一种工件的自动喷涂方法及其自动喷涂装置、喷涂系统与流程

本发明属于工件喷涂技术领域，尤其涉及一种工件的自动喷涂方法及其自动喷涂装置、喷涂系统。

背景技术：

在对工件进行自动喷涂时，尤其是大型的平面喷涂过程中，工件上会存在一些凹陷或凸起的功能区域，该功能区域属于非喷涂区域不需要对其进行喷涂，由于不同工件的尺寸、形状以及功能区域的分布情况不同，要在自动喷涂过程中实现有选择性的跳过凹陷或凸起的功能区域，现有的方法主要有两种：一种是根据工件的详细尺寸、形状等特征进行精确编程，实现喷枪在相应功能区域部位的自动开关，但是该方法需要针对每一种工件重新编程，且编程工作量大；另一种是增加传感器，通过传感器对工件的尺寸、形状及功能区域的分布进行测定，该种方法对传感器要求较高，且传感器方面也需要相关调试和编程工作，且喷涂环境容易对传感器产生伤害。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种能提前检测感应工件的凹陷或凸起区域并根据检测结果控制调节喷涂过程的自动喷涂方法及其自动喷涂装置、喷涂系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种工件的自动喷涂方法，包括以下步骤，

s1、启动喷涂设备使喷枪按规划的路径沿工件行走，在喷枪行走方向的前侧朝所述工件喷射出流速持续稳定为v1的气流，所述气流喷射出的方向与工件的表面倾斜，倾斜角度为α；

s2、喷射出的气流被工件的表面阻挡并形成反射气流；

s3、测量反射气流的流速v2并进行分析，根据分析结果控制喷枪开启或关闭，完成工件的自动喷涂过程。

本发明的喷涂方法在喷枪行走前方倾斜喷出的稳定气流，气流吹至工件表面经过反射形成反弹气流，通过检测反弹气流的流速来对工件表面的高度差进行判断，进而根据实际情况来控制喷枪进行喷涂动作，相比于其它精确测量过程，喷涂对检测精度的宽容性较大，因此可以采用喷出气流的方式来感知工件表面的大致形状，进而来判断是否属于需要喷涂区域，同时气流还能有效清除工件表面的粉尘，保证了喷涂效果。

上述的自动喷涂方法，优选的，所述s3中，

当0.8m≤v2≤1.2m时，检测到所述工件的表面平整，根据预设程序打开或关闭喷枪的阀门；

当v2＞1.2m时，检测到所述工件的表面出现凸起，根据预设程序打开或关闭喷枪的阀门；

当v2＜0.8m时，检测到所述工件的表面出现凹陷，根据预设程序打开或关闭喷枪的阀门；

其中，m为预设的触发阈值。

喷涂过程中，凸起、凹陷以及平面区域常作为划分喷涂区域和非喷涂区域的区别特征，由于反射气流的流速大小与距工件表面的距离存在紧密的联系，因此喷涂前通过调试设置一个触发阈值m，工件表面或多或少会存在一些不平整，因此设置一个容差范围，反射气流的流速在触发阈值的上下10％的容差范围内均可认为工件表面平整，若工件表面出现凸起，气流强度会发生变化，一方面会受到来自各个方向的乱流，一方面气流行程变短，因此检测到的反射气流的流速会高于触发阈值，当工件表面出现凹陷，气流由于走的行程变长以及角度变化，检测到的反射气流的流速会低于触发阈值，进一步的还能根据反射气流流速减小的量来判断凹陷的深度，由此通过分析的结果结合实际需求设定程序控制喷枪阀门自动打开或关闭，完成自动喷涂过程。

上述的自动喷涂方法，优选的，所述s1中，0.3m/s≤v1≤1.5m/s，喷气口距工件表面的距离为l，10cm≤l≤40cm。吹出气流的流速不能过小，否则难以形成稳定的反射气流，选择该流速范围能够形成稳定的反射气流，便于进行检测分析，喷气口不能距离工件表面过近或过远，过近或过远均会影响气流的稳定性，l选择这一范围也是为了得到稳定的反射气流。

上述的自动喷涂方法，优选的，所述s1中，倾斜角度60°≤α≤80°。选择该倾斜角度便于接收更大的反射风量，从而减少环境带来的偏差。

上述的自动喷涂方法，优选的，所述s1中，在喷枪行走方向的前侧朝所述工件喷射出两股互不干扰的流速持续稳定的气流，两股所述气流喷射出的方向均与工件的表面倾斜，其中一股气流的倾斜角度为α1，60°≤α1≤70°，另一股气流的倾斜角度为α2，70°≤α2≤80°。通过设置两股互不干扰的气流，一股气流倾斜角度低，一股气流的倾斜角度高，倾斜角度高的可感应的前方的距离短，但其能够贴近边缘切进凹槽的内壁，适合精确感应凹槽或凸起的高度差，且感应结果更为精确，倾斜角度低的气流朝前方喷射的距离远，能感应到更前方的情况，起到提前感应的作用，但是感应凹槽或凸起的精度差，两股气流相互配合工作，通过对感应结果的分析共同控制喷枪，充分协调好喷枪开闭的反应时间。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种自动喷涂装置，包括喷枪、控制单元、至少一个用于喷射出气流的喷气机构和至少一个用于测量反射气流的流速大小的气流感应机构，所述反射气流是由所述喷气机构喷射出的气流经所述工件阻挡形成，所述喷枪、喷气机构和气流感应机构均固定于一安装板上，所述喷气机构设于所述喷枪行走方向的前侧，所述气流感应机构设于所述喷气机构行走方向的前侧，所述安装板固定于喷涂机器人的端部，所述喷枪、喷气机构和气流感应机构均与所述控制单元电连接。具体的，气流感应机构为任何能够测量出气流风速的仪器，如风速测量仪等。喷气机构喷出气流，气流经工件表面反射得到反射气流，然后通过气流感应装置检测反射气流的流速大小，根据检测结果进行分析，然后控制单元依据分析结果来控制喷枪的开启或关闭，实现工件的自动智能喷涂，避免根据特定工件的形状编程，适用范围广，使用灵活方便，结构简单，在感应的同时还能吹走附在工件表面的粉尘，保证了喷涂效果，喷枪、喷气机构和气流感应机构固定安装在安装板上，在喷涂机器人的带动下沿工件移动实现自动喷涂。

上述的自动喷涂装置，优选的，所述喷气机构喷射出气流的流速为v1，0.3m/s≤v1≤1.5m/s，喷气机构的喷气口距所述工件表面的距离为l，10cm≤l≤40cm。吹出气流的流速不能过小，否则难以形成稳定的反射气流，选择该流速范围能够形成稳定的反射气流，便于进行检测分析，喷气口不能距离工件表面过近或过远，过近或过远均会影响气流的稳定性，l选择这一范围也是为了得到稳定的反射气流。

上述的自动喷涂装置，优选的，所述喷气机构喷射出的气流的方向与所述工件的表面倾斜，倾斜角度为α，60°≤α≤80°。选择该倾斜角度便于接收更大的反射风量，从而减少环境带来的偏差。

上述的自动喷涂装置，优选的，所述自动喷涂装置包括两个喷气机构和两个气流感应机构，所述两个气流感应机构分别测量所述两个喷气机构喷射出的气流经所述工件阻挡形成的反射气流的流速大小，所述两个喷气机构喷射出的气流的方向均与所述工件的表面倾斜，且倾斜角度不同。通过两组互不干扰的喷气机构和气流感应机构射出两股气流，一股气流的倾斜角度高，倾斜角度高的可感应的前方的距离短，但其能够贴近边缘切进凹槽的内壁，适合精确感应凹槽或凸起的高度差，且感应结果更为精确，倾斜角度低的气流朝前方喷射的距离远，能感应到更前方的情况，起到提前感应的作用，但是感应凹槽或凸起的精度差，采用该装置能使两股气流相互配合工作，通过对感应结果的分析共同控制喷枪，充分协调好喷枪开闭的反应时间。

上述的自动喷涂装置，优选的，所述两个喷气机构喷射出的气流的方向与所述工件的表面的倾斜角度分别为α1和α2，其中，60°≤α1≤70°，70°≤α2≤80°。α1和α2一个低角度一个高角度，在保证能够得到稳定更大反射风量的同时，两个角度射出的气流能发挥各自的优势，相互配合协同工作，更好地控制喷枪进行自动喷涂。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种自动喷涂系统，包括喷涂机器人和上述的自动喷涂装置，所述自动喷涂装置固定设置于所述喷涂机器人的端部。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过朝工件表面倾斜射出气流，一方面能清除工件表面上吸附的粉尘，保证喷涂效果，更重要的是通过测量气流经工件阻挡形成的反射气流的流速，可感知气流的变化情况，当工件前方表面出现高度差时，装置感应到的气流会变化，根据设定的气流变化率来控制自动喷漆的开关，从而实现跳过不需要喷涂区域，保证了喷涂质量，本发明具有结构简单，使用方便，且无需根据每个工件的详细尺寸进行编程，工作量小，尤其适用于造型简单的大平面工件，可实现自动跳过平面上的功能区域，无需编程，也可通过在工件上增加符合触发阈值的特征，来保护非喷涂区域。

附图说明

图1是实施例1中的自动喷涂装置的结构示意图。

图2是实施例1中的自动喷涂装置的俯视结构示意图。

图3是实施例2中的自动喷涂装置的俯视结构示意图。

图例说明：

1、喷枪；2、工件；3、喷气机构；31、第一喷气机构；32、第二喷气机构；4、气流感应机构；41、第一气流感应机构；42、第二气流感应机构；5、安装板；α、喷射出的气流与工件表面的夹角。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例的自动喷涂装置，包括喷枪1、控制单元、一个用于喷射出气流的喷气机构3和一个用于测量喷气机构3喷射出的气流经工件2阻挡形成的反射气流的流速大小的气流感应机构4，喷枪1、喷气机构3和气流感应机构4均固定于一安装板5上，喷气机构3设于喷枪1行走方向的前侧，气流感应机构4设于喷气机构3行走方向的前侧，安装板5固定于喷涂机器人的端部，喷气机构3和气流感应机构4均与控制单元电连接。具体的，气流感应机构4为风速测量仪，喷枪1与喷气机构3之间的距离为150mm，喷气机构3与气流感应机构4之间的距离为150mm。

本实施例中，喷气机构3喷射出气流的流速为v1，v1为1.2m/s，喷气机构3的喷气口距工件2表面的距离为l，l为35cm。

本实施例中，喷气机构3喷射出的气流的方向与工件2的表面倾斜，倾斜角度为α，α为70°。

本实施例的自动喷涂系统，包括喷涂机器人和上述的喷涂装置，喷涂装置固定设置于喷涂机器人的自由端，采用本实施例的自动喷涂系统进行喷涂，包括以下步骤：

(1)启动喷涂设备使喷枪1按规划的路径沿工件2行走，在喷枪1行走方向的前侧朝所述工件2喷射出流速持续稳定为1.2m/s的气流，气流喷射出的方向与工件2的表面倾斜，倾斜角度为70°；

(2)喷射出的气流被工件2的表面阻挡并形成反射气流；

(3)测量反射气流的流速v2并进行分析，根据分析结果控制喷枪1开启或关闭，完成工件的自动喷涂过程，其中，预设m作为触发阈值，

当0.8m≤v2≤1.2m时，检测的工件2的表面平整，打开喷枪1的阀门进行喷涂；

当v2＞1.2m时，检测的工件2的表面出现高度差大于5cm的凸起，关闭喷枪1的阀门停止喷涂；

当v2＜0.8m时，检测的工件2的表面出现高低差大于5cm的凹陷，关闭喷枪1的阀门停止喷涂；

采用上述方法能大致判断出工件的平整区域以及凹陷和凸起区域，喷涂时仅需对平整区域进行喷涂，无需对凹陷和凸起区域进行喷涂，因此通过上述喷涂方法能有效区分喷涂区域和非喷涂区域，进而完成自动喷涂过程。

实施例2：

如图3所示，本实施例的自动喷涂装置，包括喷枪1、控制单元、两个用于喷射出气流的喷气机构3和两个用于测量喷气机构3喷射出的气流经工件2阻挡形成的反射气流的流速大小的气流感应机构4，喷枪1、喷气机构3和气流感应机构4均固定于一安装板5上，喷气机构3设于喷枪1行走方向的前侧，气流感应机构4设于喷气机构3行走方向的前侧，安装板5固定于喷涂机器人的端部，喷气机构3和气流感应机构4均与控制单元电连接。具体的，气流感应机构4为风速测量仪。

本实施例中，两个喷气机构3分别为第一喷气机构31和第二喷气机构32，两个气流感应机构4分别为第一气流感应机构41和第二气流感应机构42，其中第一喷气机构31和第一气流感应机构41为第一组，第一喷气机构31喷射出的气流的方向与工件2的表面的倾斜角度分别为α1，其中，α1为65°，第一气流感应机构41用于测量第一喷气机构31喷射出的气流经工件2阻挡形成的反射气流的流速大小；第二喷气机构32和第二气流感应机构42为第二组，第二喷气机构32喷射出的气流的方向与工件2的表面的倾斜角度分别为α2，其中α2为75°，第二气流感应机构42用于测量第二喷气机构32喷射出的气流经工件2阻挡形成的反射气流的流速大小，第一组和第二组的气流和反射气流互不影响，其之间为相互独立工作测量过程。

本实施例中，第一喷气机构31和第二喷气机构32喷射出气流的流速均为0.5m/s，第一喷气机构31和第二喷气机构32的喷气口距工件2表面的距离为l，l为10cm。

本实施例的自动喷涂系统，包括喷涂机器人和上述的喷涂装置，喷涂装置固定设置于喷涂机器人的自由端，采用本实施例的自动喷涂系统进行喷涂，包括以下步骤：

(1)启动喷涂设备使喷枪1按规划的路径沿工件2行走，在喷枪1行走方向的前侧通过第一喷气机构31和第二喷气机构32朝工件2喷射出两股互不干扰的流速持续稳定的气流；

(2)喷射出的两股气流均被工件2的表面阻挡并形成两股互不干扰的反射气流；

(3)通过第一气流感应机构41和第二气流感应机构42分别测量两股反射气流的流速，对测量结果进行分析，根据分析结果控制喷枪1开启或关闭，或者根据实际情况尤其是针对平面与凹槽以及平面与凸起的过渡区域，通过对两个测量结果的分析来对喷枪1阀门的开度进行预调节，以实现过渡区域的合理自动喷涂，进而完成工件的自动喷涂过程。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。