[发明专利]铜板喷涂作业中机器人喷枪轨迹的设置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜板喷涂作业中机器人喷枪轨迹的设置方法。

背景技术

目前机器人在喷涂场合得到广泛的应用，机器人喷枪轨迹的设置对涂层质量至关重要，喷枪轨迹一般通过编程方式实现，传统的编程方法一般采用示教编程，所谓示教，就是将系统执行机构的运动轨迹通过选取合适的坐标被记录下来，然后执行编写的再现程序，执行机构便可再现预定的运动轨迹,这样的过程不但繁锁，往往还需要先有样品才能示教，无法与大生产的节拍相适应，同时喷涂效果和效率与机器人喷枪的运动轨迹、被涂铜板几何形态、喷枪参数等诸多因素有关，机器人超音速喷涂成形工艺的关键是在铜板上溶射表面形成具有一定厚度且符合工艺要求的金属涂层，由于超音速喷涂成形过程中具有高温、高速和高残余应力的特点，因此对机器人超音速喷涂过程中喷枪轨迹进行合理的路径规划是获得均匀厚度的金属涂层并提高金属涂层成形性的关键。在实际生产中机器人喷涂作业的优化目标是提高铜板表面的涂层均匀性，缩短喷涂时间，以最合理的运动轨迹降低喷涂材料的消耗，降低喷涂成本，提高涂层质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铜板喷涂作业中机器人喷枪轨迹的设置方法，利用本方法得到的机器人喷枪轨迹实现了机器人喷涂作业的优化目标，有效提高了涂层均匀性和质量，降低了喷涂成本，提高喷头效率。

为解决上述技术问题，本发明铜板喷涂作业中机器人喷枪轨迹的设置方法包括如下步骤：

步骤一、喷枪喷涂区域，机器人喷枪喷涂过程的几何模型为一个喷涂锥，即喷枪至铜板表面的喷涂介质形成一个锥形，设定喷涂介质单位时间的流量为μ，喷枪到铜板表面的距离为d，喷枪移动速率为υ，喷涂角为α，喷涂区域为锥形底面的圆形区域，则圆形区域面积为A=πr²，其中r为圆形半径，半径r = d*tanα,得到厚度为δ的涂层，为确定喷涂沉积的厚度分布模型，通过机器人在铜板上进行单道直线往复喷涂来实验研究，在特定的喷涂工艺参数下用激光测量仪对喷涂得到的金属皮膜横截面厚度进行测量，将多次单道直线喷涂所得到厚度检测结果经过平均后得到单道喷涂厚度曲线，其沉积厚度形状呈高斯函数分布；

步骤二、喷涂区域叠加范围，设定喷枪移动速率为υ=18~20mm/min，喷枪的喷涂角α、喷射压力、金属粉黏度恒定，实测涂层厚度为45~50um，在单道次喷涂中对于喷涂区域上任意一点，只有喷枪相邻的两条路径会对其喷涂厚度产生影响，各喷涂区域的喷枪间距为L，相邻喷涂区域的叠加距离为C，则设定C=350~355mm；

步骤三、喷枪喷涂铜板包角的设定，针对铜板周边90°棱角，设定喷枪移动速率为υ=18~20mm/min，喷枪与铜板棱角的圆弧面保持垂直，在相邻喷涂区域，喷枪以棱角圆弧面轴心为圆心旋转β角度，设定相邻喷涂区域间距为a，喷枪距喷涂区域高度为h，则喷枪旋转角度β；

步骤四、建立机器人喷枪轨迹数据库，数据库包括喷涂区域、喷涂区域叠加范围、喷涂包角的喷枪空间路径、喷枪移动速率、铜板尺寸参数以及喷涂工艺参数，并将数据库各喷枪轨迹相关参数编制成喷枪轨迹子程序，子程序储存于机器人控制系统并供喷涂作业调用，喷枪轨迹按子程序设定运行。

由于本发明铜板喷涂作业中机器人喷枪轨迹的设置方法采用了上述技术方案，即设定喷枪喷涂区域，该区域的几何模型为一个喷涂锥，设定喷涂介质流量、喷枪距离、喷枪速、喷涂角参数，得到喷涂区域面积、半径及涂层厚度；计算喷涂区域叠加范围，设定喷枪移动速率后，依据喷枪的喷涂角及各喷涂区域喷枪的间距，得到相邻喷涂区域的叠加距离为355mm；针对铜板棱角，设定喷枪速率，喷枪与铜板棱角的圆弧面保持垂直，在相邻喷涂区域，喷枪以棱角圆弧面轴心为圆心旋转β角度；建立机器人喷枪轨迹数据库并将数据库各喷枪轨迹相关参数编制成喷枪轨迹子程序，子程序储存于机器人控制系统并供喷涂作业调用，喷枪轨迹按子程序设定运行。本方法得到的机器人喷枪轨迹实现了机器人喷涂作业的优化目标，有效提高了涂层均匀性和质量，降低了喷涂成本，提高喷头效率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本方法中喷枪喷涂区域设定的示意图；

图2为本方法中相邻喷涂区域叠加的示意图；

图3为本方法中铜板包角喷涂时喷枪移动示意图。

具体实施方式

本发明铜板喷涂作业中机器人喷枪轨迹的设置方法包括如下步骤：