喷漆机器人漆膜厚度控制方法与工艺研究

论文摘要

计算机控制的喷漆机器人目前已广泛应用于国内外汽车、飞机以及部分家电生产线上,是提高生产效率、降低劳动成本的重要措施。但是,机器人喷漆过程中,很多因素会影响喷漆质量,例如重复喷漆的路径间距、喷漆速度、喷漆压力和喷漆流量等。针对这些实际问题,论文结合本公司喷漆的具体工艺需求,对上述问题进行了深入研究,并把相关成果在喷漆机器人系统中进行了具体设置,较好体现了理论和实践相结合的研究特色。论文的主要研究内容包括:(1)漆膜厚度解析模型和路径优化研究。详细分析了当前常见的β分布模型、有限范围模型等漆膜厚度模型,以β分布模型为基础,并以β分布模型为基础,设计了涂层累积厚度的β模型拟合试验,用实验方法得出实际的漆膜累积厚度模型,用于对两条相邻喷漆路径的间隔进行了优化计算,解决了路径优化的基本问题。(2)喷漆速度均衡控制方法研究。针对实际喷漆工艺中到达工件边角时的速度不均衡现象,利用机器人定位点的RPY坐标表示方法和旋转矩阵表示方法之间的转化关系,建立了一种基于角度偏转的速度控制方法,实现了机器人运动速度的均衡控制。(3)喷漆工艺参数设置研究。结合公司喷漆机器人的实际情况和各种喷漆控制模型的参数设置需求,进行了喷漆压力、喷漆流量和漆膜厚度的关系验证试验,并把相关的试验结果和前文的优化路径在喷漆机器人系统中进行了开发性设置,实现了相关理论成果的生产实践转化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外相关技术发展现状
• 1.2.2 国内相关技术研究现状
• 1.2.3 存在的问题分析
• 1.3 课题的研究内容和论文结构
• 1.3.1 论文的研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第二章 自动喷漆系统的组成与系统分析
• 2.1 喷漆机器人的硬件组成
• 2.2 影响喷漆质量的关键参数分析
• 2.3 喷漆机器人示教过程
• 2.4 喷漆机器人的编程语言接口
• 2.5 喷漆机器人存在的不足分析
• 小结
• 第三章 漆膜厚度计算与喷漆路径优化
• 3.1 经典的漆膜厚度累积速率模型
• 3.1.1 β分布模型
• 3.1.2 有限范围模型
• 3.2 涂层累积厚度的Β模型拟合试验
• 3.2.1 喷涂实验设计
• 3.2.2 实验数据处理
• 3.3 喷漆路径优化过程
• 3.3.1 重合点处的漆膜厚度计算模型
• 3.3.2 漆膜厚度的优化目标
• 3.3.3 平面路径优化案例分析
• 小结
• 第四章 喷漆速度的均衡控制
• 4.1 喷漆过程中的速度不均衡现象
• 4.2 机器人定位点的表示方法
• 4.2.1 机器人系统的RPY 角
• 4.2.2 机器人系统的旋转矩阵
• 4.2.3 RPY 角和旋转矩阵的转换方法
• 4.3 基于角度偏转的速度控制方法
• 4.3.1 计算相邻两个点的Z 轴夹角
• 4.3.2 计算旋转后新点的RPY 值
• 4.3.3 优化工件路径具体处理方法
• 4.4 实验结果
• 小结
• 第五章 喷漆工艺参数的选定与设置
• 5.1 喷漆压力、喷漆流量和漆膜厚度试验
• 5.1.1 流量—厚度实验
• 5.1.2 实验数据拟合分析
• 5.1.3 喷漆压力-漆膜厚度试验
• 5.2 各种工艺参数的设置
• 5.2.1 喷漆压力参数设置
• 5.2.2 喷漆轨迹设置
• 5.3 喷枪位置的输入与确定
• 5.4 基于XML 的喷漆程序设置方法
• 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文