CN110756359A - 一种基于视觉的自动喷涂装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉的自动喷涂装置及方法，该装置包括：plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在所述长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置；且在滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器。本发明能实现在复杂工业环境下工业机器人在工作空间对工件的自动喷涂，从而提高了工作效率，节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及对门板的喷涂装置技术领域，特别是涉及一种基于视觉的自动喷涂装置及方法。
背景技术
工业喷涂生产领域的竞争正变得日趋激烈，对自动化水平，优化程度质量需求日益提高。引入工业机器人喷涂***将更加的环保节能、健康、安全，并将大幅降低成本。一般的机器人对门板的喷涂方式通常步骤为：
1、将待喷涂的工件放置在喷涂区域。
2、喷涂工人通过示教器点对点示教机器人的喷涂程序。
3、如果想要对两个输送链上的工件进行喷涂，同样需要对机器人进行手动示教。
当前的机器人常用喷涂的方式是调试人员根据待喷工件的现场进行点对点的编程调试完成。此方法操作复杂、繁琐而且耗时很长，使得喷涂加工的效率较低，对操作者有较高专业技能要求同时柔性化较差；更重点的是，如果工件更换后要重新编写一套示教程序，自动化应用效率较低。
发明内容
本发明针对工业环境中的机器喷涂的不足之处，提出一种基于视觉识别的自动喷涂装置及方法，以期能实现在复杂工业环境下工业机器人在工作空间对工件的自动喷涂，从而提高了工作效率，节约生产成本。
本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：
本发明一种基于视觉的自动喷涂装置的特点包括：plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在所述长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置；且在所述滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器；
若所述视觉扫描装置到达滑轨上位置传感器所在的扫描位置时，则相应的位置传感器将所述视觉扫描装置的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人根据所述到位信号获取所述视觉扫描装置当前所在的位置；
所述plc控制器根据所述到位信号开启所述视觉扫描装置当前所在的位置下方的输送链，并发送开始启动信号给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人根据所述开始启动信号从中间清洗位转向所开启的输送链一侧，同时发送开始扫描信号给所述视觉扫描装置；
所述视觉扫描装置接收到所述开始扫描信号，并在所述开始扫描信号处于上升沿时，开始扫描输送链上方的工件，并采集工件表面的几何信息后发送给所述集成工控机；
所述集成工控机根据所述工件表面的几何信息得到工件的喷涂轨迹并发给所述长臂展喷涂机器人；
若工件达到输送链上位置传感器所在的喷涂位置时，则相应的位置传感器将所述工件的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人接收到所述工件的到位信号后，根据所述喷涂轨迹对处于输送链上工件的其中一面进行喷涂操作，并在完成喷涂操作后发送喷涂完成信号给所述plc控制器；
所述plc控制器根据所述喷涂完成信号控制所述输送链上的电机轴对所述工件进行180°翻转，并发送翻转完成信号给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人根据所述翻转完成信号按照所述喷涂轨迹进行工件另一面的喷涂操作；当所述长臂展喷涂机器人再次完成喷涂操作时自动复位到中间清洗位。
本发明一种基于视觉识别的自动喷涂方法的特点是应用于由plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在所述长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置所组成的喷涂***中，并按以下步骤进行：
步骤1、在所述滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器，若所述视觉扫描装置到达滑轨上位置传感器所在的扫描位置时，则相应的位置传感器将所述视觉扫描装置的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
步骤2、所述长臂展喷涂机器人根据所述到位信号获取所述视觉扫描装置当前所在的位置；
步骤3、所述plc控制器根据所述到位信号开启所述视觉扫描装置当前所在的位置下方的输送链，并发送开始启动信号给所述长臂展喷涂机器人；
步骤4、所述长臂展喷涂机器人根据所述开始启动信号从中间清洗位转向所开启的输送链一侧，同时发送开始扫描信号给所述视觉扫描装置；
步骤5、所述视觉扫描装置接收到所述开始扫描信号，并在所述开始扫描信号处于上升沿时，开始扫描输送链上方的工件，并采集工件表面的几何信息后发送给所述集成工控机；
步骤6、所述集成工控机根据所述工件表面的几何信息得到工件的喷涂轨迹并发给所述长臂展喷涂机器人；
步骤7、若工件达到输送链上位置传感器所在的喷涂位置时，则相应的位置传感器将所述工件的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
步骤8、所述长臂展喷涂机器人接收到所述工件的到位信号后，根据所述喷涂轨迹对处于输送链上工件的其中一面进行喷涂操作，并在完成喷涂操作后发送喷涂完成信号给所述plc控制器；
步骤9、所述plc控制器根据所述喷涂完成信号控制所述输送链上的电机轴对所述工件进行180°翻转，并发送翻转完成信号给所述长臂展喷涂机器人；
步骤10、所述长臂展喷涂机器人根据所述翻转完成信号按照所述喷涂轨迹进行工件另一面的喷涂操作；当所述长臂展喷涂机器人再次完成喷涂操作时自动复位到中间清洗位。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明使用了自动喷涂装置，通过机器视觉完成对工件的扫描，集成的工控机根据扫描***收集的工件表面的几何信息，自动生成机器人的喷涂程序，克服了人工示教工业机器人的喷涂程序繁杂、复杂的难题，从而实现了低成本，快速的，高精度的对目标物体的喷涂。
2、本发明通过工业机器人和外部plc之间的信号交互，有效的控制了工业机器人和待喷涂物体之间的喷涂行为，确保了末端喷枪能够靠近目标物体以及机器人的执行逻辑步骤，从而能有效的实施喷涂。
3、本发明采用了机器人前后旋转的工作模式，外部控制的plc通过对左右两个输送链信号的控制达到一台机器人完成对两条输送链自动喷涂的要求，从而能够有效的提高了机器人的使用效率。
4、本发明采用了输送链上装有旋转电机的装置结构，待喷涂物体在正面完成喷涂后通过旋转电机旋转180度，机器人能够继续对工件的反面进行喷涂，从而完成对机器人正反两面喷涂的要求，极大的提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明各部分连接图；
图2为本发明的外部空间分布图；
图3为本发明工作内部流程图。
具体实施方式
本实施例中，一种基于视觉识别的自动喷涂装置，如图1和图2所示，包括：plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置；且在滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器；
若视觉扫描装置到达滑轨上位置传感器所在的扫描位置时，则相应的位置传感器将视觉扫描装置的到位信号发送给长臂展喷涂机器人；具体实施中，视觉扫描装置采用6个劳易测激光传感器实现对待喷涂工件的扫描；长臂机器人采用CMA GR-6160六轴机器人；
长臂展喷涂机器人根据到位信号获取视觉扫描装置当前所在的位置；
plc控制器根据到位信号开启视觉扫描装置当前所在的位置下方的输送链，并发送开始启动信号给长臂展喷涂机器人；两条输送链相互独立，机器人根据收到的信号，判断工件具体在哪一条输送链上，自动生成轨迹后，完成对工件进行喷涂；两条输送链均可以在喷涂位置旋转180度从而是机器人完成对工件正反两面喷涂；
长臂展喷涂机器人根据开始启动信号从中间清洗位转向所开启的输送链一侧的安全位等待工件到位信号，同时发送开始扫描信号给视觉扫描装置；
视觉扫描装置接收到开始扫描信号，并在开始扫描信号处于上升沿时，扫描装置的开关打开，开始采集数据，扫描装置采集到工件的数据时将工件表面的几何信息实时的发送给集成工控机；
集成工控机根据所述工件表面的几何信息得到工件的喷涂轨迹并发给所述长臂展喷涂机器人；
若工件达到输送链上位置传感器所在的喷涂位置时，则相应的位置传感器将工件的到位信号发送给长臂展喷涂机器人；
长臂展喷涂机器人接收到工件的到位信号后，根据喷涂轨迹对处于输送链上工件的其中一面进行喷涂操作，并在完成喷涂操作后发送喷涂完成信号给plc控制器；
plc控制器根据喷涂完成信号控制输送链上的电机轴对工件进行180°翻转，并发送翻转完成信号给长臂展喷涂机器人；
长臂展喷涂机器人根据翻转完成信号按照喷涂轨迹进行工件另一面的喷涂操作；当长臂展喷涂机器人再次完成喷涂操作时自动复位到中间清洗位。
本实施例中，如图2和图3所示，一种基于视觉的自动喷涂方法，是应用于由plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置所组成的喷涂***中，并按以下步骤进行：
步骤1、在滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器，若视觉扫描装置到达滑轨上位置传感器所在的扫描位置时，则相应的位置传感器将视觉扫描装置的到位信号发送给长臂展喷涂机器人；
步骤2、长臂展喷涂机器人根据到位信号获取视觉扫描装置当前所在的位置；若机器人收到扫描装置到达左侧输送链上方的扫描位置的位置信号，同时没有收到扫描装置到达右侧输送链上方的扫描位置的位置信号时，机器人可以判断扫描装置此时处于左侧输送链上方的扫描位置；若机器人同时收到扫描装置到达左侧输送链上方的扫描位置的位置信号和扫描装置到达左侧输送链上方的扫描位置的位置信号时，机器人会输出一个扫描位置错误的报警；提醒操作人员注意检查***的信号的情况。
步骤3、plc控制器根据到位信号开启视觉扫描装置当前所在的位置下方的输送链，并发送开始启动信号给长臂展喷涂机器人；
步骤4、长臂展喷涂机器人根据开始启动信号从中间清洗位转向所开启的输送链一侧，同时发送开始扫描信号给视觉扫描装置；
步骤5、视觉扫描装置接收到开始扫描信号，并在开始扫描信号处于上升沿时，开始扫描输送链上方的工件，并采集工件表面的几何信息后发送给集成工控机；视觉扫描装置打开后，工控机每4ms刷新一次数据，工件扫描过程中，集成工控机实时的对收到的工件的表面的几何信息进行处理，根据输送链的速度和此工件的长度，设定机器人10秒后停止刷新采集数据，同时视觉扫描传感器自动关闭，扫描结束后工控机很快根据接收到的工件几何数据生成机器人执行的喷涂程序。
步骤6、集成工控机根据工件表面的几何信息得到工件的喷涂轨迹并发给长臂展喷涂机器人；视觉扫描装置扫描待喷涂工件，得到待喷涂工件的图像数据，数据传输到工控机内进行处理，工控机内集成有用于对工件的图像数据进行处理生成几何模型进而对模型处理并生成机器人喷涂的路径的图像处理模块；图像处理模块处理所获取数据：视觉扫描模块将获取工件图像数据传给图像处理模块后，将采集的多余的图像信息过滤掉，优化工件的几何信息，得到工件的几何模型；轨迹生成模块识别图像处理过的工件的几何模型并计算出机器人的喷涂轨迹得到喷涂的程序代码；仿真及后处理模块主要是根据样条算法实现恒定和平滑的速度；机器人控制模块则是对样条进行运动学解算形成机器人最后的轨迹；最后集成工控机将喷涂程序发送给机器人。
步骤7、工件达到输送链上位置传感器所在的喷涂位置时，则相应的位置传感器将工件的到位信号发送给长臂展喷涂机器人；
步骤8、长臂展喷涂机器人接收到工件的到位信号后，根据喷涂轨迹对处于输送链上工件的其中一面进行喷涂操作，并在完成喷涂操作后发送喷涂完成信号给plc控制器；
步骤9、plc控制器根据喷涂完成信号控制输送链上的电机轴对工件进行180°翻转，并发送翻转完成信号给长臂展喷涂机器人；
步骤10、长臂展喷涂机器人根据翻转完成信号按照喷涂轨迹进行工件另一面的喷涂操作；当长臂展喷涂机器人再次完成喷涂操作时自动复位到中间清洗位。机器人完成该工件正反两面的喷涂工作后，机器人会首先输出给外部plc一个喷涂完成信号，然后机器人自动回到设定的机器人的清洗位，对喷枪进行清洗。外部的plc收到喷涂完成信号后，控制输送链返回，将喷涂完成的板件取下，换置为新的板件，继续按以上步骤进行喷涂。
综上，本自动喷涂***将更加的环保节能、健康、安全，并将大幅降低生产成本。
Claims (2)
1.一种基于视觉的自动喷涂装置，其特征包括：plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在所述长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置；且在所述滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器；
若所述视觉扫描装置到达滑轨上位置传感器所在的扫描位置时，则相应的位置传感器将所述视觉扫描装置的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人根据所述到位信号获取所述视觉扫描装置当前所在的位置；
所述plc控制器根据所述到位信号开启所述视觉扫描装置当前所在的位置下方的输送链，并发送开始启动信号给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人根据所述开始启动信号从中间清洗位转向所开启的输送链一侧，同时发送开始扫描信号给所述视觉扫描装置；
所述视觉扫描装置接收到所述开始扫描信号，并在所述开始扫描信号处于上升沿时，开始扫描输送链上方的工件，并采集工件表面的几何信息后发送给所述集成工控机；
所述集成工控机根据所述工件表面的几何信息得到工件的喷涂轨迹并发给所述长臂展喷涂机器人；
若工件达到输送链上位置传感器所在的喷涂位置时，则相应的位置传感器将所述工件的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人接收到所述工件的到位信号后，根据所述喷涂轨迹对处于输送链上工件的其中一面进行喷涂操作，并在完成喷涂操作后发送喷涂完成信号给所述plc控制器；
所述plc控制器根据所述喷涂完成信号控制所述输送链上的电机轴对所述工件进行180°翻转，并发送翻转完成信号给所述长臂展喷涂机器人；
所述长臂展喷涂机器人根据所述翻转完成信号按照所述喷涂轨迹进行工件另一面的喷涂操作；当所述长臂展喷涂机器人再次完成喷涂操作时自动复位到中间清洗位。
2.一种基于视觉识别的自动喷涂方法，其特征是应用于由plc控制器、集成工控机、长臂展喷涂机器人、对称设置在所述长臂展喷涂机器人两侧的输送链，以及横跨在两条输送链上方滑轨上的视觉扫描装置所组成的喷涂***中，并按以下步骤进行：
步骤1、在所述滑轨左右两侧的扫描位置和输送链的喷涂位置上分别设置有位置传感器，若所述视觉扫描装置到达滑轨上位置传感器所在的扫描位置时，则相应的位置传感器将所述视觉扫描装置的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
步骤2、所述长臂展喷涂机器人根据所述到位信号获取所述视觉扫描装置当前所在的位置；
步骤3、所述plc控制器根据所述到位信号开启所述视觉扫描装置当前所在的位置下方的输送链，并发送开始启动信号给所述长臂展喷涂机器人；
步骤4、所述长臂展喷涂机器人根据所述开始启动信号从中间清洗位转向所开启的输送链一侧，同时发送开始扫描信号给所述视觉扫描装置；
步骤5、所述视觉扫描装置接收到所述开始扫描信号，并在所述开始扫描信号处于上升沿时，开始扫描输送链上方的工件，并采集工件表面的几何信息后发送给所述集成工控机；
步骤6、所述集成工控机根据所述工件表面的几何信息得到工件的喷涂轨迹并发给所述长臂展喷涂机器人；
步骤7、若工件达到输送链上位置传感器所在的喷涂位置时，则相应的位置传感器将所述工件的到位信号发送给所述长臂展喷涂机器人；
步骤8、所述长臂展喷涂机器人接收到所述工件的到位信号后，根据所述喷涂轨迹对处于输送链上工件的其中一面进行喷涂操作，并在完成喷涂操作后发送喷涂完成信号给所述plc控制器；
步骤9、所述plc控制器根据所述喷涂完成信号控制所述输送链上的电机轴对所述工件进行180°翻转，并发送翻转完成信号给所述长臂展喷涂机器人；
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