基于云计算的汽车智能喷漆方法与流程

文档序号:12607153阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一、基础设施搭建

搭建云计算平台(1)、多个城市服务平台(2)、多个喷烤房(3);

所述云计算平台(1)包括大型服务器(1-1),与大型服务器(1-1)相连的交换器(1-5),与交换器(1-5)相连的数据存储器(1-2),与交换器(1-5)相连的路由器(1-4),嵌入数据存储器(1-2)中的数据管理系统(1-6)、汽车零件三维模型数据库(1-7)和汽车零件喷涂程序数据库(1-8);所述大型服务器(1-1)通过路由器(1-4)和双线接入式千兆网络(1-3)与各个城市服务平台(2)进行数据通讯,所述数据管理系统(1-6)用于管理汽车零件三维模型和汽车零件喷涂程序的下载和上传,所述汽车零件三维模型数据库(1-7)用于存储汽车厂商提供的各种型号的汽车零件三维模型和各个城市服务平台(2)通过扫描上传的汽车零件三维模型,所述汽车零件喷涂程序数据库(1-8)用于存储根据汽车零件三维模型生成的汽车零件喷涂程序和各个城市服务平台(2)上传的实际的汽车零件喷涂程序,所述数据存储器(1-2)中还存储由城市服务平台(2)上传的优化后的喷枪位姿轨迹数据;

所述城市服务平台(2)包括服务器(2-1),与服务器(2-1)相连的3D扫描设备(2-2),与3D扫描设备(2-2)相连的3D扫描设备控制系统(2-3),嵌入服务器(2-1)中的3D扫描设备控制系统(2-3)、喷涂件点云数据库(2-4)、汽车零件喷涂程序数据库(2-5)、质量检测数据库(2-6)和汽车零件喷涂路径规划系统(2-7);所述服务器(2-1)通过双线接入式千兆网络(1-3)与大型服务器(1-1)进行数据通讯,所述服务器(2-1)用于数据存储以及与各个喷烤房(3)的数据传输,所述3D扫描设备控制系统(2-3)用于控制3D扫描设备(2-2)对汽车零件进行扫描和建模,所述喷涂件点云数据库(2-4)用于存储汽车零件的点云数据,所述汽车零件喷涂程序数据库(2-5)用于存储根据汽车零件喷涂路径编程设计的汽车零件喷涂程序,所述质量检测数据库(2-6)用于存储由喷烤房(3)上传的质检结果,所述汽车零件喷涂路径规划系统(2-7)用于规划汽车零件喷涂路径;

所述喷烤房(3)用于实现汽车智能喷漆;

步骤二、搭建汽车零件三维模型数据库

通过3D扫描设备控制系统(2-3)控制3D扫描设备(2-2)对汽车零件进行扫描,并建立汽车零件三维模型,通过服务器(2-1)将汽车零件三维模型上传至云计算平台(1)中,并通过数据管理系统(1-6)将汽车零件三维模型存储在数据存储器(1-2)中的汽车零件三维模型数据库(1-7)中,汽车零件三维模型数据库(1-7)本身也存储各汽车厂商提供的各种型号的汽车零件三维模型;

步骤三、汽车零件喷涂路径设计

利用喷涂件点云数据库(2-4)中的点云数据通过汽车零件喷涂路径规划系统(2-7)自动生成汽车零件喷涂路径,同时根据生成的汽车零件喷涂路径编程设计汽车零件喷涂程序,并将汽车零件喷涂程序存储在汽车零件喷涂程序数据库(2-5)中。汽车零件喷涂程序数据库(2-5)中还存储从云计算平台(1)中的汽车零件喷涂程序数据库(1-8)中下载的汽车零件喷涂程序;

步骤四、喷枪位姿轨迹获取和优化

(1)基于点云切片技术的喷枪位姿轨迹获取

由于点云数据生成三维模型过程繁琐,所以引入点云切片技术,利用喷烤房(3)喷涂机械手系统中的上位机直接对汽车零件的点云数据进行处理,直接生成等距的喷枪位姿轨迹;

(2)喷枪位姿轨迹优化

对得到的喷枪位姿轨迹进行速度优化和间距优化;将优化后的喷枪位姿轨迹通过喷烤房(3)喷涂机械手系统中的控制系统上传到城市服务平台(2)的服务器(2-1)中,再由服务器(2-1)上传至上级的云计算平台(1)的数据存储器(1-2)中;根据优化后的喷枪(3-6)的位姿、路径、速度信息生成实际的汽车零件喷涂程序存储在汽车零件喷涂程序数据库(2-5)中,将生成的实际的汽车零件喷涂程序上传并存储至云计算平台(1)中的汽车零件喷涂程序数据库(1-8)中;

步骤五、喷涂时,处于系统末端的喷烤房(3),根据需要可在云计算平台(1)中下载需要的汽车零件喷涂程序、在汽车零件喷涂路径规划系统(2-7)中下载汽车零件喷涂路径,并在五轴联动的龙门桁架式喷涂机械手的控制系统中设置相关喷涂参数,根据实际情况修改所下载的汽车零件喷涂程序,对喷涂参数进行优化,使重合率达到50%~60%,同时根据下载的汽车零件喷涂路径以及优化的喷枪位姿轨迹,通过龙门桁架式喷涂机械手进行喷涂,喷涂后进行喷烤,得到厚度均匀的漆膜;

步骤六、喷烤完成之后,需要对喷涂质量进行检验。

2.根据权利要求1所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,步骤二的具体过程为:(1)通过3D扫描设备控制系统(2-3)控制3D扫描设备(2-2)对汽车零件进行扫描,通过旋转汽车零件或者3D扫描设备(2-2)的扫描头,变换扫描视角,运用多视角点云的自动拼接技术,可完成对汽车零件全方位360度扫描;(2)扫描完成后,在汽车零件表面取一些点,计算这些点与3D扫描设备(2-2)之间的距离,当测量的点足够多时,自动生成点云数据,点云数据存储在喷涂件点云数据库(2-4)中,利用汽车零件的点云数据就能够得到汽车零件表面的轮廓,将这些相邻的点之间建立联系,就能够得到汽车零件的三维模型,通过数据管理系统(1-6)将汽车零件三维模型存储在数据存储器(1-2)中的汽车零件三维模型数据库(1-7)中;(3)对点云数据进行预处理:去除异常数据点以减小误差;通过合适的数据插补的方法补齐遗失点;选择最优的数据平滑降低或消除测量噪声;对点云数据进行压缩。

3.根据权利要求1所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,步骤四的具体过程为:通过设定切片方向和切片层数,对预处理后的点云数据进行切片处理,得到切片多义线后对其平均采样,确定喷枪(3-6)在汽车零件表面的喷涂路径,然后估算所有采样点的法向量,最后利用偏置算法获取喷枪位姿轨迹。

4.根据权利要求1所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,所述喷烤房(3)包括:采用电动卷帘门分割成的喷漆间(3-9)和烤漆间(3-10)、喷涂机械手系统、质量检测系统;

所述喷漆间(3-9)包括:安装在喷漆间(3-9)侧壁及顶部上的防爆照明灯(3-15)、分别设置在喷漆间(3-9)顶部的进风口和底部的出风口、安装在喷漆间(3-9)外部墙体上且与进风口连通的送风机(3-17)、安装在喷漆间(3-9)外部墙体上且与出风口连通的排风机(3-19)、固定在喷漆间(3-9)地面上的环保箱(3-4)、安装在喷漆间(3-9)顶部进风口处的过滤网、水池、安装在水池中的水泵、安装在喷漆间(3-9)一端侧面且通过导流管与水池相通的溢流槽,通过水泵将水池中的水抽至喷漆间(3-9)内的溢流槽中,使水在溢流槽中溢流形成水膜帘(3-18);

所述烤漆间(3-10)包括:安装在烤漆间(3-10)侧壁及顶部上的防爆照明灯(3-15)、安装在烤漆间(3-10)侧壁上部的摄像头(3-14)、安装在烤漆间(3-10)两侧壁和顶部上的远红外发射板(3-16)、安装在烤漆间(3-10)顶部的变频风扇;

所述喷涂机械手系统包括:五轴联动的龙门桁架式喷涂机械手、控制系统、漆料盒、双工位转台(3-8);所述龙门桁架式喷涂机械手包括:分别固定在喷烤房(3)两侧壁上的两个X轴滑动平台(3-1)、两端分别固定在两个X轴滑动平台(3-1)上的Y轴滑动平台(3-3)、一端固定在Y轴滑动平台(3-3)中间部位的Z轴升降机构(3-2)、固定在Z轴升降机构(3-2)另一端的第一旋转轴(3-5)、固定在Z轴升降机构(3-2)另一端且位于第一旋转轴(3-5)之下的第二旋转轴(3-7)、固定在第二旋转轴(3-7)上的喷枪(3-6),所述第一旋转轴(3-5)的轴线与Z轴升降机构(3-2)的轴线平行,所述第二旋转轴(3-7)的轴线与Z轴升降机构(3-2)的轴线垂直;所述控制系统用于从服务器(2-1)的汽车零件喷涂程序数据库(2-5)中下载汽车零件喷涂程序,从服务器(2-1)的喷涂件点云数据库(2-4)中下载点云数据、并根据点云数据对喷枪位姿轨迹进行优化,从上级服务器(2-1)中下载各种型号汽车零件三维模型、并根据实际喷涂情况反馈至质量检测系统;所述漆料盒放置在喷漆间(3-9)地面上并通过通过料管连接到喷枪(3-6)上;所述双工位转台(3-8)一端安装在喷漆间(3-9),另一端安装在烤漆间(3-10),通过双工位转台(3-8)将喷完漆的汽车零件由喷漆间(3-9)传输到烤漆间(3-10);

所述质量检测系统包括CCD图像采集单元和与之相连的质量检测控制系统,通过质量检测控制系统配置采样面,并控制CCD图像采集单元拍摄采样面的高清图像,通过质量检测控制系统对采样面的高清图像进行处理,评估涂层质量,并将质检结果上传至服务器(2-1)的质量检测数据库(2-6)中,根据质检结果调整优化汽车零件喷涂程序生成过程中的相关参数,优化汽车零件喷涂程序。

5.根据权利要求4所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,还包括安装在喷烤房(3)外部墙体上的操作按钮(3-12)和故障显示灯(3-13),所述防爆照明灯(3-15)、送风机(3-17)、排风机(3-19)、水泵、摄像头(3-14)、远红外发射板(3-16)、变频风扇均与操作按钮(3-12)相连,通过操作按钮(3-12)控制防爆照明灯(3-15)、送风机(3-17)、排风机(3-19)、水泵、摄像头(3-14)、远红外发射板(3-16)、变频风扇的开启和关闭;所述防爆照明灯(3-15)、送风机(3-17)、排风机(3-19)、水泵、摄像头(3-14)、远红外发射板(3-16)、变频风扇均与故障显示灯(3-13)相连,上述组件出现故障时均通过故障显示灯(3-13)进行显示。

6.根据权利要求4所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,所述控制系统包括:ARM处理器、与ARM处理器相连的DSP处理器、与DSP处理器相连的上位机,与上位机相连的下位机、与上位机相连的操作面板(3-11);所述上位机通过网络设备连接互联网并与服务器(2-1)进行数据通讯,所述下位机分别与两个X轴滑动平台(3-1)、Z轴升降机构(3-2)、Y轴滑动平台(3-3)、第一旋转轴(3-5)、第二旋转轴(3-7)相连;通过上位机从服务器(2-1)的汽车零件喷涂程序数据库(2-5)中下载汽车零件喷涂程序,通过上位机从服务器(2-1)的喷涂件点云数据库(2-4)中下载点云数据,并根据点云数据对喷枪位姿轨迹进行优化,所述上位机向下位机发送控制命令,下位机再根据此控制命令解算成相应时序信号直接控制龙门桁架式喷涂机械手进行喷涂作业,通过下位机实时读取龙门桁架式喷涂机械手状态数据,并转化成数字信号反馈给上位机,通过上位机和网络设备从服务器(2-1)中下载各种型号汽车零件三维模型,并根据实际喷涂情况及时反馈至质量检测系统。

7.根据权利要求4所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,所述漆料盒采用多个压力容器组成,其中一个压力容器装有料管油漆清洗剂,其余的压力容器中分别装有一种颜色漆料,各个压力容器均通过料管连接到喷枪(3-6)上,每个压力容器均通过开关阀和气泵控制漆料的流通。

8.根据权利要求4所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,所述X轴滑动平台(3-1)、Z轴升降机构(3-2)、Y轴滑动平台(3-3)均为直线运动轴,所述第一旋转轴(3-5)、第二旋转轴(3-7)均为旋转运动轴。

9.根据权利要求4所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,所述X轴滑动平台(3-1)、Y轴滑动平台(3-3)、Z轴升降机构(3-2)的行程分别为3.5米、3米和1.45米;所述第一旋转轴(3-5)和第二旋转轴(3-7)的行程均为-90度到+90度,所述喷枪(3-6)距离地面的最小距离为0.28米。

10.根据权利要求4所述的基于云计算的汽车智能喷漆方法,其特征在于,所述水池中放置有漆雾凝聚剂。

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