聚氨酯喷涂机器人在汽车涂装生产线的应用

摘要：本文主要介绍了聚氨酯喷涂机器人在汽车裙边喷涂过程中的应用和操作方法。重点介绍了机器人的简要工作范围、坐标系的定义以及喷涂程序的编写优化过程。

关键词：聚氨酯、机器人、程序编写及优化

引言

随着汽车制造业向绿色化、智能化转型，传统涂装工艺的高能耗、高污染、低效率等局限愈发明显。聚氨酯喷涂机器人凭借材料与工艺优势，成为汽车涂装核心方案。汽车行驶中，底板、轮罩、裙边易受石粒撞击致车身锈蚀，通常在这些重点位置喷涂聚氨酯作抗石击涂层。本文聚焦聚氨酯喷涂机器人在汽车涂装生产线的应用展开探讨。

1 聚氨酯机器人简介

聚氨酯作为高性能高分子材料，具备耐候、抗刮、轻量化、设计自由及环保等特性，是汽车涂装优选。当前多数车企采用喷涂聚氨酯作车底裙边抗石击涂层。下文将介绍常用喷涂机器人各轴工作范围与负载能力，分享现场安装调试经验及喷涂程序日常优化方式。

1.1机器人的工作范围和负载

以上是机器人理论上的部分工作范围以及负载能力。但是，实际中当机器人应用在聚氨酯喷涂过程中时，由于连接空气管路等，就限制了4、5、6轴的旋转范围，具体则根据现场状态不同，避免旋转过大损坏管路即可。根据喷涂现场的实际情况，编程一般对4轴和6轴限制在360°以内。

1.2喷涂机器人系统的组成

喷涂机器人由位于室体内部的机械手、喷涂装置和外部的控制柜、吹扫单元、示教器和PLC控制柜组成。控制柜对机器人进行控制，同时上面还有连接外部设备的网口，可以实现计算机的离线编程和下载过程。

2 机器人手动操控以及坐标系的设定

机器人喷涂程序的编写过程中，最重要的便是机器人每次移动后的位置。这就需要机器人本身具备相应的坐标系来记录这些点在坐标系中的位置。对于机器人系统，一般具有5个坐标系，分别是大地坐标系、基坐标系、工具坐标系、工件坐标系、用户坐标系。一般我们需要手动操控去定义工具坐标系和工件坐标系。下面将对机器人如何手动操控和定义工具坐标系、工件坐标系进行介绍。

2.1机器人的几种运动方式

1）直线运动

机器人工具姿态不变，机器人工具中心点（TCP）沿坐标轴线性移动。

2）重定向运动

机器人工具中心点（TCP）位置不变，机器人工具沿坐标轴转动，改变姿态。

3）逐轴运动

对机器人各个轴进行手动操控，各轴移动范围要在工作范围内。

2.2机器人工具、工件坐标系的设定

坐标系的设定分为三种方法，分别是四点法、五点法和六点法。

在这里介绍某公司涂装生产线所采用的五点法来设定工具坐标系。

在主界面中选择Data→选择“数据类型”并找到工具数据→选择软件“New”创建新工具→选择“定义开始”示教该工具（开始之前会出现选择方法的界面，选择TCP&Z，X）→手动操控机器人将工具的端点放到第一个基准点并选择“修改点坐标”→对选中方法中的所有点都执行以上操作，完成后按“确认”便会生成相应的工具。在这个过程后必须手动输入质量与重心，在上面步骤的界面上向下滚动到质量和重心选项上面分别设置质量5Kg和120mm。

3 聚氨酯喷涂程序编写与优化

利用机器人喷涂聚氨酯，首先要针对不同车型对车身位置检测装置进行示教，检测装置会计算出车身停止位置与标准工件位置的偏差进而对程序进行补偿，然后对喷涂程序进行编写。喷涂程序可以离线编写，也可以利用示教器在现场进行示教。

3.1检测装置简介

由于机械化运行的不稳定性，车身每次进入喷房后停止的位置不一定完全是起初定义的工件位置。而机器人喷涂聚氨酯时，为了避免胶雾飞溅到车身其他部位，挡胶装置一般距离车身1cm左右。如果车身偏差比较大，挡胶装置会划伤车身。针对上面这种情况，聚氨酯机器人专门设计了一个检测装置，针对每次进入喷房的车身进行检测，检测方式为x，y，z三个方向进行检测，直至光电开关被碰触关闭。检测完成后，机器人会自动对车身坐标进行计算，然后与标准工件位置进行比较，之后得出偏差值，最后对喷涂程序进行补偿，这样就可以得到比较好的喷涂效果。

3.2聚氨酯喷涂程序编写

1）制作刷子表

首先按要求（整个喷涂过程中不同压力、流量组合的个数）选择刷子数量，然后对每个刷子的空气压力以及胶的流量进行设置。

2）喷涂路径的示教

手动操控机器人运动到相应的位置，然后在示教器上面选择相应的指令，形成一条由若干个直线组成的裙边部位的行走路径。

3）添加开/关枪位置和相应的刷子

机器人要从Home位置开始执行喷涂程序，之后再回到Home位置，这个过程中不能全程保持喷枪开启，所以就需要在相应的位置打开喷枪和关闭喷枪。在程序中我们在需要开枪的位置添加set brush指令，根据具体的喷涂压力流量不同，选择刷子表中的不同的刷子。

3.3聚氨酯喷涂程序优化

现场手动示教的程序位置上都会有一定的偏差，导致喷涂后的胶条并不美观，或者有胶雾等缺陷。针对这些情况，需要对程序进行进一步的优化。

1）利用Shop Floor Editor软件优化

针对位置偏差产生的胶条上面部位弯曲不美观的状态，可以利用Shop Floor Editor软件进行优化，在软件中选择“机器人轨迹”模式，可以对不美观的单枪移动直接用鼠标进行拖动。

2）利用示教器进行优化