甘中康，齊曉波，葉明東，饒秋喜

（吉利汽車集團有限公司，浙江 寧波 315300）

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，客戶對車身外觀及品質(zhì)要求越來越高，這對噴涂作業(yè)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的人工噴涂內(nèi)板作業(yè)已不能滿足目前市場的質(zhì)量要求。機器人內(nèi)板噴涂具有較高的質(zhì)量穩(wěn)定性和連續(xù)性，也有利于降低單臺耗量，已然成為涂裝行業(yè)發(fā)展的趨勢。量產(chǎn)后內(nèi)噴質(zhì)量的穩(wěn)定性主要得益于前期調(diào)試的效果，因此本文針對前期內(nèi)噴調(diào)試進行論述。

1 內(nèi)噴機器人的布局

某新建涂裝線為Dürr 三代機器人，采用tracking(跟蹤式)連續(xù)輸送方式，其中色漆內(nèi)噴共有8 臺噴涂機器人、4 臺開門機器人和2 臺開蓋機器人(見圖1)。一般布局為4 臺機器人(R11、R12、R21、R22)噴涂四門，2 臺機器人(R13、R23)噴涂前蓋，2 臺機器人(R14、R24)噴涂后蓋。

圖1 色漆內(nèi)噴布局圖Figure 1 Layout of interior base coat spraying

清漆內(nèi)噴共有6 臺噴涂機器人、4 臺開門機器人和1 臺開蓋機器人(見圖2)。一般布局為4 臺機器人(R11、R12、R21、R22)噴涂四門，2 臺機器人(R13、R23)噴涂后蓋，前蓋內(nèi)表面免清漆噴涂。

圖2 清漆內(nèi)噴布局圖Figure 2 Layout of interior clear coat spraying

2 離線仿形的制作

用Dürr 專用的3Donsite 離線編程軟件建立內(nèi)噴工作站，完成開門開蓋機器人和噴涂機器人對車身數(shù)模噴涂面軌跡的編程及噴涂參數(shù)設(shè)置。再將離線程序?qū)氍F(xiàn)場機器人控制器，通過工件坐標測量轉(zhuǎn)換應(yīng)用于現(xiàn)場。離線導入現(xiàn)場時還需要在線示教，確認軌跡與工件是否貼合，與四門、兩蓋工裝夾具是否存在干涉，以及開門開蓋角度(或者距離)是否與數(shù)模一致。離線編程可以減少現(xiàn)場調(diào)試時間，縮短產(chǎn)品投放周期。

仿形程序的編制是噴涂仿形程序的形成過程，一般都是先按照車身形狀創(chuàng)建一系列路徑點，后將一系列路徑點組合成機器人運行的路徑。在仿形程序編制過程中，需要注意以下幾點：

(1) 確保離線仿形時間在設(shè)計節(jié)拍內(nèi)，保證所有噴涂區(qū)域均能噴涂到位，噴涂效率要高，達到噴涂質(zhì)量。

(2) 根據(jù)機器人布局及車型特點，選擇最佳的噴涂軌跡路徑，機器人運動軌跡平滑、穩(wěn)定，無奇異點。

(3) 機器人軌跡行走路徑不能與任何工件發(fā)生碰撞，包含機器人與車身之間、機器人與機器人之間、機器人與噴漆室室體之間。

(4) 不允許機器人手腕有超過一圈的轉(zhuǎn)動，各軸(尤其是二軸)的角度不宜變化較大。

(5) 噴涂過程中盡量減少機器人無效的等待或者運行時間，部分碰撞風險點可以出現(xiàn)等待。

(6) 機器人噴涂作業(yè)運行速率盡量保持一致，在噴涂機器人能力許可及節(jié)拍允許的范圍內(nèi)，低噴涂速率下的內(nèi)噴效果較好。另外，整車噴涂速率需要一致(無變化)，過渡軌跡速率除外。

3 車身測量

將離線程序?qū)氍F(xiàn)場機器人控制器，通過車身測量建立工件坐標系，經(jīng)轉(zhuǎn)換后應(yīng)用于現(xiàn)場才能實現(xiàn)仿形的在線示教。車身測量的步驟如下：

(1) 提供一臺與數(shù)模一致的標準車身。

(2) 通過集成在3Donsite 軟件的“Tools”(工具)區(qū)內(nèi)的“Calibration”(校準)模塊對工具或?qū)ο筮M行校準。

(3) 準備車身測量工具，根據(jù)現(xiàn)場霧化器型號選取相應(yīng)工具(車身測量工具的坐標已經(jīng)在建站初期存入系統(tǒng)程序中，在創(chuàng)建Local 和World 程序時直接選取即可)。

(4) 選取數(shù)模上8 個特征點(不能是可以移動部件上的特征孔，例如四門和兩蓋上的孔)，創(chuàng)建完整的Local 程序。

(5) 在3Donsite 上的同一Station(站)中，從進行車身測量的機器人Measure(測量)項目中創(chuàng)建新車型的World 程序文件。

(6) 利用測量工具，R11 和R21 機器人分別按照順序測量相應(yīng)的點，各點保存后形成新的World 程序文件，在3Donsite 上進行“Calibration”(校準)，分別將Local 程序和World 程序?qū)?，生成一組數(shù)據(jù)，即工件坐標值。

4 仿形在線示教

仿形程序編制完成后，在3Donsite 軟件上進行離線模擬，主要驗證仿形程序的通過性，并觀察機器人的運行姿態(tài)。如果離線模擬通不過或機器人運行幅度過大，須繼續(xù)優(yōu)化仿形程序，直到離線模擬通過為止。

離線模擬通過后，利用便攜式可編程控制器，完成開門開蓋機器人和噴涂機器人對車身噴涂面軌跡的在線示教。通過在線示教精對點，可以克服輸送系統(tǒng)、工裝夾具、工件等自身帶來的誤差，規(guī)避現(xiàn)場的碰撞風險。具體示教步驟如下：

(1) 選定標準車身，四門兩蓋工裝安裝后測試正常；車身放至機器人可噴涂的位置，在Zone Fifo(站序列)內(nèi)記錄車身相對于Zone start(站啟動)開關(guān)的距離，標記為S1。

(2) Station(站)內(nèi)打開對應(yīng)仿形的Main(主)程序，找出wait conveyor(等待輸送)數(shù)值，標記為S2(每個機器人均有一個wait conveyor 的值，它決定機器人何時開始追蹤)。

(3) 計算出此時車身工件坐標值S=S1-S2，此值即車身位置相對于機器人的工件坐標值，在線示教需將此值輸入到示教器內(nèi)，這樣機器人才能找到車身當前的位置。

(4) 啟動工作站的示教(T1)模式，按照各個機器人的噴涂順序依次用示教器在線示教仿形，注意別忘了在示教時錄入車身工件坐標。

(5) 首先示教開門開蓋仿形，主要驗證開門開蓋程序的通過性及開門開蓋角度(與離線數(shù)模角度一致)，優(yōu)化過程中所有點的平滑度，多次驗證以確保感應(yīng)器無異常報警。

(6) 在線示教時機器人的運行速率盡可能地低，降低碰撞風險，一些邏輯關(guān)系需在線一并示教，還有機器人的可達性、各軸軟限位、軸的角度、軌跡的平滑性等均需驗證。

(7) 一般在線示教多次，驗證無風險后才能做模擬，首次驗證建議在滿足邏輯關(guān)系的情況下先測試單邊機器人，多人分工以確保安全性。

5 噴涂參數(shù)的設(shè)置

噴涂參數(shù)包括油漆流量、成形空氣(shaping air)、高壓(此現(xiàn)場色漆內(nèi)噴不帶高壓)和馬達轉(zhuǎn)速。工件噴涂面積、面漆成膜工藝、膜厚標準、油漆固體分、機器人霧化裝置、運行速率及槍距，都會影響噴涂參數(shù)設(shè)置范圍。

油漆流量：指1 min 內(nèi)從機器人霧化裝置吐出涂料的量。

馬達轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速越高則離心力越強，噴涂扇面越大，從而得到高度霧化的涂料粒子。

成形空氣：指調(diào)整噴幅尺寸大小的空氣，通常由shaping air 1 和shaping air 2 配合使用，可以得到不同形狀、不同尺寸的噴幅扇面，它們之間的關(guān)系見圖3。

圖3 成形空氣流量與噴幅扇面直徑(SB50)之間的關(guān)系Figure 3 Relationship between flow rate of shaping air and spray range (SB50) in millimeter

高壓靜電：被涂工件為正極(接地狀態(tài))，噴涂機器人為負極，通過高電壓在兩極之間形成靜電場，在該靜電場內(nèi)被霧化的涂料顆粒帶上負電荷，在電場力的作用下附著到被涂工件的表面。電壓越高，附著效率就越高，但到了一定電壓時附著效率也無明顯變化，一味追求高電壓也會很危險。

噴涂刷子設(shè)定：噴涂刷子編號設(shè)置要精細、全面，并有備用，便于日常噴涂參數(shù)的調(diào)整與管理。不允許重復調(diào)用同一噴涂參數(shù)編號。噴涂參數(shù)編號設(shè)置要滿足表1 的要求(作模塊區(qū)分是為了便于后期調(diào)試)。

表1 噴涂參數(shù)編號設(shè)置要求Table 1 Setting of numbers for different parts to be sprayed

6 工藝調(diào)試過程

噴涂參數(shù)設(shè)定后便可以做帶漆的ghost，完成后可過車噴涂，調(diào)試過程如下：

(1) 若調(diào)試車資源充足，可直接噴涂后確認干膜缺陷。相反，調(diào)試車數(shù)量受限時，可優(yōu)先考慮確認濕膜缺陷，確認完之后擦掉濕膜(僅限于色漆，清漆不可擦拭)以便循環(huán)使用。

(2) 前期調(diào)試優(yōu)先確保噴涂面遮蓋完全，無流掛、吹皺、發(fā)花等大缺陷后再確認干膜是否有針孔、痱子等缺陷。

(3) 每輪缺陷用蝴蝶圖記錄清楚，便于參數(shù)優(yōu)化，參數(shù)優(yōu)化無效的位置考慮仿形優(yōu)化。

(4) 觀察濕膜時，建議用指觸法確認漆膜的遮蓋狀態(tài)(如圖4 所示)。

圖4 指觸油漆濕膜遮蓋狀態(tài)對比Figure 4 Comparison of coating states in wet by finger touch method

(5) 正確把握好shaping air 1 和shaping air 2 之間的配合，對調(diào)試有至關(guān)重要的作用，詳見圖3。

(6) 內(nèi)板調(diào)試效果與油漆材料有很大關(guān)系，施工固體分、施工黏度、工程遮蓋力等均對內(nèi)噴調(diào)試有直接影響，因此材料穩(wěn)定性至關(guān)重要。

(7) 個別顏色由于材料自身原因，遮蓋力較差，在機器人噴涂參數(shù)和軌跡反復調(diào)整后仍不滿足內(nèi)噴要求時，可嘗試優(yōu)化材料或單獨開發(fā)內(nèi)噴專用材料。

內(nèi)噴調(diào)試的典型問題見表2。

表2 內(nèi)噴調(diào)試問題分析Table 2 Causes and countermeasures of some common problems occurred during interior spraying

7 結(jié)語

機器人內(nèi)噴已成為現(xiàn)今涂裝行業(yè)的發(fā)展趨勢，不僅有利于車身質(zhì)量穩(wěn)定性的控制，同時大大降低了材料成本，有利于環(huán)保節(jié)能。