某车型喷涂系统仿形开发过程及工艺参数的调试

宋泽宇 付景顺

摘 要：从确定机械臂动作过程、现场示教、仿形的编写、工艺参数的调试等方面，阐述了涂装集成喷涂系统开发仿形程序的过程。

关键词：新车型；仿形；工艺参数调试

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.018

1 集成喷涂系统的介绍

本工厂的涂装车间采用了色漆喷涂和清漆喷涂组成的集成喷涂系统，整个集成喷涂系统分为BC站和CC站，BC站喷涂底漆和色漆，CC站喷涂罩光漆。BC1站喷涂水溶性底漆，共6个机械臂，省略中涂环节节省了三个工艺步骤。BC2由BC2内喷站和BC2外喷站组成，喷涂色漆，共16个机械臂。CC站喷涂罩光漆，由10个机械臂组成。工厂涂装车间的整个集成喷涂系统由德国DURR公司负责建线，于2017年5月投入生产。

2 集成喷涂系统仿形程序的开发

新车型涂装机器人仿形开发大致可分为以下几个流程：确定机械手臂运动过程→仿形程序→现场示教→试运转→设置喷涂参数→工艺参数的调整。

2.1 制定机械手臂的运动过程

确定机械手臂的运动轨迹要满足集成喷涂系统的特性，同时还要满足生产接拍的要求，在满足这些要求的前提下再确定机械手臂的行程速度、喷涂的中心点与车身之间距离、往返间距等一些仿形参数。通过对集成喷涂系统中几类机械手臂性能及特点的分析，我们设计了机器人的布局并且定义了每个机器人的功能，也就是工作方式喷涂车身的部位。机械手臂工作的时间必须要满足生产节拍的要求。我们定义机械臂的工作时间为，实际喷涂时间与跟踪输送链等待时间以及旋杯清洗时间之和。下面我们距离做一说明，比如BC2外喷工作站，R21机械臂负责喷涂顶盖、立柱、后背门等车身比较高部位的喷涂，R22机器手臂负责机舱盖、前翼子板、前后车门的喷涂，R23机器手臂负责后翼子板、后背门下部区域的喷涂。待确定方形参数后，在根据新车型外观的特征，使用图形编辑器来设定机械手臂的运动轨迹，如图1，每个站的机械手臂都对称分布，分别喷涂左右侧的车身。

2.2 编制仿形程序

2.2.1 3D Onsite 介绍

3D-OnSite是德国DURR公司开发的一款可视化和编程软件，该软件设计用于进行三维图示、生成和编辑机器人程序以及输入相应过程数据的参数。3D-OnSite可通过以太网直接与一个或多 EcoRC2机器人控制器进行通信。机器人控制器闪存卡、程序文件和过程数据表中存储的机器数据可在线读取并通过下载进行更新。3D Onsite提供的离线模拟示教方式具有与现场示教相同的功能，并且可以实现编程效率高、避免工作人员受喷漆室油漆污染等优点。

2.2.2 编制仿形程序

首先使用3D-Onsite打开并启动一个E-Talk主程序，路径设计器基于决定以下特性的多边形定义：喷漆路径的扩展和定位，包括起点和终点以及路径距离（“路径”多边形）单独定义的漆刷的有效区域（“漆刷”多边形）喷漆区域和/或喷漆路径内的间隙面（“喷枪”多边形）不同速度规范的区域（“速度”多边形）对于每个喷漆程序，一次只能生成一个“路径”多边形。在该“路径”多边形内，可以定义多个“喷枪”、“漆刷”和“速度”多边形。可通过移动多边形基点改变多边形的扩展，从而使其超过喷漆对象的尺寸。定义由图形控制元素支持的多边形后（至少“路径”多边形必须由操作者预设），可以启动路径生成算法。由操作者执行的不同附加规范以及多边形边界之间的交点以EcoTalk语法传输，随后可在EcoRC2控制器上以与在便携式编程器上手动生成程序代码相同的方式执行。由自动路径设计器生成的程序可以不受限制地在可视化系统PC或便携式编程器上以手动方式重新进行处理。在EcoScreen 3D-OnSite中对自动路径设计器生成的程序进行模拟。路径生成算法内也会计算机械臂轴7的位置，目标是实现有关匀速、无颠簸的机器人运动的最佳行进方式。多边形定义、起点、终点、参数等所有设置均存储在EcoTalk程序中，并在路径设计器重新启动时再次可用。EcoTalk程序能够在EcoRC2操作系统、EcoScreen 3D-OnSite与离线编程系统（RobCAD、IGrip）之间随时传输。

2.3 现场示教

在完成BC1内喷站左边机械手臂仿形程序后，将程序输入机器人控制系统RPC内，对其进行现场示教，再离线仿形轨迹偏差进行调整。

2.4 试运行

把左边机械手臂的程序复制到右边，在离线模式下试运行一站机器人，查看是否有左右机器人不能同步或者机械手臂之间碰撞等问题。再用同样的方法设置其他机器人站。进行现场试运行，如果有限位报警出现，就调整机器人姿势直至报警消失。

2.5 设定喷涂参数

当机械臂在喷涂不同部位使用不同的参数，通过选择“Polygon parameter”（多边形参数）列表字段中的单个列表字段条目并对其进行编辑，从而定义所需的多边形参数。虽然可以选择编辑顺序，但还是建议由上至下地选择列表字段条目以定义多边形。如果之后要进行编辑，可以单独选择并修改参数。车型外观状态不同，喷涂流量不同，表1列出不同部位色漆、罩光清漆喷涂流量。

3 漆膜等工艺参数的调试

3.1 漆膜厚度的调试

通过现场调试的过程中我们发现通过调整出漆的流量的方法可以使涂膜的厚度达到最佳，我们发现涂膜的厚度与出漆的流量成正比，因此，当膜厚偏高时，我们可以降低出气流量，而如果漆膜厚度偏低时，我们可以增高初期的流量使膜厚达到标准要求。另外喷涂的高压对漆膜的均匀性也有一定的影响，当喷涂表面漆膜不均匀时应降低电压，这样能够使漆雾均匀的散落在车身的表面。当采用以上方法均不能得到较好的漆膜厚度时，我们需要调整机械臂的动作过程，比如后背门中心线位置漆膜较厚，研究发现是因为左右机器人两枪搭接量过多造成，将左右机器人枪距拉开后，漆膜厚度随之降低。所以我們不难发现，涂装过程中会有很多因素影响漆膜，只有在我们调试过程中持续总结经验，最终才能达到最好的漆膜效果。

3.2 涂层橘皮的调试

下面我们对旋杯的工作原理介绍如下：油漆通过旋转速度很高的喷杯在压缩空气的的作用下雾化，并在动能和静电吸附的作用下落在车身表面。理论上，如果如果旋杯转速增加，油漆颗粒会被分散的更加细小，涂料在车身表面形成的漆膜会更细腻，能有效降低长短波而改善橘皮；但是如果速度超过某个范围则会造成涂料中的溶剂挥发过快导致涂料颗粒干涩，如果清漆发生干喷会导致短波的增加，反而会加重涂料的橘皮。转速的调整是重要的措施，转速的调整需要逐步的实施，经过反复多次实验，探索出该新车型机器人在不同涂料适应不同悬杯转速能够使橘皮效果达到最佳，如色漆控制在35kr/min左右，清漆悬杯转速控制在40kr/min左右。

4 结语

集成喷涂系统仿形开发是车型试制过程中非常关键的部环节，将直接关系到到整车漆膜质量和外观效果是否符合要求。需要掌握机器人喷涂基本原理，在实际工作过程中不断总结经验，结合现场情况，才能够新车型仿形开发过程中高效率地完成工作任务并达到预期的效果。