CN116714001B - 一种人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆涂装技术领域，具体涉及一种人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站。人工智能控制系统包括桁架机构、机械臂、涂装机构和控制系统；涂装机构通过机械臂在桁架机构上；控制系统包括数据处理模块、第一姿态控制模块、第二姿态控制模块、涂装模块和信息采集模块；数据处理模块分别与第一姿态控制模块、第二姿态控制模块、涂装模块和信息采集模块信号连接。控制方法包括如下步骤：S1：初始化；S2：位姿信息采集；S3：做喷枪的路径规划；S4：控制桁架机构和机械臂带动涂装机构进行移动，涂装机构同步进行喷涂作业。本发明解决了对汽车进行喷漆时会影响人体健康的问题，减少了飞溅的漆雾对环境的污染。

Description

一种人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站

技术领域

本发明涉及车辆涂装技术领域，具体而言，涉及一种人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站。

背景技术

随着经济的发展，社会的进步，国家对环保要求的日益严苛，汽车后市场特别是车辆钣金喷漆行业，面临从业人员短缺和企业排放环保不达标的多重问题。

传统的汽车喷漆是人工作业，劳动强度高，质量把控和材料的有效利用全靠师傅的经验积累，喷漆属于有害工种，职业从业时间长短与身体健康息息相关；喷漆过程中的飞漆逃逸产生的废气，现有的技术方案是依靠喷漆房的新风系统物理过滤完成，其净化效果差，频繁更换过滤体，次生污染严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站，其能够通过人工智能技术配套桁架机构、机械臂及涂装机构进行车辆表面数字化涂装作业，将工人与喷涂环境隔开，保证了喷漆时的人体健康，减少了环境污染。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种人工智能控制系统，用于车辆涂装工作站，其包括桁架机构、机械臂、涂装机构和控制系统；

所述涂装机构通过所述机械臂设置在所述桁架机构上；

所述桁架机构用于带动所述机械臂进行空间内位移，所述机械臂用于带动所述涂装机构进行空间内位移以及调整所述涂装机构的喷枪的喷射角度，所述涂装机构用于向车辆表面进行喷涂；

所述控制系统包括数据处理模块、第一姿态控制模块、第二姿态控制模块、涂装模块和信息采集模块；

所述第一姿态控制模块用于控制所述桁架机构的姿态；

所述第二姿态控制模块用于控制所述机械臂的姿态；

所述涂装模块用于控制所述涂装机构的工作状态；

所述信息采集模块通过机器视觉用于采集车辆的姿态数据信息，以及所述桁架机构、所述机械臂和所述涂装模块的实时姿态信息；

所述数据处理模块分别与所述第一姿态控制模块、所述第二姿态控制模块、所述涂装模块和所述信息采集模块信号连接，能够根据所述信息采集模块的数据向所述第一姿态控制模块、所述第二姿态控制模块和所述涂装模块发送相应的动作指令。

优选的，所述控制系统还包括信息输入模块和存储模块；

所述信息输入模块连接所述存储模块，用于向所述存储模块内输入需要喷涂的目标数据信息；

所述存储模块与所述信息采集模块信号连接，能够接收并存储所述信息采集模块所采集的车辆位姿信息；

所述数据处理模块与所述存储模块信号连接，能够调用所述存储模块内的所述目标数据信息和所述车辆位姿信息，并根据所述目标数据信息和所述车辆位姿信息，规划所述涂装模块的路径，根据所述路径向所述第一姿态控制模块和第二姿态控制模块分配动作指令。

优选的，所述信息采集模块包括视觉相机和多个距离传感器；

所述视觉相机与所述数据处理模块信号连接，用于对车辆进行拍照采集所述车辆的表面信息；

所述距离传感器与所述数据处理模块信号连接，用于对车辆的位置信息，以及桁架机构、机械臂和涂装机构的位姿信息进行采集。

优选的，所述控制系统还包括信息反馈模块；

所述信息反馈模块分别与所述信息采集模块、所述数据处理模块信号连接。

第二方面，本发明还提供了上述任一项一种人工智能控制系统的控制方法，其包括如下步骤：

S1：建立空间直角坐标系（x，y，x），对所述桁架机构、所述机械臂进行初始化处理；

S2：通过信息采集模块对车辆的位姿信息进行采集；

S3：根据所述姿态信息，做所述涂装机构上喷枪的路径规划；

S4：根据所述路径规划，控制所述桁架机构和所述机械臂带动所述涂装机构进行移动，所述涂装机构同步进行喷涂作业。

优选的，在步骤S2中，对车辆的位姿信息进行采集的方法为：

在所述涂装机构上设置视觉相机和传感器，通过所述桁架结构和所述机械臂带动所述涂装机构靠近所述车辆后，绕所述车辆进行拍照和传感器的数据采集。

优选的，在步骤S4中，对所述涂装机构进行作业时，对所述涂装机构进行位置补偿。

优选的，根据所述路径规划中的坐标值变化规律，分配所述桁架机构和所述机械臂的动作指令。

优选的，根据所述轮径规划中的坐标值变化规律，判断所需要喷涂的表面是否为曲面；

当所需要喷涂的表面为平面时，只移动所述桁架机构；

当所需要喷涂的表面为曲面时，所述桁架机构和所述机械臂同时移动。

第三方面，本发明还提供了一种车辆涂装工作站，其包括上述任一项所述的人工智能控制系统，或应用上述任一项所述的控制方法。

本发明提供的人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站，通过控制系统控制桁架机构、机械臂和涂装机构进行智能化喷涂，进而实现具有实时反馈功能的自动化喷涂，从而达到替代人工的作用，解决了对汽车进行喷漆时会影响人体健康的问题，减少了飞溅的漆雾对环境的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的人工智能控制系统的原理图；

图2为本发明实施例提供的人工智能控制系统的原理图；

图3为本发明实施例提供的人工智能控制系统的控制方法流程图；

图4为本发明实施例提供的车辆涂装工作站的立体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的车辆涂装工作站的内部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的车辆涂装工作站的桁架机构的结构示意图；

图7为图6的A处局部放大图；

图8为本发明实施例提供的车辆涂装工作站的机械臂的结构示意图。

附图标记：1-封闭仓；2-仓门；3-控制系统；4-车辆；5-桁架机构；6-机械臂；7-涂装机构；8-立架；9-横架；10-纵架；11-活动架；12-竖向位移结构；13-连接臂；14-涂装臂；15-第一连接件；16-第二连接；17-第三连接件；18-相机；19-网线；20-数据处理模块；21-第一姿态控制模块；22-第二姿态控制模块；23-涂装模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1至图8，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一方面，本发明提供了一种人工智能控制系统，用于对车辆涂装工作站进行人工智能控制。

如图1、图4、图5和图6所示，人工智能控制系统包括桁架机构5、机械臂6、涂装机构7和控制系统3；涂装机构7通过机械臂6设置在桁架机构5上；桁架机构5用于带动机械臂6进行空间内位移，机械臂6用于带动涂装机构7进行空间内位移以及调整涂装机构7的喷枪的喷射角度，涂装机构7用于向车辆4的表面进行喷涂；

控制系统3包括数据处理模块20、第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块、涂装模块23和信息采集模块；第一姿态控制模块21用于控制桁架机构5的姿态；第二姿态控制模块22用于控制机械臂6的姿态；涂装模块23用于控制涂装机构7的工作状态；信息采集模块通过机器视觉用于采集车辆4的姿态数据信息，以及桁架机构5、机械臂6和涂装模块23的实时姿态信息；数据处理模块20分别与第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块22、涂装模块23和信息采集模块信号连接，能够根据信息采集模块的数据向第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块22和涂装模块23发送相应的动作指令。

在本实施例中，第一姿态控制模块21能够控制桁架机构5带动机械臂6进行横向、纵向以及竖直方向上的直线移动；第二姿态控制模块22能够控制机械臂6带动涂装机构7的喷头进行水平方向的横向移动和纵向移动，以及角度的调整，以使得涂装机构7能够进行准确喷涂；涂装控制模块能够控制涂装机构7上的喷枪的喷射速度、喷射时间、喷射流量、喷涂液的选择（即当存储装置内具有多种喷涂液时，能够根据存储模块内的目标数据信息，选择不同的喷涂液，如不同颜色、不同粒度、不同浓稠度等向涂装机构7内进行供应）。

在本实施例中，对车辆4进行涂装时，先对桁架机构5、机械臂6、涂装机构7进行初始化处理，使其归位与零点坐标；当车辆4停驶在桁架机构5内时，信息采集模块中的视觉系统启动，视觉系统的视觉相机18设置在涂装机构7上，数据处理模块20控制第一状态控制模块、第二姿态控制模块22、涂装模块23进行移动，带动视觉相机18对车辆4进行全方位拍照，用于对车辆4的位姿、曲面等信息进行采集；当信息采集完毕后，控制系统3控制桁架机构5、机械臂6和涂装机构7再次进行初始化处理；数据处理模块20根据视觉系统采集的数据信息，对车辆4信息进行三维重建，并根据三维重建信息对桁架机构5、机械臂6和涂装机构7的移动路径进行路径规划，根据规划的路径向第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块22和涂装模块23发送相应的动作指令，以达到精准的自动化喷涂效果。

具体的，在本实施例中，使用人工智能车辆涂装工作站时，根据不同车辆4的车型，以及车主的不同要求，在控制系统3的人机交互界面中输入不同的控制参数，用于控制涂装机构7的喷涂位置、喷涂速度、喷涂厚度、喷涂颜色等参数，以达到最终的涂装效果。

具体的，在本实施例中，涂装机构7的喷涂位置通过桁架机构5的姿态调整来进行粗定位，再通过机械臂6的姿态调整来实现精定位，以达到精确控制喷涂位置的目的。

这样的设置方式，既能够提供对涂装机构7的喷头进行定位时的精准度，又能够对减少机械臂6的动作，从而对精密的机械臂6起到一定的保护作用。

可以理解的是，虽然够通过机械臂6进行粗定位，再通过桁架机构5进行精定位，同样可以实现精准控制喷涂位置的目的。但是，在本实施例中，不采用这样的设置方式，是基于对由精密部件构成的机械臂6的保护，减少机械臂6的动作，减少机械臂6中各部件之间的磨损，从而提高机械臂6的使用寿命。

在本实施例中，数据处理模块20根据规划路径向第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块22和涂装模块23发送动作指令时，先进行动作指令的优先级分配，其中，优先选择第一姿态控制模块21对桁架机构5进行控制，即带动机械臂6进行整体移动，其次选择第二姿态控制模块对机械臂6进行控制，即带动涂装模块23进行整体移动，已完成对规划路径的精准执行。

涂装模块23对涂装机构7进行控制时，涂装机构7的作业状态可以是持续作业，也可以是断续结合的方式进行作业。

在保证涂装质量的前提下，对各机械运动部件做权重优化，以达到延长车辆涂装工作站的使用寿命的目的。如在持续涂装作业的过程中，涂装机构7可以与桁架机构5、机械臂6三者进行同步作业，也可以是在特定路径段中机械臂6不启动，只有涂装机构7与桁架机构5进行作业，还可以是在特定路径段中桁架机构5不启动，只有涂装机构7与机械臂6进行作业。

在断续结合的涂装作业过程中，先启动桁架机构5，通过桁架机构5对涂装机构7进行粗定位，再启动机械臂6，对涂装机构7进行精定位，之后再启动涂装机构7进行喷涂。在喷涂的过程中，优先选择桁架机构5继续根据规划路径进行移动，以使涂装机构7能够进行持续喷涂，根据规划路径，当需要进行大范围移动涂装机构7时，停止涂装机构7的喷涂，桁架机构5对涂装机构7进行粗定位，在取得机械臂6对涂装机构7进行定位，之后在启动涂装机构7进行喷涂。整个过程反复进行，实现断续结合模式下的涂装作业。

在本实施例中，无论是持续涂装作业，还是断续结合模式的涂装作业，其均需要对视觉系统所采集的逐相信息进行分析，根据逐相信息进行涂装机构7的路径规划，达到车辆4精准涂装的效果。

优选的，控制系统3还包括信息输入模块和存储模块；信息输入模块连接存储模块，用于向存储模块内输入需要喷涂的目标数据信息；存储模块与信息采集模块信号连接，能够接收并存储信息采集模块所采集的车辆4的位姿信息；数据处理模块20与存储模块信号连接，能够调用存储模块内的目标数据信息和车辆4的位姿信息，并根据目标数据信息和车辆4的位姿信息，规划涂装模块的路径，向第一姿态控制模块21和第二姿态控制模块22分配动作指令。

信息采集模块采集到的车辆位姿信息后，将车辆的位姿信息输入到存储模块中，数据处理模块根据车辆的位姿信息做涂装机构7的路径规划，以达到精准涂装的效果。

在本实施例中，信息输入模块连接存储模块，用于向存储模块内输入需要喷涂的目标数据信息。

具体的，在本实施例中，控制系统3的输入模块可以是键盘、触摸屏、U盘、鼠标等其中的任意一个或多个，其将车辆4需要喷涂的目标数据信息（包括但不限于图案、文字、颜色等）输入到存储模块内，供数据处理模块20进行调用转换。

数据处理模块20根据存储模块内的目标数据信息与规划路径信息，向第一状态控制模块和第二姿态控制模块22分配移动指令，向涂装模块23发送相应的喷涂指令，使得桁架机构5、机械臂6和涂装机构7能够根据目标数据信息和规划路径进行相互配合，达到车辆4的智能化喷涂。

优选的，信息采集模块包括视觉相机和多个距离传感器；视觉相机与数据处理模块信号连接，用于对车辆进行拍照采集车辆的表面信息；距离传感器与数据处理模块信号连接，用于对车辆的位置信息，以及桁架机构、机械臂和涂装机构的位姿信息进行采集。

在本实施例中，视觉相机采集到的图片信息输入到存储模块后，数据处理模块调用存储模块内的图片信息进行逐相分析，得到车辆的外表面信息；距离传感器采集到的实时距离信息输入到存储模块后，数据处理模块调用存储模块内的实时距离信息，并将实时距离信息与图片信息相结合，得到车辆的位置信息、姿态信息以及更准确的外表面信息，之后通过车辆的位置信息、姿态信息、外表面信息以及目标数据信息，对涂装机构的喷枪移动轨迹做路径规划，并向第一姿态控制模块、第二姿态控制模块分配相应的移动指令，向涂装模块发送相应的喷涂指令，以达到对车辆外表面进行人工智能自动化喷涂。

操作人员只要通过输入模块向存储模块内输入想要喷涂的文字、图案和/或颜色后，即可以开始人工智能自动化喷涂，整个喷涂的过程不需要人工进行操作，简单快捷，准确度高，同时避免了在喷涂的过程中漆雾对人体健康的损害。

优选的，控制系统还包括信息反馈模块；信息反馈模块分别与信息采集模块、数据处理模块信号连接。

信息反馈模块的主要工作为采集桁架机构的位置、机械臂的位置和姿态以及涂装机构的工作状态。

数据处理模块根据信息反馈模块采集到的数据信息，与目标数据信息、规划路径进行比对，以保证喷涂结果的准确性。

第二方面，如图3所示，本发明还提供了上述任一项一种人工智能控制系统的控制方法，其包括如下步骤：

S1：建立空间直角坐标系（x，y，x），对桁架机构、机械臂进行初始化处理；

S2：通过信息采集模块对车辆的位姿信息进行采集；

S3：根据姿态信息，做涂装机构上喷枪的路径规划；

S4：根据路径规划，控制桁架机构和机械臂带动涂装机构进行移动，涂装机构同步进行喷涂作业。

具体的，在本实施例中，数据处理模块或与数据处理模块连接的上位机以桁架机构为基础，建立空间直角坐标系（x，y，x），其中x轴和y轴为水平方向，z轴为竖直方向。

在对桁架机构和机械臂进行初始化处理的方式可以有两种。一种是选定一个空间点为空间直角坐标系的零点（0,0,0），将桁架机构移动到零点位置；另一种是选择桁架机构的此时位置为空间直角坐标系的零点（0,0,0），桁架机构不进行移动。

其中，桁架机构能够带动机械臂进行任意方向的直线移动，机械臂能够带动涂装机构进行任意角度的调节，从而使得喷枪在进行喷涂的时候能够始终保持与车辆的外表面进行法向垂直喷涂作业，保证了喷漆时的速度、距离和角度的准确性。

优选的，在步骤S2中，对车辆的位姿信息进行采集的方法为：

在涂装机构上设置视觉相机和传感器，通过桁架结构和机械臂带动涂装机构靠近车辆后，通过预设程序绕车辆进行拍照和传感器的数据采集。

在本实施例中，建立完空间之间坐标系，桁架机构和机械臂做初始化处理后，桁架机构和机械臂带动涂装模块绕需要涂装的车辆进行移动，视觉相机设置在涂装机构上，通过视觉相机和传感器的配合，确定车辆的位置和轮廓，根据车辆的位置和轮廓建立车辆三维模型，并根据该模型规划喷头的移动路径。

在本实施例中，对姿态信息进行采集时，信息采集模块中的相机18设置在涂装机构7上，控制系统3通过桁架机构5、机械臂6和涂装机构7带动相机18绕车辆4进行移动拍照。

相机18为信息采集模块的视觉系统的主要部件，通过与距离传感器进行配合，能够更为详细的采集车辆4的位置信息和曲面信息，从而保证路径规划的合理性以及喷涂时的精准度。

对车辆进行拍照后的照片输入到存储模块内，数据处理模块对照片进行逐相分析，得出车辆的外表面的形状信息，在结合传感器采集到的车辆位置信息，得到车辆的轮廓信息，最后即可得到车辆的位姿信息，建立车辆模型，规划喷头的移动路径。

优选的，在步骤S4中，对涂装机构进行作业时，对涂装机构进行位置补偿。

视觉相机设置在涂装机构上，能够利用涂装机构在移动时的准确性来增加对车辆位姿信息判断的准确性。

在本实施例中，由于相机18和喷头的结构、形状、尺寸均具有差异，在进行喷涂时，根据视觉系统采集的数据需要进行补偿调整，以满足喷头所需要的距离，从而保证喷涂时的精准度。

优选的，根据路径规划中的坐标值变化规律，分配桁架机构和机械臂的动作指令。

具体的，在本实施例中，根据路径规划的坐标值的变化规律，对桁架结构和机械臂的动作指令进行分配，其中通过桁架机构带动机械臂进行空间移动的方式来对涂装机构的喷头进行粗定位，再通过机械臂带动涂装机构对喷头进行角度调整和精定位，既保证了喷涂的精准度，又能够保证在喷涂时喷头的喷射方向始终与车辆的外表面垂直。

优选的，根据轮径规划中的坐标值变化规律，判断所需要喷涂的表面是否为曲面；当所需要喷涂的表面为平面时，只移动桁架机构；当所需要喷涂的表面为曲面时，桁架机构和机械臂同时移动。

具体的，数据处理模块根据路径规划中坐标值的变化规律，对所需要喷涂的表面形状进行判断，当所需要喷涂的表面为平面时，不需要进行喷头的角度调节，只移动桁架机构即可；当所需要喷涂的表面为曲面时，喷头的喷射角度会发生变化，此时需要桁架机构与机械臂相配合移动。

更具体的，在坐标系（x，y，z）的数值进行变化规律中，当坐标值x、y和z的变化规律均为直线函数时，所喷涂的表面为平面；当坐标值x、y和z中至少有一个数值的变化规律为曲线函数时，对该路径的行进方向上左右两侧的坐标值进行判断，其左右两侧的坐标值变化规律也为曲线函数时，所喷涂的表面为曲面，左右两侧的坐标值变化规律均为直线函数时，所喷涂的表面为平面。

在本发明中，经由数据采集模块对采集到的数据进行信息处理，并将其存入存储模块中，而后数据处理模块在存储模块内进行喷涂建模和轨迹规划，生成人工智能涂装工作站的工作指令。喷涂过程建模是人工智能涂装工作站离线轨迹规划系统重要的组成部分，喷涂模型的好坏直接影响着仿真结果的好坏和准确性。喷涂过程建模是通过剖析涂料流量、雾化气压、喷涂距离、喷涂角度等喷涂参数对喷涂过程的影响，建立图层沉积速率数学模型，结合现场喷涂试验，进行模型参数的辨识，以及自身的检测和修改。

得益于机械臂 6自由度、速度、角度等成熟的控制技术。范围内任何曲面结构，俯仰角，表面凸凹等工件机器人工具坐标都可触及。通过 PAPID 指令控制，工具坐标可以根据工件表面起伏随动，实时垂直于工件表面，对于不同喷涂对象机械臂可以调整位移速度等。

在本实施例中，整个过程中无人工参与，通过机械臂6进行自动化作业。

具体的，车辆4进入桁架机构5下的立体空间内后，关闭仓门2，操作工位于封闭仓1外启动控制系统3，桁架机构5上的动力装置承载机械臂6到达预设位置，机械臂6调整好预设姿态后，先通过信息采集模块对车辆4的位姿信息进行采集；采集完车辆4的位姿信息后，数据处理模块20根据车辆4的位姿信息以及需要喷涂的目标数据信息（即需要喷涂的图案），做出喷头的路径规划，并根据路径规划向第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块和涂装模块23分配相应的动作指令，桁架机构5、机械臂6根据动作指令使涂装机构7移动到位，喷枪启动，喷漆开始。在喷漆的过程中，数据处理模块20根据车辆4的曲面信息，适时调整第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块和涂装模块23，调整调整桁架和机械臂6的姿态，直至遍历所有预喷面。过程结束后，车辆4退出。

在喷涂的过程中，如图2所示，视觉相机18、数据处理模块20、第一姿态控制模块21、第二姿态控制模块和涂装模块23均通过网线19与上位机进行连接，其中数据处理模块20可以为PLC控制器。

可以理解的是，在本发明中提供的人工智能车辆涂装工作站，其可以对车辆4进行涂装，但其不仅仅局限于车辆4，其也可以是对其他设备进行涂装。

第三方面，本发明还提供了一种车辆涂装工作站，其包括上述任一项的人工智能控制系统，或应用上述任一项的控制方法。

本发明提供的人工智能控制系统、车辆涂装工作站，通过控制系统控制桁架机构、机械臂和涂装机构进行智能化喷涂，进而实现具有实时反馈功能的自动化喷涂，从而达到替代人工的作用，解决了对汽车进行喷漆时会影响人体健康的问题，减少了飞溅的漆雾对环境的污染。

具体的，桁架机构5包括固定架和活动架11；固定架用于对活动架11进行支撑，机械臂6设置在活动架11上；活动架11与第一姿态控制模块21连接，能够在第一姿态控制模块21的动作指令下，控制带动机械臂6进行横向、纵向和竖直方向的移动。

具体的，在本实施例中，固定架为人工智能车辆涂装工作站的骨架，用于对活动架11进行支撑，机械臂6设置在活动架11上，活动架11与第一状态控制模块信号连接，在第一状态控制模块的控制下，能够通过活动架11带动机械臂6进行横向、纵向或竖直方向上的直线移动。

优选的，固定架包括立架8、横架9和纵架10；立架8的下端固定设置；纵架10的数量为两根，两根纵架10均设置在立架8的上端，且两根纵架10平行设置；横架9设置在纵架10上，用于将纵架10进行连接。

在本实施例中，固定架通过立架8、横架9和纵架10形成立体空间，使得车辆4能够停止在立体内部，通过涂装机构7进行涂装。

在本实施例中，立架8的下端通过端板固定在地面上，横架9和纵架10均固定设置在立架8的上端。

具体的，在本实施例中，纵架10通过螺栓连接或焊接等方式固定设置在立架8的上端后，再通过横架9将纵架10进行固定连接，从而使得横架9和纵架10共同构成框架结构。

优选的，活动架11包括滑动架、滑动座和竖向位移结构12；滑动架滑动设置在桁架机构5上，能够在桁架机构5上进行纵向移动；滑动座滑动设置在滑动架上，能够在滑动架上进行横向移动；机械臂6通过竖向位移结构12设置在滑动座上，能够带动机械臂6进行竖直方向移动。

在本实施例中，固定架的纵梁上设置有滑轨，滑动架设置在滑轨上，能够在防爆伺服电机的驱动下，在纵梁上进行往复的直线位移，其位移方向为X向；滑动架上也设置有滑轨，滑动座在通过滑轨设置在滑动架上，能够在防爆伺服电机的驱动下，在滑动架上进行往复的直线位移，其位移方向为Y向；在滑动架上设置有竖向位移机构，机械臂6与竖向位移结构12进行转动连接，竖向位移机构能够在防爆伺服电机的驱动下，带动机械臂6进行竖直方向的往复直线位移，其位移方向为Z向，同时，机械臂6与竖向位移结构12之间的转动轴为Z向轴，即机械臂6能够绕Z向进行转动。

在本实施例中，X向、Y向和Z向之间两两相互垂直，使得机械臂6能够在固定架的内部空间内进行行程范围内的任意位置的移动。

具体的，在本实施例中，X向和Y向为水平方向，Z向为竖直方向。

具体的，在本实施例中，第一姿态控制模块21分别与滑动架的动力装置、滑动座的动力装置以及竖向位移结构12之间信号连接，能够根据数据处理器的动作指令，控制滑动架、滑动座和竖向位移结构12进行相应的动作。

在本实施例中，控制系统3设置在桁架机构5的外部。

具体的，在本实施例中，需要通过控制系统3输入对机械臂6、涂装机构7进行控制的参数，需要进行人工操作，因此，将控制系统3设置在桁架机构5的外壁，既能够避免控制系统3收到漆雾的影响，又能够降低漆雾对人体的影响。

优选的，机械臂6包括连接臂13和涂装臂14；连接臂13的一端与桁架机构5转动连接，连接臂13的另一端与涂装臂14的一端转动连接，涂装臂14的另一端与涂装机构7转动连接。

在本实施例中，机械臂6通过三个转动连接，使得机械臂6能够对涂装机构7的喷头进行任意角度的调整，从而使得喷头能够在喷涂的过程中，始终在车辆4表面的任意位置进行法向喷涂，提高了喷涂的效果，同时减少了喷涂时的溅射。

具体的，在本实施例中，设定连接臂13与桁架机构5之间的转动轴向为第一方向，涂装臂14与连接臂13之间的转动轴向为第二方向，涂装臂14与涂装机构7之间的转动轴向为第三方向时，第一方向与第二方向之间相互垂直，第二方向与第三方向之间相互垂直。这样的设置，使得喷涂枪的喷射角度能够在姿态调整单元的指令下进行类似球面的任意调整，既能够实现对车辆4的全方位喷涂，又能够达到多种不同的喷涂效果，实现喷涂图样的多样化。

在本实施例中，如图5所示，连接臂13通过第一连接件15与桁架机构5连接，连接臂13通过第二连接16件与涂装臂14连接，涂装臂14通过第三连接件17与涂装机构7连接。

具体的，在本实施例中，第一连接件15为L型，第一连接件15的两个端部分别与桁架机构5和连接臂13转动连接；第二连接16件为L型，第二连接16件的两个端部分别与连接臂13和涂装臂14转动连接；第三连接件17为L型，第三连接件17的两个端部分别与涂装臂14和涂装机构7转动连接。

这样的设置方式，从桁架机构5到涂装机构7共有六个转动轴，极大的提高了涂装机构7在进行位置和角度调整时的灵活性。

在本实施例中，转动连接的方式可以有很多种，如可以在每个转动位置设置驱动电机，驱动电机与第二姿态控制模块22进行信号连接，第二姿态控制模块22对不同的驱动电机进行不同时间、不同转角的控制，达到对涂装机构7进行精细化角度调整的效果。

需要指出的是，在本实施例中，连接臂13与滑动座之间的转动连接方式可以是通过转动轴进行连接，也可以是进行球连接或其他的转动连接方式，同理，涂装臂14与连接臂13之间的转动连接方式也可以是通过转动轴进行连接，或球连接或其他的转动连接方式。

在本实施例中，可以将连接臂13设置为伸缩结构，或将涂装臂14设置为伸缩结构，或将连接臂13和涂装臂14均设置为伸缩结构。

在本实施例中，将连接臂13或涂装臂14设置为伸缩结构，能够进一步提供机械臂6的灵活性。

在本实施例中，伸缩结构的设置方式可以是套筒式伸缩，也可是折叠式或剪刀式伸缩，其主要能够实现连接臂13或涂装臂14的伸缩即可。

进一步的，人工智能车辆涂装工作站外还设置有封闭仓1，桁架机构5设置在封闭仓1内，用于减少涂装过程中的废气逃逸；封闭仓1设置有仓门2，用于车辆4进出封闭仓1；封闭仓1设置有新风系统，用于吸收涂装过程中产生的废气。

在本实施例中，桁架机构5为人工智能车辆涂装工作站的骨架，封闭仓1为人工智能车辆涂装工作站的外皮，其可以对内部的各个机构进行封闭，避免漆雾、废气的喷出时对外界环境的影响。

同时，设置了新风系统后，能够及时对产生的漆雾、废气进行处理，避免封闭仓1内废气浓度过高而影响到正常使用。

在本实施例中，涂装机构7上还设置了废气回收系统，将漆雾、废气进行回收利用，提高了利用率。

在本实施例中，控制系统3设置在封闭仓1的外部。

在对车辆4进行涂装时，先将车辆4通过仓门2驶入封闭仓1，之后将仓门2关闭，通过控制系统3输入涂装机构7及机械臂6的控制参数，之后通过控制系统3启动机械臂6和涂装机构7，开启对车辆4进行涂装的作业。

当涂装完毕后，机械臂6、涂装机构7复位，通过空气处理系统将漆雾进行吸附或其他方式进行处理后，打开仓门2，将车辆4驶出即可。

由上述内容可以看出，本发明提供的人工智能控制系统及控制方法、车辆涂装工作站，通过控制系统控制桁架机构、机械臂和涂装机构进行智能化喷涂，进而实现具有实时反馈功能的自动化喷涂，从而达到替代人工的作用，解决了对汽车进行喷漆时会影响人体健康的问题，减少了飞溅的漆雾对环境的污染。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种人工智能控制系统，用于车辆涂装工作站，其特征在于，包括桁架机构、机械臂、涂装机构和控制系统；

所述涂装机构通过所述机械臂设置在所述桁架机构上；

所述桁架机构用于带动所述机械臂进行空间内位移，所述机械臂用于带动所述涂装机构进行空间内位移以及调整所述涂装机构的喷枪的喷射角度，所述涂装机构用于向车辆表面进行喷涂；

所述控制系统包括数据处理模块、第一姿态控制模块、第二姿态控制模块、涂装模块和信息采集模块；

所述第一姿态控制模块用于控制所述桁架机构的姿态；

所述第二姿态控制模块用于控制所述机械臂的姿态；

所述涂装模块用于控制所述涂装机构的工作状态；

所述信息采集模块通过机器视觉用于采集车辆的姿态数据信息，以及所述桁架机构、所述机械臂和所述涂装模块的实时姿态信息；

所述数据处理模块分别与所述第一姿态控制模块、所述第二姿态控制模块、所述涂装模块和所述信息采集模块信号连接，能够根据所述信息采集模块的数据向所述第一姿态控制模块、所述第二姿态控制模块和所述涂装模块发送相应的动作指令；

所述控制系统还包括信息输入模块和存储模块；

所述信息输入模块连接所述存储模块，用于向所述存储模块内输入需要喷涂的目标数据信息；

所述存储模块与所述信息采集模块信号连接，能够接收并存储所述信息采集模块所采集的车辆位姿信息；

所述数据处理模块与所述存储模块信号连接，能够调用所述存储模块内的所述目标数据信息和所述车辆位姿信息，并根据所述目标数据信息和所述车辆位姿信息，规划所述涂装模块的路径，根据所述路径向所述第一姿态控制模块和第二姿态控制模块分配动作指令；

所述信息采集模块包括视觉相机和多个距离传感器；

所述视觉相机与所述数据处理模块信号连接，用于对车辆进行拍照采集所述车辆的表面信息；

所述距离传感器与所述数据处理模块信号连接，用于对车辆的位置信息，以及桁架机构、机械臂和涂装机构的位姿信息进行采集。

2.根据权利要求1所述的人工智能控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括信息反馈模块；

所述信息反馈模块分别与所述信息采集模块、所述数据处理模块信号连接。

3.一种权利要求1或2所述的人工智能控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：建立空间直角坐标系（x，y，x），对所述桁架机构、所述机械臂进行初始化处理；

S2：通过信息采集模块对车辆的位姿信息进行采集；

S3：根据所述姿态信息，做所述涂装机构上喷枪的路径规划；

S4：根据所述路径规划，控制所述桁架机构和所述机械臂带动所述涂装机构进行移动，所述涂装机构同步进行喷涂作业；

在步骤S4中，根据所述路径规划中的坐标值变化规律，分配所述桁架机构和所述机械臂的动作指令。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤S2中，对车辆的位姿信息进行采集的方法为：

在所述涂装机构上设置视觉相机和传感器，通过所述桁架机构和所述机械臂带动所述涂装机构靠近所述车辆后，绕所述车辆进行拍照和传感器的数据采集。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在步骤S4中，对所述涂装机构进行作业时，对所述涂装机构进行位置补偿。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，根据所述路径规划中的坐标值变化规律，判断所需要喷涂的表面是否为曲面；

当所需要喷涂的表面为平面时，只移动所述桁架机构；

当所需要喷涂的表面为曲面时，所述桁架机构和所述机械臂同时移动。

7.一种车辆涂装工作站，其特征在于，包括权利要求1或2所述的人工智能控制系统，或应用所述权利要求3-6任一项所述的控制方法。