CN115350834A - 锻造视觉协同喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造喷涂控制技术领域，公开了一种锻造视觉协同喷涂方法。本发明公开的锻造视觉协同喷涂方法，包括如下步骤：建立锻造喷涂系统的运行坐标系；在锻造喷涂系统中输入当前喷涂锻件的相关信息和三维模型，根据相关信息和三维模型确定喷涂方案；在锻造喷涂系统上设置视觉成像仪器，通过视觉成像仪器检测锻件，确定出锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，根据锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中；按照三维模型上确定的喷涂方案对锻件进行喷涂。该锻造视觉协同喷涂方法既能有效提高喷涂效率，又能保证喷涂质量。

Description

锻造视觉协同喷涂方法
技术领域
本发明属于锻造喷涂控制技术领域，具体涉及一种锻造视觉协同喷涂方法。
背景技术
大型锻件每次进炉加热前，尤其是典型的异形复杂高端产品，为有效提升锻件的性能参数，在锻件表面要进行涂料的涂覆处理，起到润滑、保温、高温防氧化的作用，以实现良好温度条件下获得大变形量，且达到再结晶细化晶粒效果，进而有效保证产品性能，减少锻造火次，提高锻造效率，降低锻造成本。
目前，大型锻件涂料的表面涂覆多靠人工凭借简易工具完成，特别是大型异形复杂锻件，不同尺寸不同形状的喷涂作业需要不同方法进行，这种操作方式效率较低，工人劳动强度高，安全性低，操作过程十分繁琐耗时，准确性和均匀稳定性不高，特别是在每火次锻造后的大型锻件，温度较高，工人无法靠近，难以开展涂料的涂覆作业，其喷涂控制自动化、智能化程度相对较低，喷涂的质量难以把控并且存在一定的安全隐患。
虽然在目前实现锻造的自动喷涂较为容易，但是如何在自动化喷涂中，如何保证喷涂质量仍然是亟待解决的难题。虽然目前在锻件锻造过程中的自动喷涂较为罕见，难以找可供参考的资料，但是在其他技术领域，自动喷涂已经有较为广泛的运用。
公开号为CN112934541A的专利申请公开了一种基于视觉3D重建的自动喷涂装置及方法，其用于传输带上的钢结构构件的自动喷涂，通过位置传感器进行纵向定位，通过相机和位置传感器的数据进行3D模型的计算，确定喷涂方案，喷涂机械臂完成构件的喷涂作业。此外，还建立了数据库模块，用于存储若干喷涂构件的3D点云模型模版、喷涂工艺参数。通过此类视觉协同方式可以提高喷涂的准确性，从而提高喷涂质量。
不过，在采用视觉协同喷涂方法进行喷涂锻件时，自动喷涂没有人工喷涂灵活，通常都是按照既定的路线进行喷涂，仍然存在部分区域喷涂不到位的问题，经过统计发现喷涂不到位的区域往往出现在锻件的异形区域，而常规区域则通常不会出现喷涂质量问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锻造视觉协同喷涂方法，有效提高喷涂质量。
本发明公开的锻造视觉协同喷涂方法，包括如下步骤：
建立锻造喷涂系统的运行坐标系；
在锻造喷涂系统中输入当前喷涂锻件的相关信息和三维模型，根据相关信息和三维模型确定喷涂方案，在确定喷涂方案时，根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分为若干子区域，所述子区域包含常规区域和异形区域，先确定出异形区域的喷涂路线后，依据异形区域的喷涂路线确定出常规区域的喷涂线路；
在锻造喷涂系统上设置视觉成像仪器，通过视觉成像仪器检测锻件，确定出锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，根据锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中；
按照三维模型上确定的喷涂方案对锻件进行喷涂。
优选地，在具有长轴的异形区域中，以异形区域的长轴走向作为异形区域的喷涂路线的走向，使常规区域的喷涂路线的走向与异形区域的喷涂路线的走向一致。
优选地，所述锻造喷涂系统中配备有至少两种喷涂材料，在确定喷涂方案时，确定选用的喷涂材料。
优选地，所述锻造喷涂系统上与喷嘴并列设置有第一激光检测仪和第二激光检测仪，所述第一激光检测仪位于喷嘴的运动方向的前方，所述第二激光检测仪位于喷嘴的运动方向的后方；
在锻造喷涂系统对锻件进行喷涂时，通过锻件同一位置上第一激光检测仪和第二激光检测仪的测距差值计算出喷涂的涂层厚度，通过调整喷嘴出料速度或者喷嘴的移动速度实时调整涂层厚度。
优选地，在三维模型中选取至少3个不在一条直线上的特征点，通过视觉成像仪器检测锻件，在锻件上确定出对应的特征点位置，通过锻件上的特征点与三维模型上的特征点的匹配，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中，以确定出锻造喷涂系统与锻件的相对位置。
优选地，创建信息库，记录三维模型和对应的喷涂方案；
在根据三维模型确定喷涂方案时，将当前喷涂锻件的三维模型与信息库中记录的三维模型进行对比，查找信息库中相同或者相似的三维模型，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改。
优选地，在信息库中记录子区域喷涂方案，子区域喷涂方案包括异形区域的喷涂方案、异形区域与常规区域衔接的喷涂方案以及异形区域与异常区域之间衔接的喷涂方案；
根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分出子区域后，将当前划分出的子区域与信息库记录的子区域喷涂方案进行对比，查找信息库中相同或者相似的子区域，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改。
优选地，所述锻造喷涂系统，包括喷涂单元、调整单元、供料单元、底座和控制单元，所述喷涂单元通过调整单元设置于底座上，所述喷涂单元通过管道与供料单元相连接，所述调整单元包括位置调整机构和角度调整机构，所述喷涂单元通过角度调整机构连接于位置调整机构上，所述位置调整机构包括水平纵向调整机构、水平横向调整机构以及竖向调整机构，所述水平纵向调整机构、水平横向调整机构、竖向调整机构、角度调整机构以及喷涂单元均与控制单元相连接。
优选地，所述底座为固定底座，所述水平横向调整机构为沿水平横向布置的第一伸缩杆，所述竖向调整机构为沿竖向布置的第二伸缩杆，所述水平纵向调整机构为沿水平纵向布置的第三伸缩杆，所述第一伸缩杆连接于固定底座上，所述第二伸缩杆连接于第一伸缩杆上，所述第三伸缩杆连接于第二伸缩杆上。
优选地，所述底座为活动底座，所述活动底座下方沿水平纵向设置有轨道，所述活动底座通过行走驱动机构架设于轨道上形成水平纵向调整机构，所述水平横向调整机构包括沿水平横向设置的第四伸缩杆和第六伸缩杆，所述竖向调整机构为沿竖向布置的第五伸缩杆，所述第四伸缩杆连接于活动底座上，所述第五伸缩杆连接于第四伸缩杆上，所述第六伸缩杆连接于第五伸缩杆上，所述喷涂单元通过角度调整机构连接于第六伸缩杆上。
本发明的有益效果是：该锻造视觉协同喷涂方法在三维模型上设计喷涂方案时，并非直接进行整体规划，而是将喷涂锻件划分为若干子区域，划分出常规区域和异形区域，先确定出异形区域的喷涂路线后，再依据异形区域的喷涂路线确定出常规区域的喷涂线路，最大限度地确保异形区域的喷涂质量，同时兼顾整体的喷涂效率。
附图说明
图1是本申请的运用于模锻的示意图；
图2是图1的锻造喷涂系统的示意图；
图3是图2的喷涂单元示意图；
图4是图2的供料单元示意图；
图5是本申请运用于自由锻的示意图；
图6是图5的锻造喷涂系统的示意图；
图7是图5的锻造喷涂系统收起的示意图。
附图标记：喷涂单元1，直集管101，喷嘴102，弧形集管103，调整单元2，第一伸缩杆201，第二伸缩杆202，第三伸缩杆203，角度调整机构204，旋转机构205，第四伸缩杆206，第五伸缩杆207，第六伸缩杆208，供料单元3，空气压缩机301，控制阀组302，供粉机303，高温保护罩304，涂料储罐305，底座4，固定底座401，活动底座402，轨道403，控制单元5，人机界面501，锻造压机6，锻件7，操作机8，旋转钳口801，红外成像仪9，第一激光检测仪1001，第二激光检测仪1002。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明。
本发明公开的锻造喷涂系统，包括喷涂单元1、调整单元2、供料单元3、底座4和控制单元5，所述喷涂单元1通过调整单元2设置于底座4上，所述喷涂单元1通过管道与供料单元3相连接，所述调整单元2包括位置调整机构和角度调整机构204，所述喷涂单元1通过角度调整机构204连接于位置调整机构上，所述位置调整机构包括水平纵向调整机构、水平横向调整机构以及竖向调整机构，所述水平纵向调整机构、水平横向调整机构、竖向调整机构、角度调整机构204以及喷涂单元1均与控制单元5相连接。
其中，喷涂单元1用于将涂料喷涂至锻件7上，其通常包括有喷嘴102，若含有多个喷嘴102，则设置集管，所述集管和喷嘴102由连接件固定，所述连接件可为螺栓把合或螺纹连接，喷嘴102根据工件情况进行整体更换，也可以单独更换喷嘴102，所述集管上设有N（N≥1）个喷嘴102，供料单元3用于提供喷涂的涂料，具体可以包含涂料储罐305、空气压缩机301、控制阀组302、供粉机303、高温保护罩304等组成等。控制单元5用于控制调整单元2和供料单元3，进而控制整个喷涂的进行，具体可以采用计算机、PLC以及单片机等，通常控制单元5还配备有人机界面501、热成像显示器等，以便于进行人机交互，通信协议采用常用的TCP/IP通讯协议即可。
使用该锻造喷涂系统进行喷涂时，控制单元5通过控制喷涂单元1控制喷涂的启动和停止，还可以控制喷涂的流量和喷涂的宽度；控制单元5通过控制位置调整机构调整喷涂单元1的位置，因为控制位置调整机构包含水平纵向调整机构、水平横向调整机构以及竖向调整机构，因而可以在限定范围内，将喷涂单元1移动至空间的任意位置，保证喷涂的全面性。控制单元5通过控制角度调整机构204控制喷嘴102的喷涂角度，从而使喷涂单元1的喷嘴102垂直于锻件7的表面，保证喷涂质量，适用于具有异形区域的锻件7。角度调整机构204可以采用单个旋转轴的转动结构，也可以采用多个旋转轴的万向调节结构，动力可以采用步进电机、伺服电机等可以实现精确控制的现有动力元件。控制单元5通过控制阀组302还可以控制喷涂的流量，进而可以实现喷涂厚度的控制。
该锻造喷涂系统可以用于模锻中，也可以用于自由锻中，但是模锻和自由锻的具体结构会有所调整。
如图1-图4所示的实施例中，当锻造喷涂系统运用于模锻时，所述底座4为固定底座401，所述水平横向调整机构为沿水平横向布置的第一伸缩杆201，所述竖向调整机构为沿竖向布置的第二伸缩杆202，所述水平纵向调整机构为沿水平纵向布置的第三伸缩杆203，所述第一伸缩杆201连接于固定底座401上，所述第二伸缩杆202连接于第一伸缩杆201上，所述第三伸缩杆203连接于第二伸缩杆202上。
锻件7位于锻造压机6上，使用时，控制单元5通过控制第一伸缩杆201将喷涂单元1调整至锻件7的边缘处，通过控制第三伸缩杆203将喷涂单元1调整至锻件7的喷涂纵向起始线，通常为锻件7的边缘线，通过第二伸缩杆202将喷涂单元1调整至适宜高度；
控制单元5控制第一伸缩杆201继续前伸，当到达锻件7后，控制喷涂单元1启动喷涂，直至喷涂单元1运行至锻件7边缘，完成第一道次喷涂；
控制第三伸缩杆203伸出一道次喷涂的宽度，第一伸缩杆201再次运行进行第二道次的喷涂；
重复多道次喷涂，直至当前锻件7喷涂完成。
如图5-图7所示的实施例中，当锻造喷涂系统运用于自由锻时，所述底座4为活动底座402，所述活动底座402下方沿水平纵向设置有轨道403，所述活动底座402通过行走驱动机构架设于轨道403上形成水平纵向调整机构，所述水平横向调整机构包括沿水平横向设置的第四伸缩杆206和第六伸缩杆208，所述竖向调整机构为沿竖向布置的第五伸缩杆207，所述第四伸缩杆206连接于活动底座402上，所述第五伸缩杆207连接于第四伸缩杆206上，所述第六伸缩杆208连接于第五伸缩杆207上，所述喷涂单元1通过角度调整机构204连接于第六伸缩杆208上。
锻件7位于锻造压机6和操作机8上，使用时，控制单元5控制活动底座402移动至喷涂起始点，控制第五伸缩杆207将喷涂单元1调整至与锻件7的中心线平齐，控制第四伸缩杆206和第六伸缩杆208将喷涂单元1调整至与锻件7适宜距离；
控制单元5控制喷涂单元1开始喷涂，同时控制活动底座402沿轨道403移动，直至喷涂单元1运行至锻件7端部边缘，当前道次喷涂完成；
通过锻造的操作机8钳口夹持并旋转锻件7，旋转角度小于或等于单道次喷涂宽度的圆心角度，进行下一道次喷涂；
重复旋转并喷涂锻件7，直至喷涂的道次与单次旋转角度的乘积大于或者等于360°，当前锻件7喷涂完成。
操作机8是自由锻自带的设备，用于在锻造过程中调整锻件7，操作机8包括旋转钳口801、旋转编码器、液压马达和行走检测仪，旋转钳口801夹持锻件7，旋转编码器位于旋转钳口801上用于实时记录当前钳口的旋转角度，液压马达通过液压油的进出来推动操作车轮的直线运动，行走检测仪为位移传感器或旋转编码器，位移传感器设于操作机8车体上，旋转编码器设于操作机8车轮上用于实时记录操作车当前的位置。旋转编码器和行走检测仪均与控制单元5电信号连接。
前面提到，喷涂单元1可以由集管和喷嘴102组成，集管的形态可以根据锻件7进行调整，模锻时，可以采用直集管101，自由锻时，可以采用弧形集管103，所述喷嘴102均匀排列设置于直集管101或者弧形集管103上，从而可以在提高单道次喷涂宽度的同时，保证喷涂的均匀性。
上述第一伸缩杆201、第二伸缩杆202、第三伸缩杆203、第四伸缩杆206、第五伸缩杆207、第六伸缩杆208均可以是电动推杆、气动推杆、液压推杆、齿条伸缩杆等，电动推杆和齿条伸缩杆可以采用步进电机驱动。伸缩杆还可以配置编码器用于检测伸缩量，确保准确性，若采用电动推杆可以配置步进电机保证调整的精度。在上述配备有轨道403的实施方式中，为了保证轨道403的精度，所述轨道403为齿轨，所述行走驱动机构上连接有齿轮，所述齿轮与齿轨相啮合。齿轨在普通轨道403的基础上带有齿条，行走驱动机构可以采用减速电机等设备，通过齿轮与齿轨啮合，可以防止打滑，确保调整精度。此外，也可以设置行走检测仪，保证活动底座402的运行精度，行走检测仪可以为位移传感器或旋转编码器，位移传感器设于活动底座402上，旋转编码器则设于行走的减速电机上。
为了防止锻造喷涂系统影响锻造过程，在所述底座4与水平横向调整机构之间设置有旋转机构205。在锻造时，通过旋转机构205将底座4上的调整单元2和喷涂单元1等结构移出锻造区域，如图7所示，即为通过旋转机构205收起喷涂系统的示意图。在喷涂时，则通过旋转机构205将其移回。旋转机构205内可以设置推力轴承等结构，降低磨损，同时可采用步进电机驱动，保证旋转的精度。
要实现自动喷涂，锻件7的边界确定是必不可少的，具体可以设置相应的视觉协同单位，通过自动视觉测量，获取锻件7的边界，甚至是锻件7的形状，在本申请的优选实施例中，所述喷涂单元1上与喷嘴102并列设置有激光检测仪，所述激光检测仪与控制单元5相连接。激光检测仪是采用激光测距的原理，可以检测喷嘴102是否运行到了锻件7范围或者超出锻件7范围，当激光检测仪测得喷嘴102到达锻件7范围，即可自动开始喷涂，当喷嘴102超出锻件7范围，即可自动停止喷涂。
实现锻件7的自动喷涂，取代人力喷涂实际并不复杂，但是，如何保证喷涂的质量、确保喷涂达到标准要求存在难点。为此，本申请还提供一种锻造视觉协同喷涂方法，包括如下步骤：
建立锻造喷涂系统的运行坐标系；
在锻造喷涂系统中输入当前喷涂锻件的相关信息和三维模型，根据相关信息和三维模型确定喷涂方案，在确定喷涂方案时，根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分为若干子区域，所述子区域包含常规区域和异形区域，先确定出异形区域的喷涂路线后，依据异形区域的喷涂路线确定出常规区域的喷涂线路；
在锻造喷涂系统上设置视觉成像仪器，通过视觉成像仪器检测锻件，确定出锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，根据锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中；
按照三维模型上确定的喷涂方案对锻件进行喷涂。
锻件7在锻造前通常都进行了三维建模，因此，可以将三维模型直接输入到锻造喷涂系统用于确定喷涂方案，需要注意模型的摆放需要与实际的锻件7摆放方式一致，喷涂方案可以包含确定喷涂材料、喷涂流量、喷涂速度、涂层的厚度以及喷涂路线等等。其中，喷涂路线的确定尤为重要，本申请在规划喷涂路线时，根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分为若干子区域，子区域的划分根据锻件本身的形状确定，其考虑核心是便于规划喷涂方案。例如，包含主杆和分支的锻件，可以将主杆和各个分支分别分为子区域，又如具有中部槽型结构和周边平板结构的锻件可以将中部槽型结构和周边平面结构分别划分为子区域。这些子区域包含常规区域和异形区域，常规区域是指平滑的平面或者弧面等简单的表面，这些区域只要喷涂到位，通常不易出现喷涂质量问题，而异形区域则是指具有突出结构、凹陷结构或者更为复杂结构的区域，这些区域容易出现质量问题。先确定出异形区域的喷涂路线后，再依据异形区域的喷涂路线确定出常规区域的喷涂线路。因为要考虑喷涂质量和喷涂效率，减少调整单元2的动作，异形区域的最佳喷涂路线往往只有少量的一种或者两种，而常规区域则多是无论从哪个位置进入都能够较为准确高效的完成喷涂。因此优先确定了异形区域的喷涂路线，不但可以更好地提高异形区域的喷涂效率和喷涂质量，而对于常规区域的喷涂影响并不大，因而总体而言，可以较大幅度地提高喷涂质量和效率。注意这里先规划异形区域的喷涂路线再确定出常规区域的喷涂线路，并非是指将异形区域和常规区域的喷涂路线独立开来，在最终确定喷涂线路时，还要注意各子区域喷涂线路的最佳衔接方式，异形区域和常规区域是可以同时进行喷涂的。
通常的锻造喷涂系统仅配备一种喷涂材料，但是在本申请的优选实施例中，所述锻造喷涂系统中配备有至少两种喷涂材料，在确定喷涂方案时，确定选用的喷涂材料。多数情况下，喷涂材料的种类不下于3种，分别存放于不同的涂料储罐305中，锻造喷涂系统根据锻件7的温度、材料等信息自动选择合适的涂料品种。视觉成像仪器可以采用现有的各种光学测量仪器，例如，量测摄影机、红外成像仪等，通过视觉成像仪器可以测量出锻件7在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，将三维建模匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中，之所以不利用视觉成像仪器的测量结果直接建模，放入运行坐标系，是因为利用视觉成像仪器建模对于精确度要求较高，实现难度相对较大，而将已有的三维模型匹配到视觉成像仪器的测量结果中，则要容易得多。在将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系后，即可根据事先确定的喷涂方案对锻件7进行喷涂。
异形区域的喷涂路线需根据具体的异形区域确定。在锻造中，最为常见的异形区域为长形的凹槽结构和凸出结构，如长槽和加劲肋，对于在这类具有长轴的异形区域中，在规划路线时，以异形区域的长轴走向作为异形区域的喷涂路线的走向，使常规区域的喷涂路线的走向与异形区域的喷涂路线的走向一致，以此作为走向，有利于异形区域与常规区域路线的衔接，同时可以提高异形区域的喷涂效率和喷涂的均匀性。对于凸出的圆柱形结构，则可以以其周向作为喷涂路线，注意配合前文所述的角度调整机构204对于喷涂单元1的角度控制，可以进一步有效保证喷涂质量。
在喷涂方案中，通常喷涂材料、喷嘴102的选择等都是较为容易的，但是如何确定涂层的厚度与喷涂方案规划一致是较为重要的一环，涂层厚度是控制难度相对较大，并且对涂层影响也较大的因素，为此，在本申请的优选实施方式中，所述锻造喷涂系统上与喷嘴102并列设置有第一激光检测仪1001和第二激光检测仪1002，所述第一激光检测仪1001位于喷嘴102的运动方向的前方，所述第二激光检测仪1002位于喷嘴102的运动方向的后方；在锻造喷涂系统对锻件7进行喷涂时，通过锻件7同一位置上第一激光检测仪1001和第二激光检测仪1002的测距差值计算出喷涂的涂层厚度，通过调整喷嘴102出料速度或者喷嘴102的移动速度实时调整涂层厚度。第一激光检测仪1001位于喷嘴102的运动方向的前方，可以测量喷涂单元1与未喷涂涂层的锻件7的距离，第二激光检测仪1002位于喷嘴102的运动方向的后方，可以测量喷涂单元1与喷涂了涂层的锻件7的距离，两者的差值即为涂层的厚度，获得涂层厚度后，可确定是否达到要求，若未达到要求即可通过调整喷嘴102出料速度或者喷嘴102的移动速度实时调整涂层厚度。第一激光检测仪1001和第二激光检测仪1002同时可以兼顾前文所述的功能，检测喷涂单元1是否还在锻件7范围内，以更为准确地控制喷涂的启停。
在利用视觉成像仪器成像实现高精确度的成像实际是较为困难的，这就为三维模型的匹配造成了困难，为此，在本申请的优选实施例中，在三维模型中选取至少3个不在一条直线上的特征点，通过视觉成像仪器检测锻件7，在锻件7上确定出对应的特征点位置，通过锻件7上的特征点与三维模型上的特征点的匹配，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中，以确定出锻造喷涂系统与锻件7的相对位置。3个不在一条直线上的点即可确定物体的空间位置，因此，选取3个以上的特征点，注意特征点的选择需要在锻件7和三维模型上较为明显，且易于被视觉成像仪器检测，只要保证这些特征点的准确性，即可保证三维模型匹配的准确性，进而提高喷涂定位的准确性。
在确定喷涂方案时，可以现场根据锻件7的情况进行规划，不过相对耗时，因而，在本申请的优选实施例中，创建信息库，记录三维模型和对应的喷涂方案；在根据三维模型确定喷涂方案时，将当前喷涂锻件7的三维模型与信息库中记录的三维模型进行对比，查找信息库中相同或者相似的三维模型，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改。如此，增加了系统的学习能力，随着自动喷涂的锻件7越多，记录的喷涂方案也越多，后续则可以更大程度地直接使用或者参考喷涂方案。
整体记录锻件7的喷涂方案实际多数情况下只能在锻造同类产品时才能使用，但是本申请在规划喷涂方案时，是以子区域为单位进行规划的，并重点规划异形区域的喷涂，而异形区域的喷涂正是整个喷涂的难点，为了最大程度上简化这一难点，作为本申请的优选实施方式，在信息库中记录子区域喷涂方案，子区域喷涂方案包括异形区域的喷涂方案、异形区域与常规区域衔接的喷涂方案以及异形区域与异常区域之间衔接的喷涂方案；根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分出子区域后，将当前划分出的子区域与信息库记录的子区域喷涂方案进行对比，查找信息库中相同或者相似的子区域，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改。除了特殊的异形区域，实际多数的异形区域并不罕见，例如突出的加强肋、槽型结构等。因此，一旦将一个异形区域的喷涂方案存储起来，其在后续可提供参考的机会比整体锻件的喷涂方案要大的多，除了异形区域的自身喷涂方案外，还有异形区域与常规区域衔接的喷涂方案以及异形区域与异常区域之间衔接的喷涂方案都要储存起来，以供后续使用。在后续划分出子区域后，即可查找信息库中相同或者相似的子区域，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改，可以大幅节约喷涂方案规划时间。
除了最大限度的提高喷涂过程控制，为保证喷涂质量，还可以对喷涂进行自动检测，对检测不合格区域进行重新喷涂，从而确保喷涂质量。由于锻件7喷涂具有显著的隔热效果，利用这一特性，在本申请的锻造喷涂方法中，包含如下步骤：
通过红外成像仪9检测锻件7，生成锻件7初始热图像；
通过锻造喷涂系统对锻件7进行喷涂后，在保持红外成像仪9布置不变的情况下检测锻件7，生成锻件7喷涂后热图像；
将初始热图像和喷涂后热图像进行对比，比较出温度差值；
设定合格温度差值，将温度差值小于合格温度差值的锻件区域确定为涂层不达标区域；
通过锻造喷涂系统对涂层不达标区域进行再次喷涂。
本方法主要适用于处于高温状态下的锻件7，在锻件7未喷涂涂料前，通过红外成像仪9可以检测出锻件7的热图像，红外成像仪9的具体布置位置可以根据锻件实际情况布置，例如，在图5-图7所示的实施例中，在喷涂设备、操作机8和锻造压机6上分别设置有红外成像仪9。在喷涂涂料后，由于锻造喷涂材料较好的保温效果，可以隔离热量，将初始热图像和喷涂后热图像进行对比可以看到明显的温度差。在同一锻件7上，前后温度差值越大的区域，则证明涂层喷涂越厚，保温效果越好，而前后温度差值越小的区域，则证明涂层喷涂越薄，保温效果越差，设定合格温度差值，将温度差值小于合格温度差值的锻件区域可确定为涂层不达标区域。本申请采用了前后对比计算温度差值的方式，而非采用直接检测喷涂后的锻件各区域，这是因为直接检测喷涂后的锻件各区域由于红外成像仪9布置位置、锻件7的外形角度等因素，热图像中的各个区域呈现的温度值直接对比实际会有一定的误差，而通过全方位多角度的布置和修正是较为困难的，因此，本申请采用了前后对比计算温度差值的方式，在保持红外成像仪9布置不变的情况下生成喷涂前后的锻件热图像，即可较为准确的反应涂层的保温对于锻件7的影响，进而检测涂层是否达标。
为了使锻造喷涂系统能够准确识别到涂层不达标区域，进行二次喷涂，在建立了锻造喷涂系统的运行坐标系的情况下，可以根据红外成像仪9的检测，确定涂层不达标区域在运行坐标系中的位置；利用锻造喷涂系统对运行坐标系中的涂层不达标区域进行再次喷涂。
根据前文记载，在喷涂前，在喷涂控制系统输入当前喷涂锻件7的相关信息和三维模型，根据相关信息和三维模型确定喷涂方案；在锻造喷涂系统上设置红外成像仪9，通过红外成像仪9检测锻件7，确定出锻造喷涂系统与锻件7的相对位置，根据锻件7在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中；按照三维模型上确定的喷涂方案对锻件7进行喷涂。考虑到喷涂方案的不合理很可能是造成部分区域涂层不达标的原因，在确定涂层不达标区域在运行坐标系中的位置后，将涂层不达标区域匹配到三维模型中，针对涂层不达标区域重新进行规划喷涂方案；根据重新规划的喷涂方案对涂层不达标区域进行重新喷涂，如此可以更好的保证二次喷涂后涂层达标。在多次锻造中，确定出偶发性涂层不达标区域和多发性涂层不达标区域；记录多发性涂层不达标区域，根据三维模型确定喷涂方案时，对多发性涂层不达标区域针对性规划喷涂方案并记录有效的喷涂方案。偶发性涂层不达标多是运行故障等偶然原因造成的，而多发性涂层不达标多是喷涂方案规划不合理造成的，前者是难以避免的，而后者则可以针对性规划喷涂方案避免。有效的喷涂方案是指采用后可以实现涂层达标的方案，这些有效的喷涂方案可以记录于前文所述的信息库中，避免后续发生同样的涂层不达标情况。
仅在锻件7喷涂完成后检测，对涂层不达标区域进行补喷，显然是相对繁琐的，最好的方式仍然是在喷涂过程中就最大限度的保证喷涂质量，因此，在本实施方式中结合前文所述的方案，所述锻造喷涂系统上与喷嘴102并列设置有第一激光检测仪1001和第二激光检测仪1002，所述第一激光检测仪1001位于喷嘴102的运动方向的前方，所述第二激光检测仪1002位于喷嘴102的运动方向的后方；在锻造喷涂系统对锻件7进行喷涂时，通过锻件7同一位置上第一激光检测仪1001和第二激光检测仪1002的测距差值计算出喷涂的涂层厚度，通过调整喷嘴102出料速度或者喷嘴102的移动速度实时调整涂层厚度。如此可以降低涂层不达标的可能性，降低再次喷涂的概率，提高喷涂效率。

Claims (10)

1.锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立锻造喷涂系统的运行坐标系；
在锻造喷涂系统中输入当前喷涂锻件的相关信息和三维模型，根据相关信息和三维模型确定喷涂方案，在确定喷涂方案时，根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分为若干子区域，所述子区域包含常规区域和异形区域，先确定出异形区域的喷涂路线后，依据异形区域的喷涂路线确定出常规区域的喷涂线路；
在锻造喷涂系统上设置视觉成像仪器，通过视觉成像仪器检测锻件，确定出锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，根据锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中；
按照三维模型上确定的喷涂方案对锻件进行喷涂。
2.如权利要求1所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于：在具有长轴的异形区域中，以异形区域的长轴走向作为异形区域的喷涂路线的走向，使常规区域的喷涂路线的走向与异形区域的喷涂路线的走向一致。
3.如权利要求1所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于：所述锻造喷涂系统中配备有至少两种喷涂材料，在确定喷涂方案时，确定选用的喷涂材料。
4.如权利要求2所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于：所述锻造喷涂系统上与喷嘴（102）并列设置有第一激光检测仪（1001）和第二激光检测仪（1002），所述第一激光检测仪（1001）位于喷嘴（102）的运动方向的前方，所述第二激光检测仪（1002）位于喷嘴（102）的运动方向的后方；
在锻造喷涂系统对锻件进行喷涂时，通过锻件同一位置上第一激光检测仪（1001）和第二激光检测仪（1002）的测距差值计算出喷涂的涂层厚度，通过调整喷嘴（102）出料速度或者喷嘴（102）的移动速度实时调整涂层厚度。
5.如权利要求1所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于：在三维模型中选取至少3个不在一条直线上的特征点，通过视觉成像仪器检测锻件，在锻件上确定出对应的特征点位置，通过锻件上的特征点与三维模型上的特征点的匹配，将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中，以确定出锻造喷涂系统与锻件的相对位置。
6.如权利要求1所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于：创建信息库，记录三维模型和对应的喷涂方案；
在根据三维模型确定喷涂方案时，将当前喷涂锻件的三维模型与信息库中记录的三维模型进行对比，查找信息库中相同或者相似的三维模型，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改。
7.如权利要求6所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于：在信息库中记录子区域喷涂方案，子区域喷涂方案包括异形区域的喷涂方案、异形区域与常规区域衔接的喷涂方案以及异形区域与异常区域之间衔接的喷涂方案；
根据锻件的外形特征将喷涂锻件划分出子区域后，将当前划分出的子区域与信息库记录的子区域喷涂方案进行对比，查找信息库中相同或者相似的子区域，直接采用信息库中对应的喷涂方案或者在对应的喷涂方案的基础上进行修改。
8.如权利要求1所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于，所述锻造喷涂系统包括喷涂单元（1）、调整单元（2）、供料单元（3）、底座和控制单元（5），所述喷涂单元（1）通过调整单元（2）设置于底座上，所述喷涂单元（1）通过管道与供料单元（3）相连接，所述调整单元（2）包括位置调整机构和角度调整机构（204），所述喷涂单元（1）通过角度调整机构（204）连接于位置调整机构上，所述位置调整机构包括水平纵向调整机构、水平横向调整机构以及竖向调整机构，所述水平纵向调整机构、水平横向调整机构、竖向调整机构、角度调整机构（204）以及喷涂单元（1）均与控制单元（5）相连接。
9.如权利要求8所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于，所述底座为固定底座（401），所述水平横向调整机构为沿水平横向布置的第一伸缩杆（201），所述竖向调整机构为沿竖向布置的第二伸缩杆（202），所述水平纵向调整机构为沿水平纵向布置的第三伸缩杆（203），所述第一伸缩杆（201）连接于固定底座（401）上，所述第二伸缩杆（202）连接于第一伸缩杆（201）上，所述第三伸缩杆（203）连接于第二伸缩杆（202）上。
10.如权利要求8所述的锻造视觉协同喷涂方法，其特征在于，所述底座为活动底座（402），所述活动底座（402）下方沿水平纵向设置有轨道（403），所述活动底座（402）通过行走驱动机构架设于轨道（403）上形成水平纵向调整机构，所述水平横向调整机构包括沿水平横向设置的第四伸缩杆（206）和第六伸缩杆（208），所述竖向调整机构为沿竖向布置的第五伸缩杆（207），所述第四伸缩杆（206）连接于活动底座（402）上，所述第五伸缩杆（207）连接于第四伸缩杆（206）上，所述第六伸缩杆（208）连接于第五伸缩杆（207）杆上，所述喷涂单元（1）通过角度调整机构（204）连接于第六伸缩杆（208）上。
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