巖田噴槍機器人使用
目前巖田噴槍對于機器人噴涂軌跡規劃方法有示教法和自動軌跡規劃法示教法因為規劃方法簡單被大量使用,但會使操作者暴露于有毒環境、費時、浪費涂料,且涂層均勻度取決于操作者技能(skill)水平。德國薩塔噴槍官網如果手工噴槍移動速度慢,被涂物表面涂膜肯定很后,而且易產生流掛現象。動軌跡規劃以噴槍涂料沉積模型、工件表面 CAD 模型、約束條件和優化(optimalize)準則為基礎,利用最優軌跡規劃器自動規劃噴槍軌跡。其中最優軌跡規劃器是自動軌跡規劃系統重要。自動軌跡規劃法僅克服了示教法的不好的地方,也極大提高了噴涂機器人智能(intelligence)化水平。機器人噴涂自動軌跡規劃相當復雜,難度極大,成為近 30年噴涂機器人的研究熱點之一。在上世紀 80 年代,Klein 首先將離線編程的思想用于噴槍軌跡規劃。1991 年,Suh 等首先開發了一套基于 SUN4/330 工作站的噴漆機器人離線編程系統(IRPHOTOSHOP),其能進行交互(each other)式的非靜電(是一種處于靜止狀態的電荷)噴涂的工件建模、最優噴涂參數求解和噴涂仿真(simulation)巖田噴槍。1992 年,Narayanan 等也提出了與此類似的噴釉(yòu)機器人離線編程系統。隨后,Antonio 和 Ramabhadran 等研究了噴槍軌跡的優化問題(Emerson)。Su
H、Antoni
O、Balka
N、Arika
N、Conner 等研究了噴槍涂料沉積(sedimentation)模型問題(Emerson)。近年來,美國的國家自然科學基金(Fund)和福特發動機(Engine)公司(Company)資助了卡耐基梅隆大學的 Atkar 等和密西根州立大學 Chen 等進行自動軌跡規劃(設計大工程或作計劃)研究。自動軌跡規劃系統(system)的約束條件目前主要是涂層厚度及偏差要求、噴涂距離、噴槍移動速度和噴槍垂直于噴涂面等簡單的設計與工藝要求。下面主要介紹噴槍涂料沉積模型、工件表面CAD模型、約束條件、優化準則、最優軌跡規劃器和存在的問題與展望。
2 巖田噴槍涂料沉積(sedimentation)模型
研究(research)者進行了各種各樣的理論和實驗(experiment)研究來確定和預測噴霧圖形的涂層厚度分布。德國薩塔噴槍官網如果手工噴槍移動太快,被涂物表面涂層稀薄,顯得干瘦、流平性差、粗拙。臺灣寶麗噴槍最理想的噴槍移動速度是噴涂結束后,被涂物表面涂層飽滿、均勻、潤濕。這個需要有一定噴涂經驗的作業人員才能控制。自動噴槍的噴霧圖形有圓形、橢圓形(由圓形變成的長圓形)和橄欖形三種。噴槍涂料沉積(sedimentation)模型多數研究都是針對圓形進行的。根據噴霧圖
形的涂料分布范圍(fàn wéi),噴槍涂料沉積模型分為無限范圍模型和有限范圍模型兩大類。無限范圍模型有柯西分布模型和高斯分布模型等。它的優點是可以直接得到積分函數,節省計算時間,獲得的代價函數非常光滑,在運用非線性規劃算法求解能夠提高算法的收斂性。高斯分布模型比柯西分布模型更接近涂層實際分布,如圖 1所示。噴霧圖形為橢圓形(由圓形變成的長圓形),涂層厚度分布用下式描述―在x方向和y方向的高斯參數。
有限范圍模型更接近實際物理模型,典型的有橢圓形(由圓形變成的長圓形)分布模型、拋物線(Parabola)分布模型和 β 分布模型,另外還有分析(Analyse)沉積(sedimentation)模型、組合模型等。β 分布模型較好。因為它提供了一個影響(influence)涂層形狀的系數 β,所以該模型能對多種涂層厚度分布進行建模。