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鑄鍛件（結(jié)構(gòu)件）的涂裝作業(yè)是環(huán)保要求十分嚴格的重污染工序，按照標準要求必須在符合相關(guān)防污染和具備污染物處理的封閉廠房內(nèi)進行。因此通常鑄鍛件（中小結(jié)構(gòu)件）的噴涂都是在專門的移動噴涂房中進行，噴涂操作者必須穿戴“笨重”的防護設(shè)施進行操作，勞動條件十分艱苦和危險。

本方案采用機器人智能噴涂系統(tǒng)在移動噴涂房內(nèi)替代人工進行鑄鍛件（中小結(jié)構(gòu)件）的噴涂作業(yè)，實現(xiàn)了高效和高質(zhì)量的噴涂作業(yè)，為本作業(yè)的自動化和智能化提供了解決方案。

一、適用范圍

本系統(tǒng)適用于中小型鑄鍛件（結(jié)構(gòu)件）在移動噴涂房中的智能自動化噴涂作業(yè)。可實現(xiàn)大批量工件底漆、中漆、面漆的噴涂作業(yè) 。

工件參數(shù)項目	適用范圍
待噴涂面預處理	經(jīng)過機械加工（或打磨）、噴砂、表面預處作業(yè)后表面光潔度滿足后期涂裝工序要求
噴涂工件材質(zhì)	無限制
待噴涂面形狀	所有需要噴涂的外表面（支撐面除外）
噴涂覆蓋范圍	噴漆房內(nèi)全覆蓋

表1 適用范圍

機器人倒掛在噴漆房三維（二維）支架上，覆蓋范圍隨噴漆房大小變化。

單臺設(shè)備場地及外部能源需求：

場地尺寸	可活動噴漆房
電源要求	380V三相交流電 50HZ
氣源要求	不低于0.6MPa
油漆	色漆、清漆、固化劑、稀釋劑（根據(jù)涂裝需求儲備）

表2 場地及能源需求

二、設(shè)置目標

1. 視覺系統(tǒng)自動實現(xiàn)工件的定位和噴涂面形狀識別，在線自動噴涂軌跡編程。

2. 代替人工實現(xiàn)單次多個工件底漆、中間漆、面漆的噴涂。

3. 實現(xiàn)噴涂過程中數(shù)據(jù)采集及生產(chǎn)數(shù)據(jù)匯總分析。

4. 提高涂層的質(zhì)量及涂層均勻性，達到行業(yè)標準并節(jié)省10%到15%的油漆用量。

5. 提升操作員工的工作環(huán)境，減少各類化學品對操作員工的危害。

6. 減少人工參與的內(nèi)容，提升噴涂工序的自動化水平。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)主要由：活動噴漆房、龍門行車、工業(yè)機器人、涂料噴涂系統(tǒng)（包括自動噴頭、涂料壓力桶及管路等）、控制柜、視覺識別定位系統(tǒng)、鑄件噴涂軌跡規(guī)劃系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

采用工業(yè)級六自由度機器人倒掛于龍門行車上，通過精準控制龍門行車的運動實現(xiàn)機器人在 X、Y 平面上的移動，控制行車運動實現(xiàn)將機器人移動到指定工位區(qū)域，噴漆機器人按噴漆運動軌跡帶動噴漆系統(tǒng)對各工位的工件進行精準控制噴漆作業(yè)。系統(tǒng)示意效果圖如后圖1所示。

龍門行車

本系統(tǒng)機器人移動動作主要通過龍門支架完成，龍門支架的作用是安裝機器人和鑄件（工件）掃描識別相機，利用相機對鑄件（工件）輪廓尺寸、類型進行識別定位，帶動機器人對鑄件（工件）進行準確噴涂作業(yè)。

工業(yè)機器人

本系統(tǒng)主要使用工業(yè)機器人主要選擇現(xiàn)有四大品牌機器人：Fanuc（發(fā)那科）、ABB、KUKA（庫卡）、Yaskawa（安川）和其他國產(chǎn)知名機器人等。完成模擬人工噴漆的動作及姿態(tài)，負載8-20kg,機械臂范圍1800-2500mm。示意圖如后圖2所示。

圖片9.png

圖1 鑄件自動化噴涂系統(tǒng)示意效果圖

圖片10.png

圖2 KukA KR 8系列

噴涂系統(tǒng)

噴涂系統(tǒng)由PLC噴槍工藝柜（含噴漆控制程序）、供料裝置和噴槍系統(tǒng)（采用AVX中壓混氣噴槍）構(gòu)成，實現(xiàn)與機器人系統(tǒng)的完美結(jié)合。

視覺識別定位系統(tǒng)

視覺識別定位系統(tǒng)主要由視覺相機、相機支架兩部分構(gòu)成。相機支架固定在機器人上，通過機器人的移動帶動相機支架以及視覺相機移動，完成對工件的位置、外形尺寸等掃描工作，通過視覺程序后處理，實現(xiàn)對機器人空間姿態(tài)的確認以及自動噴涂程序的生成。為保證視覺相機鏡頭能夠進行長時間作業(yè)，提高其壽命，視覺相機安裝在相機支架的自動密封盒內(nèi)。

鑄件噴涂軌跡規(guī)劃系統(tǒng)

鑄件噴涂軌跡規(guī)劃系統(tǒng)主要是通過C#語言進行實現(xiàn)，視覺識別定位系統(tǒng)掃描鑄件后得到各鑄件參數(shù)信息通過本系統(tǒng)在線自動化編程，實現(xiàn)噴涂工藝的設(shè)置、噴涂軌跡的生成以及與PLC的交互。

自動化控制系統(tǒng)

自動化控制系統(tǒng)主要采用PLC進行控制，其中主控制柜、工作臺控制柜、機器人控制柜以及監(jiān)控顯示等放置于非防爆的活動房外面，機器人（配置防護衣）、工作臺、供料裝置、供料攪拌罐等放置于噴涂間內(nèi)，其中機器人與工作臺放置于噴涂區(qū)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有三大功能：

，可以隨時監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，設(shè)備處于工作、待機、故障狀態(tài)一目了然，有助于管理者遠程進行生產(chǎn)管理；

第二、可以將生產(chǎn)過程中的工藝數(shù)據(jù)（如：電流電壓、壓力、電機轉(zhuǎn)速等）通過網(wǎng)線上傳至云端，隨時可從后臺查看，有助于工藝的改善；

第三、可以通過收集的數(shù)據(jù)在后臺生成報表文件，有利于管理者進行生產(chǎn)統(tǒng)計（包括產(chǎn)能、消耗、效率等）。

四、系統(tǒng)工作流程

根據(jù)工件現(xiàn)場噴涂的情況，擬定的工作流程如下：

流程序號	流程說明
1	操作者依據(jù)鑄件的大小調(diào)整安放鑄件的噴涂支架；
2	吊運擺放鑄件至噴涂支架上，具體擺放按照擺放擺規(guī)則執(zhí)行，擺放至布滿噴漆房的鑄件（或擺放完當期需噴涂的鑄件）；
3	開動活動房覆蓋至待噴涂區(qū)域；
4	輸入鑄件、油漆、噴涂工藝的各類參數(shù)，啟動激光雷達掃描系統(tǒng)，對鑄件定位確認；
5	經(jīng)過對鑄件定位后，確認各鑄件所在位置，通過視覺識別相機逐個對各鑄件進行拍攝，獲取鑄件的輪廓尺寸，自動生成噴涂軌跡。在交互界面人工確認軌跡是否正常。
6	系統(tǒng)給出預計配漆量，人工配漆完成后校準噴槍，確認噴涂系統(tǒng)正常后關(guān)閉噴漆房活動門，啟動噴涂開始按鈕。
7	系統(tǒng)根據(jù)輸入的工藝參數(shù)按照運動軌跡進行噴涂作業(yè)；
8	噴涂完成后，機器人回到待機位，發(fā)出執(zhí)行結(jié)束信號；
9	操作者打開噴漆房活動門，清洗噴槍；
10	結(jié)束或噴漆活動房移動至下一個噴漆位
11	重復

表3 系統(tǒng)工作流程

五、系統(tǒng)使用效率和預計實現(xiàn)效益

機器人智能自動化噴涂系統(tǒng)可替代傳統(tǒng)人工噴涂工序，實現(xiàn)鑄鋼件底、中間、面漆噴涂質(zhì)量優(yōu)化并可長時間穩(wěn)定工作，降低生產(chǎn)成本，提升整體生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)將操作者從傳統(tǒng)的噴涂環(huán)境中解放出來，通過視覺和機器人系統(tǒng)，實現(xiàn)遠端監(jiān)控噴涂進程，符合我國產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展方向。促進專業(yè)化生產(chǎn)，有利于企業(yè)聚焦主要生產(chǎn)工藝提升技術(shù)水平和聚焦主要產(chǎn)品提升產(chǎn)品質(zhì)量并實施批量化生產(chǎn)，有利于企業(yè)走“專精特新”道路提升核心競爭力。規(guī)?；a(chǎn)有利于企業(yè)更好地組織生產(chǎn)要素、投入先進生產(chǎn)設(shè)備、提升生產(chǎn)效率、降低綜合運營成本，也有利于企業(yè)實現(xiàn)環(huán)保綜合有效治理。

機器人噴涂成本主要包括：油漆用量+設(shè)備折舊+設(shè)備用電+人工配套

人工噴涂成本主要包括：油漆用量+設(shè)備折舊+設(shè)備用電

預計可替代2-4名熟練操作工，平均用漆量減少10%。預計年2-3年收回投資。該系統(tǒng)安全使用壽命周期5年以上。

機器人智能噴涂優(yōu)勢：

1. 可不間斷工作。取代部分人工噴涂工作量。

2. 工藝參數(shù)可控可調(diào)，可不斷優(yōu)化噴涂工藝。

3. 噴涂作業(yè)中參數(shù)穩(wěn)定，整體噴涂均勻，質(zhì)量穩(wěn)定。

4. 解決噴涂工序用工難、工作環(huán)境惡劣的難點，保障員工身體健康。

5. 推進鑄造全流程自動化、智能化發(fā)展，優(yōu)化工序節(jié)拍。