卷具有相互连接的第二致动器和料卷轴。料卷轴上可安装遮蔽纸，料卷轴与第二致动器为可拆卸连接，以便于拆卸或更换遮蔽纸和料卷轴，第二致动器用于驱动料卷轴转动。

可选地，所述遮蔽机构还包括分割器，所述分割器通过第四驱动机构与第二导杆连接。分割器用于切割由料卷和收卷机构固定并展开的遮蔽纸，依靠第四驱动机构和第二导杆的移动，分割器能够在遮蔽纸上切割出需要的形状；分割器也能在需要时割断遮蔽纸，以实现对收卷机构上收纳的遮蔽纸进行拆卸。

可选地，还包括打磨机构，所述打磨机构通过第五驱动机构与第二导杆连接。打磨机构用于对喷涂后的工件表面进行打磨作业，能够一定程度上代替人工打磨，提高自动化程度、工作效率和降低劳动强度。

可选地，所述打磨机构包括电动磨头或气动磨头，所述第五驱动机构包括伸缩器。由于打磨作业需要适应工件的形状变化，伸缩器允许打磨机构改变与工件之间的距离。

可选地，所述第三驱动机构包括伸缩器。伸缩器允许收卷机构改变与工件之间的距离，使得遮蔽纸能够恰当地贴合工件表面，达到更好的遮蔽效果。

可选地，还包括烤灯，所述烤灯通过第七驱动机构与第二导杆连接。

可选地，还包括激光测距单元，所述激光测距单元与所述控制器连接。

可选地，所述第三驱动机构、所述第四驱动机构、所述第五驱动机构、所述第一致动器、所述第二致动器和所述烤灯均与所述控制器连接。

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)功能全面，一机多能，更好地适应汽车维修厂的使用需求，工件设计更加灵活，自动化程度更高，可以根据需要选配遮蔽机构或打磨机构；

(2)通过第一导杆、第二导杆的设置，生产组装便捷，使用灵活，改变第一导杆和第二导杆空间的长度就可以实现较好的空间利用率，可以满足不同尺寸工件的加工需求，第二导杆的数量可以根据需要设置；

(3)依靠控制器实现对喷枪、第一驱动机构和第二驱动机构的控制，易于操作和维护，人机交互单元提供了更多的控制操作，能够记录作业历史供后续检查和维护；

(4)遮蔽机构的设计显著提高了工作效率，遮蔽纸的展开和收卷都可自动化进行，而且遮蔽机构的设计适应遮蔽纸的包装方式，采购的遮蔽纸可较为简便地安装于料卷轴上；遮蔽纸通过料卷和收卷机构展开的方式使得作业区域更加整洁，经过喷涂以后的遮蔽纸收纳得以迅速完成，另外在打磨作业时，也可以再次使用遮蔽纸对智能喷涂装置本身进行防护；

(5)图像采集单元能够用于确认待喷涂工件的参数信息和位置，有助于提高喷涂效果和避免错误；

(6)打磨机构与喷枪、遮蔽机构配合能够尽可能高地提高自动化程度，降低劳动负荷和劳保要求，打磨机构的数量可以根据需要设置，采用不同类型或规格的磨头。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更易于理解，提供部分较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明提出的智能喷涂装置一种实施方式的结构示意图。

附图标记：1、喷枪；2、第二导杆；3、分割器；4、打磨机构；5、第五驱动机构；6、第一导杆；7、第三驱动机构；8、导轨；10、料卷；11、料卷轴；12、第一驱动机构；13、第二驱动机构；14、第四驱动机构；20、收卷机构；21、收卷轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示的智能喷涂装置，包括喷枪1、支架和控制器，支架包括相互活动连接的第一导杆6和第二导杆2，第一导杆6竖直安装并固定，第一导杆6为两根，第二导杆2通过第一驱动机构12与第一导杆6连接，第二导杆2在第一驱动机构12的带动下可沿第一导杆6运动，第二导杆2水平安装，第二导杆2有一根以上，第二导杆2的数量可根据需要配置，第二导杆2与第一导杆6相互垂直，第一驱动机构12包括直线电机，喷枪1通过第二驱动机构13与第二导杆2连接，第二驱动机构13包括气缸和直线电机，直线电机用于带动喷枪1沿第二导杆2运动，气缸用于驱动喷枪1沿喷枪的喷射方向移动，喷枪1、第一驱动机构12与第二驱动机构13均与控制器(图中未示出)连接；还包括方形非封闭式壳体，喷枪1和支架均设于该非封闭式壳体之内，喷枪1可采用电动式喷枪或气动式喷枪，电动式喷枪可采用如中国发明专利CN111451023A中公开的一种自动喷枪，气动式喷枪可采用如中国发明专利CN103100500A中公开的一种气动喷枪，控制器固定于壳体上，该非封闭式壳体具有一开放端；还包括遮蔽机构，该遮蔽机构设于壳体的开放端，遮蔽机构包括料卷10、导轨8和收卷机构20，导轨8水平设置，导轨8为两根，两根导轨8分别设置于开放端的上部和下部，收卷机构20具有相互连接的第一致动器和收卷轴21，收卷轴21竖直设置，第一致动器包括电动机，收卷机构20通过第三驱动机构7与导轨8连接，收卷机构20在第三驱动机构7的带动下可沿导轨8运动，第三驱动机构7包括伸缩器，收卷轴21上具有卡扣件，卡扣件用于固定遮蔽纸端部，根据工件待喷涂部位的位置和面积确定遮蔽纸上所需修剪的喷涂区域，遮蔽纸为耐水耐油纸，遮蔽纸包含静电膜，静电膜用于与工件表面接触，静电膜可使遮蔽纸贴附于工件表面，由于采用了静电膜，遮蔽纸又是由料卷10和收卷机构20固定，通常无需再用胶带固定遮蔽纸，待喷涂工件固定后，遮蔽机构可独立完成对待喷涂工件的遮蔽操作；料卷10具有相互连接的第二致动器和料卷10轴，第二致动器包括电动机，料卷10轴竖直设置，遮蔽机构还包括分割器3，分割器3为电动式分割器3，分割器3包括由电机驱动的刀片，分割器3通过第四驱动机构14与第二导杆2连接，第四驱动机构14包括气缸和直线电机，分割器3在直线电机的带动下可沿第二导杆2运动，分割器3用于割断遮蔽纸和在遮蔽纸上切割出所需的喷涂区域，当收卷轴21上接收了足够多的遮蔽纸时，需要拆下收卷轴21并清除遮蔽纸，可利用分割器3割断遮蔽纸；还包括图像采集单元(图中未示出)，图像采集单元可设于壳体内、壳体上或壳体上方，图像采集单元与控制器连接，还包括人机交互单元，人机交互单元包括显示器、键盘和通信接口，人机交互单元与控制器连接，人机交互单元可获取并记录图像采集单元采集的图像信息，待喷涂工件的三维形状和尺寸参数可通过人机交互单元输入控制器，待喷涂工件的三维形状可通过图像采集单元采集的图像在控制器通过图像识别程序加工后获得，图像识别程序也可确定工件待喷涂部位的位置和面积，待喷涂工件如果是全面喷涂，则无需遮蔽，如果是部分喷涂，则需要使用遮蔽纸对无需喷涂部位进行遮蔽；还包括打磨机构4，打磨机构4通过第五驱动机构5与第二导杆2连接，第五驱动机构5包括气缸和直线电机，打磨机构4在直线电机的带动下可沿第二导杆2运动，打磨机构4包括电动磨头或气动磨头，第五驱动机构5包括伸缩器。第三驱动机构7、第四驱动机构14、第五驱动机构5、第一致动器和第二致动器均与控制器连接。方形非封闭式壳体可与烤漆房配合使用，对已有烤漆房的改动较小，可将本发明提出的智能喷涂装置安装于烤漆房侧面。

在其他实施方式中，第一导杆可水平设置，而第二导杆竖直设置，可适应不同的加工需求和设备安装场地情况。

在其他实施方式中，喷枪、分割器和打磨机构可同时设于同一第二导杆上，可在第二导杆端部设置停留杆，在喷枪、分割器或打磨机构不使用时，停留杆用于暂时驻留相应部件，可减轻第二导杆的负载。

在其他实施方式中，料卷通过第六驱动机构(图中未示出)与导轨连接，收卷机构通过第三驱动机构与导轨连接，料卷和收卷机构均可沿导轨运动。第六驱动机构与控制器连接，料卷和收卷机构可设置多个，以安装和收纳不同类型的遮蔽纸。

在其他实施方式中，喷枪和打磨机构均包括步进电机，可调节喷射角度和打磨角度，适用于不同形状的工件。

在其他实施方式中，智能喷涂装置还包括激光测距单元，激光测距单元可设置于壳体上或喷枪旁，激光测距单元也可设置于打磨机构旁，激光测距单元与控制器连接，控制器中包含有喷涂程序，激光测距单元用于检测待喷涂工件的位置，喷枪和打磨机构根据激光测距单元采集的信息移动。

在其他实施方式中，智能喷涂装置还包括烤灯，烤灯优选为红外烤灯(图中未示出)，烤灯安装于第二导杆上，烤灯通过第七驱动机构(图中未示出)与第二导杆连接，第七驱动机构与控制器电连接。当喷涂完成后，可按需启动烤灯移动到待喷涂工件附近，对漆面进行烘干，可缩短干燥时间。

在其他实施方式中，控制器中包含有自检程序和安全报警程序，自检程序用于智能喷涂装置的状态检测，开始喷涂工作前，先通过自检程序确认设备状态；安全报警程序用于警示设备使用中的非正常状态，如果根据图像采集单元采集的图像信息确定待喷涂工件附近有其他物体影响喷涂操作，或者喷枪、遮蔽机构、打磨机构、烤灯和各个驱动机构出现故障，控制器可向人机交互单元输出警示信息。

智能喷涂装置的使用方法为，将待喷涂工件放置或固定于智能喷涂装置前，如果是汽车部件，可通过夹具固定，如果是汽车车身需要喷涂，那么可将汽车放置于智能喷涂装置前，或将汽车车身需要喷涂部位的部件拆下，再通过夹具固定，人机交互单元接收待喷涂工件信息，然后通过图像采集单元采集待喷涂工件的图像并传输给控制器，确认待喷涂工件与接收到的喷涂工件信息是否一致，若一致则确定是否需要遮蔽及待喷涂区域，若不一致，则暂停作业并输出提示信息，若需要遮蔽，则输出控制指令启动遮蔽机构，遮蔽机构输出遮蔽纸，根据需要，收卷机构可适当移动以调整遮蔽纸面积，实现对待喷涂工件的有效遮蔽，然后分割器运行并切割出喷涂区域，收卷机构连接的第三驱动机构驱动收卷机构向前伸出并靠近待喷涂工件，若不需要遮蔽，收卷机构向料卷移动，靠近料卷，收卷轴在第一致动器驱动下转动，进而遮蔽纸被收卷机构收纳，或者料卷轴在第二致动器驱动下转动，进而遮蔽纸被料卷收纳；图像采集单元采集工作区域图像，确认可进行喷涂作业的情况下，控制器发送指令，根据喷涂程序规划路径，第一驱动机构带动第二导杆在第一导杆上运动，第二驱动机构带动喷枪在第二导杆上运动，实现喷枪按照规划路径运动，控制器输出控制指令给喷枪，喷枪执行喷涂指令，喷涂指令包括喷涂流量控制、喷射角度和喷射距离，对待喷涂工件进行喷涂；喷涂完成后，对工作区进行通风干燥、红外烤灯加热干燥或热风干燥，等待已喷涂区域干燥，干燥后控制器输出指令，启动打磨机构进行打磨作业，打磨作业中可根据需要切换不同规格或类型的磨头。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.智能喷涂装置，其特征在于，包括喷枪、支架、控制器、图像采集单元和遮蔽机构，所述控制器中包含有用于智能喷涂装置状态检测的自检程序和用于警示设备使用中的非正常状态的安全报警程序，所述支架包括相互活动连接的第一导杆和第二导杆，所述第二导杆通过第一驱动机构与所述第一导杆连接，所述喷枪通过第二驱动机构与所述第二导杆连接，所述喷枪、所述图像采集单元、所述第一驱动机构与所述第二驱动机构均与所述控制器连接；所述遮蔽机构包括料卷、导轨和收卷机构，所述遮蔽机构用于遮蔽不需要喷涂的区域，所述料卷用于安装和输出遮蔽纸，所述收卷机构用于接收遮蔽纸，所述收卷机构通过第三驱动机构与所述导轨连接，所述遮蔽机构还包括分割器，所述分割器用于切割由料卷和收卷机构固定并展开的遮蔽纸；还包括非封闭式壳体，所述喷枪和所述支架均设于该非封闭式壳体之内，该非封闭式壳体具有开放端；所述遮蔽机构设于所述开放端。

2.根据权利要求1所述的智能喷涂装置，还包括人机交互单元，所述人机交互单元与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的智能喷涂装置，所述收卷机构具有相互连接的第一致动器和收卷轴。

4.根据权利要求1所述的智能喷涂装置，所述料卷具有相互连接的第二致动器和料卷轴。

5.根据权利要求1所述的智能喷涂装置，所述分割器通过第四驱动机构与第二导杆连接。

6.根据权利要求1-5之一所述的智能喷涂装置，还包括打磨机构，所述打磨机构通过第五驱动机构与第二导杆连接。

7.根据权利要求6所述的智能喷涂装置，所述打磨机构包括电动磨头或气动磨头，所述第五驱动机构包括伸缩器。

8.根据权利要求1-5之一所述的智能喷涂装置，所述第三驱动机构包括伸缩器。

9.智能喷涂装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1至8任一项所述的智能喷涂装置，包括以下步骤：

先通过自检程序确认设备状态，通过图像采集单元采集待喷涂工件的图像并传输给控制器；

若需要遮蔽，则输出控制指令启动遮蔽机构，所述遮蔽机构输出遮蔽纸，然后分割器运行并切割出喷涂区域；若不需要遮蔽，收卷机构向料卷移动，所述图像采集单元采集工作区域图像；

控制器发送指令，根据喷涂程序规划路径，第一驱动机构带动第二导杆在第一导杆上运动，第二驱动机构带动喷枪在第二导杆上运动，喷枪按照规划路径运动；

控制器输出控制指令给喷枪，所述喷枪执行喷涂指令，对待喷涂工件进行喷涂；

等待已喷涂区域干燥，干燥后控制器输出指令，启动打磨机构进行打磨作业。

10.根据权利要求9所述的智能喷涂装置的控制方法，还包括人机交互单元接收待喷涂工件信息，确认待喷涂工件与接收到的喷涂工件信息是否一致，若一致则确定是否需要遮蔽及待喷涂区域，若不一致，则暂停作业并输出提示信息。

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