一种自适应喷涂方法与流程

本发明涉及喷涂工件技术领域，具体而言，涉及一种自适应喷涂方法。

背景技术：

目前，机器人喷涂轨迹的方式有人工示教和自动轨迹规划法，前期主要运用人工示教法，先由技术人员“示教”喷枪操作全过程，接着机器人控制器记忆示教操作顺序，在喷涂过程中重复这一操作，喷涂的效果取决于技术人员的示教经验，一般大多数的小中型企业目前主要采用离线编程技术来克服人工示教的缺点，现在既懂得机器人又懂得工艺的人才比较稀缺，并且性价比不高，大部分的企业主要是根据现场情况进行编程，耗时较长，并且编程好的喷涂轨迹程序只能应用于同一型号的工件，适应性差。

经过检索发现一些典型的现有技术，如申请号为201910795491.6的专利公开了一种全自动漆面喷涂系统及喷涂工艺，通过机械进行喷涂可有效减少漆面喷涂的瑕疵，提升喷涂质量，且喷漆时产生的漆雾可通过净化装置进行净化，减少有的物质的排放，同时工作时不用操作人员进行操作，可减少对操作人员的危害，使用更加的安全；又如申请号为201910109783.x的专利公开了一种热喷涂方法及系统，通过上述方法能够减少热喷涂行业中的人为地摸索工艺参数的时间，提高工作效率，达到更好的喷涂效果。且利用计算机产生的仿真数据代替实际的实验，节约了试验成本，缩短了试验周期，提高了热喷涂工艺的工作效率；又如申请号为201510649858.5的专利公开了一种喷涂控制系统，解决了或部分解决了现有技术中只能人工手动喷涂涂料的技术问题，实现了提高作业效率、均匀喷涂、保护环境和保证操作人员身体健康的技术效果。

由此可见，对于其实际应用中的亟待处理的实际问题(对不同的待喷涂工件智能化切换喷涂模型进行喷涂的方法)还有很多未提出具体的解决方案。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足提供了一种自适应喷涂方法，本发明的具体技术方案如下：

一种自适应喷涂方法，包括以下的步骤：

步骤1.1收集整理待喷工件的特征参数和图像数据，上传到计算机，进行分类整理以及图像处理；

步骤1.2，根据对收集到的待喷工件的图像数据，自动生成n组喷涂参数以及喷涂轨迹；

步骤1.3选择最优的喷涂参数和最佳的喷涂轨迹，判断合适的喷涂装置喷涂模型，设定机器人的移动速度，切换合适的喷涂装置模型；

步骤1.4控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素，将其相应参数显示于操控用户界面，控制喷涂在工件的涂料厚度，对工件进行仿真喷涂；

步骤1.5对喷涂完成工件进行图像采集并根据采集到的图像判断已喷涂工件的质量是否达标。

优选的，在步骤1.1中，所述图像采集系统收集整理待喷工件的特征参数和图像数据具体为：使用照明光源对待喷涂的目标工件进行光照处理，显现待喷工件的重要特征，去除不必要的特征，图像采集系统扫描采集待喷工件的容貌特征，并将图像采集系统采集的图像数据上传到计算机中并实时显示。

优选的，在步骤1.4中，所述控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素的具体方法为：基于变种pid的涂料闭环供应系统，所述变种pid的涂料闭环供应系统包括涂料压力罐、变种pid涂料闭环供给控制器、调节阀、供气装置、质量流量计、涂料输送管以及喷涂装置，所述供气装置的供气管道的中部连接有所述调节阀，所述涂料压力罐与供气管道的一端连接，所述调节阀与所述变种pid涂料闭环供给控制器连接，所述涂料压力罐的输出端中部连接有所述质量流量计且涂料压力罐的输出末端与所述喷涂装置连接，所述质量流量计与所述变种pid涂料闭环供给控制器连接。

优选的，所述变种pid涂料闭环供给控制器包括pid控制算法，所述pid控制算法具体为：

步骤4.1设定期望涂料的质量流量值为qm；

步骤4.2确定变种pid闭环供给控制器待整定参数：比例kp、积分ki、微分kd的合适范围；

步骤4.3将n组pid控制参数投入涂料系统中仿真运行，计算出pid控制参数值；

步骤4.4计算出其参数对应的性能指标，从而选出最优性能；

步骤4.5实时输出的质量流量值与设定期望值比较；

步骤4.6调节气泵输出的压力，最终使涂料的质量流量控制精度等于qm。

优选的，在步骤1.2中，自动生成n组喷涂参数以及喷涂轨迹具体方法为：计算机将图像处理结果传递到机器人喷涂工艺系统中，通过机器人喷涂工艺系统的喷涂工艺数据和经验，对于不同的待喷工件、不同规格的曲面，自动生成n组喷涂参数以及喷涂轨迹。

优选的，在步骤1.3中，选择最优的喷涂参数和最佳的喷涂轨迹具体方法为：通过模型仿真喷涂轨迹优化过程中建立的以涂层均匀性和厚度为目标的优化函数，运用matlab软件编程对所建立的目标优化函数进行寻优求解获得最优喷涂的厚度和均匀度，得出最优参数设计，显示于操作用户界面。

优选的，在步骤1.4中，工件进行喷涂具体为：根据生成的轨迹程序、工艺参数自动对工件进行自动识别喷涂，工件上喷涂轨迹坐标系与喷涂装置的坐标系保持一致，并且在喷涂过程中始终垂直于喷涂表面。

本发明所取得的有益技术效果包括：

1.通过本发明的一种自适应喷涂方法，自动切换其对应的喷枪模型，生成新的喷涂轨迹和运动参数，未来适应于图像识别自动规划的模式以及配合传统的离线编程系统，实现更优质的喷涂效果。

2.通过所述变种pid涂料闭环供给控制器控制调节阀，进而控制涂料压力罐内的压强，通过将质量流量计的数据反馈给变种pid涂料闭环供给控制器，进而对质量流量计进行控制，基于变种pid算法实现多环境自适应高响应涂料闭环供给系统，实现低成本构建低成本涂料储存及供给一体化设备。

3.通过本发明的pid控制算法，实现基于设定的涂料供给流量数据实时稳定可靠调控，不仅能够保证涂料流量的稳定性，而且实现低成本条件下对涂料高精度的控制。

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明自适应喷涂方法构成示意图；

图2是本发明涂料闭环供给系统示意图；

图3是本发明pid控制算法示意图。

图中：10、压力罐；20、变种pid涂料闭环供给控制器；30、调节阀；40、供气装置；50、质量流量计；60、喷涂装置。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明为一种自适应喷涂方法，根据附图所示阐述以下实施例：

实施例一：

如图1所示，一种自适应喷涂方法，其特征在于，包括变种pid的涂料闭环供应系统、喷涂装置喷涂模型、机器人喷涂工艺系统，包括以下的步骤：

步骤1.1图像采集系统收集整理待喷工件的特征参数和图像数据，上传到计算机，进行分类整理以及图像处理；

步骤1.2计算机将图像处理结果传递到机器人喷涂工艺系统中，由基于长期的项目经验和数据建立起来的机器人喷涂工艺库，对收集到的待喷工件的图像数据，自动生成喷涂参数以及喷涂轨迹程序；

步骤1.3选择最优的喷涂参数和最佳的喷涂轨迹，判断合适的喷涂装置喷涂模型，设定机器人的移动速度，切换合适的喷涂装置模型；

步骤1.4由基于变种pid的涂料智能供给系统，控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素，将其相应参数显示于操控用户界面，控制喷涂在工件的涂料厚度，对工件进行仿真喷涂；

步骤1.5由图像采集系统将成品拍摄上传到工艺系统中，用于人工观察喷涂质量是否达标，输送线自动切换下一个待喷涂工件，回到步骤1.1循环。

通过本发明的喷涂机器人系统实现喷涂不同工件产品，基于建立起来的喷涂工艺库，自动切换其对应的喷枪模型，生成新的喷涂轨迹和运动参数，未来适应于图像识别自动规划的模式以及配合传统的离线编程系统，实现更优质的喷涂效果。

进一步的，在步骤1.1中，图像采集系统收集具体为：使用照明光源对待喷涂的目标工件进行光照处理，显现待喷工件的重要特征，去除不必要的特征，图像采集系统扫描采集待喷工件的容貌特征，并将图像采集系统采集的图像数据上传到计算机中并实时显示。

实施例二：

如图1所示，一种自适应喷涂方法，其特征在于，包括变种pid的涂料闭环供应系统、喷涂装置喷涂模型、机器人喷涂工艺系统，包括以下的步骤：

步骤1.1图像采集系统收集整理待喷工件的特征参数和图像数据，上传到计算机，进行分类整理以及图像处理；

步骤1.2计算机将图像处理结果传递到机器人喷涂工艺系统中，由基于长期的项目经验和数据建立起来的机器人喷涂工艺库，对收集到的待喷工件的图像数据，自动生成喷涂参数以及喷涂轨迹程序；

步骤1.3选择最优的喷涂参数和最佳的喷涂轨迹，判断合适的喷涂装置喷涂模型，设定机器人的移动速度，切换合适的喷涂装置模型；

步骤1.4由基于变种pid的涂料智能供给系统，控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素，将其相应参数显示于操控用户界面，控制喷涂在工件的涂料厚度，对工件进行仿真喷涂；

步骤1.5由图像采集系统将成品拍摄上传到工艺系统中，用于人工观察喷涂质量是否达标，输送线自动切换下一个待喷涂工件，回到步骤1.1循环。

通过本发明的喷涂机器人系统实现喷涂不同工件产品，基于建立起来的喷涂工艺库，自动切换其对应的喷枪模型，生成新的喷涂轨迹和运动参数，未来适应于图像识别自动规划的模式以及配合传统的离线编程系统，实现更优质的喷涂效果。

进一步的，在步骤1.1中，图像采集系统收集具体为：使用照明光源对待喷涂的目标工件进行光照处理，显现待喷工件的重要特征，去除不必要的特征，图像采集系统扫描采集待喷工件的容貌特征，并将图像采集系统采集的图像数据上传到计算机中并实时显示。

进一步的，如图2所示，在步骤1.4中，所述控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素的具体方法为：基于所述变种pid的涂料闭环供应系统，所述变种pid的涂料闭环供应系统包括涂料压力罐10、变种pid涂料闭环供给控制器20、调节阀30、供气装置40、质量流量计50以及喷涂装置60，所述供气装置40的供气管道的中部连接有所述调节阀30，所述涂料压力罐10与供气装置40的供气管道的一端连接，所述调节阀30与所述变种pid涂料闭环供给控制器20连接，所述涂料压力罐10的输料端中部连接有所述质量流量计50且涂料压力罐10的输料末端与所述喷涂装置60连接，所述质量流量计50与所述变种pid涂料闭环供给控制器连接，通过所述变种pid涂料闭环供给控制器20控制调节阀30，进而控制涂料压力罐10内的压强，通过将质量流量计50的数据反馈给变种pid涂料闭环供给控制器20，进而对质量流量计50进行控制，基于变种pid算法实现多环境自适应高响应涂料闭环供给系统，实现低成本构建低成本涂料储存及供给一体化设备。

实施例三：

如图1所示，一种自适应喷涂方法，其特征在于，包括变种pid的涂料闭环供应系统、喷涂装置喷涂模型、机器人喷涂工艺系统，包括以下的步骤：

步骤1.1图像采集系统收集整理待喷工件的特征参数和图像数据，上传到计算机，进行分类整理以及图像处理；

步骤1.2计算机将图像处理结果传递到机器人喷涂工艺系统中，由基于长期的项目经验和数据建立起来的机器人喷涂工艺库，对收集到的待喷工件的图像数据，自动生成喷涂参数以及喷涂轨迹程序；

步骤1.3选择最优的喷涂参数和最佳的喷涂轨迹，判断合适的喷涂装置喷涂模型，设定机器人的移动速度，切换合适的喷涂装置模型；

步骤1.4由基于变种pid的涂料智能供给系统，控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素，将其相应参数显示于操控用户界面，控制喷涂在工件的涂料厚度，对工件进行仿真喷涂；

步骤1.5由图像采集系统将成品拍摄上传到工艺系统中，用于人工观察喷涂质量是否达标，输送线自动切换下一个待喷涂工件，回到步骤1.1循环。

通过本发明的喷涂机器人系统实现喷涂不同工件产品，基于建立起来的喷涂工艺库，自动切换其对应的喷枪模型，生成新的喷涂轨迹和运动参数，未来适应于图像识别自动规划的模式以及配合传统的离线编程系统，实现更优质的喷涂效果。

进一步的，图像采集系统收集具体为：使用照明光源对待喷涂的目标工件进行光照处理，显现待喷工件的重要特征，去除不必要的特征，图像采集系统扫描采集待喷工件的容貌特征，并将图像采集系统采集的图像数据上传到计算机中并实时显示。

进一步的，如图2所示，在步骤1.4中，所述控制输送的质量流量、影响喷涂厚度的因素的具体为：基于所述变种pid的涂料闭环供应系统，所述变种pid的涂料闭环供应系统包括涂料压力罐10、变种pid涂料闭环供给控制器20、调节阀30、供气装置40、质量流量计50以及喷涂装置60，所述供气装置40的供气管道的中部连接有所述调节阀30，所述涂料压力罐10与供气装置40的供气管道的一端连接，所述调节阀30与所述变种pid涂料闭环供给控制器20连接，所述涂料压力罐10的输料端中部连接有所述质量流量计50且涂料压力罐10的输料末端与所述喷涂装置60连接，所述质量流量计50与所述变种pid涂料闭环供给控制器连接，通过所述变种pid涂料闭环供给控制器20控制调节阀30，进而控制涂料压力罐10内的压强，通过将质量流量计50的数据反馈给变种pid涂料闭环供给控制器20，进而对质量流量计50进行控制，基于变种pid算法实现多环境自适应高响应涂料闭环供给系统，实现低成本构建低成本涂料储存及供给一体化设备。

进一步的，所述变种pid涂料闭环供给控制器包括pid控制算法，所述pid控制算法具体为：

步骤4.1设定期望涂料的质量流量值为qm；

步骤4.2确定变种pid闭环供给控制器待整定参数：比例kp、积分ki、微分kd的合适范围；

步骤4.3将n组pid控制参数投入涂料系统中仿真运行，计算出pid控制参数值；

步骤4.4计算出其参数对应的性能指标，从而选出最优性能；

步骤4.5实时输出的质量流量值与设定期望值比较；

步骤4.6调节气泵输出的压力，最终使涂料的质量流量控制精度等于qm。

通过pid控制算法，实现基于设定的涂料供给流量数据实时稳定可靠调控，不仅能够保证涂料流量的稳定性，而且实现低成本条件下对涂料高精度的控制。

进一步的，在步骤1.2中，自动生成n组喷涂参数以及喷涂轨迹具体方法为：计算机将图像处理结果传递到机器人喷涂工艺系统中，通过机器人喷涂工艺系统的喷涂工艺数据和经验，对于不同的待喷工件、不同规格的曲面，自动生成n组喷涂参数以及喷涂轨迹。

进一步的，在步骤1.3中，选择最优的喷涂参数和最佳的喷涂轨迹具体方法为：通过模型仿真喷涂轨迹优化过程中建立的以涂层均匀性和厚度为目标的优化函数，运用matlab软件编程对所建立的目标优化函数进行寻优求解获得最优喷涂的厚度和均匀度，得出最优参数设计，显示于操作用户界面。

进一步的，在步骤1.4中，工件进行喷涂具体为：根据生成的轨迹程序、工艺参数自动对工件进行自动识别喷涂，工件上喷涂轨迹坐标系与喷涂装置的坐标系保持一致，并且在喷涂过程中始终垂直于喷涂表面。

综上所述，本发明公开了一种自适应喷涂方法，其所取得有益技术效果包括：

1.通过本发明的一种自适应喷涂方法，自动切换其对应的喷枪模型，生成新的喷涂轨迹和运动参数，未来适应于图像识别自动规划的模式以及配合传统的离线编程系统，实现更优质的喷涂效果。

2.通过所述变种pid涂料闭环供给控制器20控制调节阀30，进而控制涂料压力罐10内的压强，通过将质量流量计50的数据反馈给变种pid涂料闭环供给控制器20，进而对质量流量计50进行控制，基于变种pid算法实现多环境自适应高响应涂料闭环供给系统，实现低成本构建低成本涂料储存及供给一体化设备。

3.通过本发明的pid控制算法，实现基于设定的涂料供给流量数据实时稳定可靠调控，不仅能够保证涂料流量的稳定性，而且实现低成本条件下对涂料高精度的控制。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。

在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。