李振房

【摘 要】隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)制造業(yè)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。目前國(guó)內(nèi)整車(chē)工廠四大工藝車(chē)間中，涂裝車(chē)間的自動(dòng)化程度一直處于較高水平。文章以噴涂機(jī)器人為例，介紹涂裝車(chē)間新車(chē)型的面漆工藝調(diào)試過(guò)程、噴涂工藝參數(shù)設(shè)定、注意事項(xiàng)及基于FANUC P500系列機(jī)器人的仿形編寫(xiě)、調(diào)試。

【關(guān)鍵詞】新車(chē)型；調(diào)試；機(jī)器人；FANUC；工藝參數(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP242；TP391.9【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1674-0688（2016）02-0067-04

0 引言

上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司采用FANUC P500系列機(jī)器人，對(duì)車(chē)身外表面進(jìn)行自動(dòng)噴涂，色漆、清漆各有10個(gè)機(jī)械手臂，油漆類(lèi)型為溶劑型，程序編寫(xiě)采用的是FANUC提供的PanitPRO軟件，在此軟件環(huán)境下可以完成離線程序編寫(xiě)，可大大地縮短程序編寫(xiě)和調(diào)試周期。下面就某車(chē)型的調(diào)試過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1 準(zhǔn)備工作

車(chē)型程序編寫(xiě)調(diào)試前應(yīng)該先完成新車(chē)型的工裝夾具的設(shè)計(jì)、通過(guò)性驗(yàn)證、工藝參數(shù)要求、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、CAD數(shù)據(jù)模型、創(chuàng)建并通過(guò)校準(zhǔn)的工作單元。下面就關(guān)鍵項(xiàng)做進(jìn)一步說(shuō)明。

1.1 通過(guò)性驗(yàn)證

通過(guò)性需要在工裝夾具設(shè)計(jì)、機(jī)運(yùn)載體改造后通過(guò)樣車(chē)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，對(duì)不符合通過(guò)性的部分進(jìn)行改造，直至通過(guò)性合格。

1.2 校準(zhǔn)的工作單元

工作單元是在PaintPRO軟件環(huán)境內(nèi)創(chuàng)建的模擬的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，其手臂的數(shù)量、地面跟蹤鏈的模式、霧化器的型號(hào)及需要編寫(xiě)程序車(chē)型的CAD文件（車(chē)型也可以在后續(xù)過(guò)程中通過(guò)添加）與車(chē)間實(shí)際情況大致相同，運(yùn)行過(guò)程中，地面鏈和機(jī)器人連鎖保持一致。

進(jìn)行工作單元校準(zhǔn)時(shí)，先示范一個(gè)程序觸摸真實(shí)工作單元中的3個(gè)點(diǎn)，然后再觸摸PaintPRO工作單元中相同的3個(gè)點(diǎn)，再基于這些點(diǎn)之間的最小二乘差來(lái)移動(dòng)PaintPRO目標(biāo)。也可利用軟件中的UFRAME程序校準(zhǔn)，其用途是可以更容易地在離線狀態(tài)和在線狀態(tài)之間移動(dòng)點(diǎn)。當(dāng)相對(duì)于一個(gè)機(jī)器人UFRAME來(lái)示教程序時(shí)，隨著UFRAME的移動(dòng)，程序中的位置也會(huì)移動(dòng)。如果相對(duì)于一個(gè)PaintPRO目標(biāo)來(lái)示教程序，此目標(biāo)附著于一個(gè)機(jī)器人UFRAME，當(dāng)你校準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，位置會(huì)自動(dòng)移動(dòng)。盡可能地將PaintPRO環(huán)境校準(zhǔn)為實(shí)際的環(huán)境。在校準(zhǔn)的PaintPRO工作單元中示教TP程序，會(huì)將軌跡可轉(zhuǎn)移性問(wèn)題降低到最小限度。如果在PaintPRO中的工作單元沒(méi)有用實(shí)際機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)，那么程序可能會(huì)表現(xiàn)出運(yùn)行不正確。

2 程序編寫(xiě)調(diào)試過(guò)程

2.1 仿形程序分類(lèi)

仿形程序可以分為“W”形、三角形、“X”形、“Z”形、方形、直線形邊及表面或曲面軌跡。對(duì)于不同的平面也可以采用多種軌跡程序的組合，本車(chē)型采用“W”形、三角形、方形。

2.2 程序創(chuàng)建工具標(biāo)簽參數(shù)組成

標(biāo)簽參數(shù)由文件命名、TP文件命名、選擇TP文件所在的機(jī)器人、邊界、扇面寬度、重疊率、區(qū)域大小、位置、探測(cè)深度、運(yùn)動(dòng)方向、接近和離開(kāi)車(chē)身的點(diǎn)、噴涂工藝參數(shù)、噴涂速度、流體預(yù)設(shè)值、靜電預(yù)設(shè)值等參數(shù)組成。下面僅對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行介紹。

2.2.1 邊界分為入口邊界和出口邊界

在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人待工件的條件節(jié)點(diǎn)段已經(jīng)進(jìn)入了入邊界窗口后，才開(kāi)始噴漆。如果工件移出出口邊界窗口時(shí)，軌跡并沒(méi)有被完成，那么將不處理這個(gè)工件并且顯示一個(gè)跟蹤目標(biāo)丟失錯(cuò)誤。這會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人因?yàn)樵摴ぜl(fā)生故障而丟失所有的跟蹤。PaintTool使用條件節(jié)點(diǎn)來(lái)控制機(jī)器人什么時(shí)候能夠開(kāi)始一個(gè)噴漆行程，在整個(gè)行程（從on至off）已經(jīng)進(jìn)入跟蹤邊界之前，不能開(kāi)始一個(gè)噴漆行程。如果在行程的off節(jié)點(diǎn)進(jìn)入跟蹤邊界之前，允許噴漆行程開(kāi)關(guān)開(kāi)始動(dòng)作，地面鏈停止時(shí)可能?chē)姌屓匀淮蜷_(kāi)，同時(shí)機(jī)器人會(huì)等待下一個(gè)進(jìn)入跟蹤邊界的機(jī)器人的位置。圖1用放大的視圖闡明了在行程的中間邊界橫跨了一個(gè)噴漆行程開(kāi)關(guān)，如果從開(kāi)槍位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后地面鏈停止，機(jī)器人將停下來(lái)等待關(guān)槍位置進(jìn)入窗口。

PaintPRO和PaintTool可以插入一個(gè)條件關(guān)槍節(jié)點(diǎn)。COFF會(huì)減少機(jī)器人可能不得不用來(lái)等待啟動(dòng)處理一個(gè)軌跡的時(shí)間。除了一點(diǎn)外，COFF與OFF幾乎是等同的，COFF只會(huì)在地面鏈停止且機(jī)器人不能到達(dá)下一個(gè)COFF或OFF指令的情況下關(guān)槍。如果噴槍必須是關(guān)閉的，可以使用OFF指令。對(duì)于跟蹤程序，默認(rèn)使用條件觸發(fā)器來(lái)減少非噴漆延遲時(shí)間（如圖2所示）。

2.2.2 噴幅大小重疊率

噴幅大?。狐S色的框表示在分度出發(fā)點(diǎn)處的行程，黃色和綠色的框表示起始分度加上一個(gè)分度處的行程。2個(gè)框重疊50%（如圖3所示）。

2.2.3 平滑度

順著圖形平面上的圖形的法線：在默認(rèn)的情況下，當(dāng)從圖形平面創(chuàng)建了程序時(shí)，用CAD法線來(lái)產(chǎn)生應(yīng)用部分相對(duì)于表面的方向。這可能并不總是如所期望的那樣，如果表面并不是一個(gè)平滑的單輪廓線的表面，當(dāng)機(jī)器人跨越過(guò)噴漆區(qū)域時(shí)，運(yùn)動(dòng)的結(jié)果可能導(dǎo)致機(jī)器人要進(jìn)行許多次方向的改變。PRO軟件具有的設(shè)置功能可以控制在跨過(guò)CAD表面時(shí)方向的平滑度，通過(guò)強(qiáng)制法線來(lái)調(diào)整軌跡頂端和底端的角度（如圖4所示）。

2.3 創(chuàng)建TP程序

TP程序的名稱(chēng)由字母、數(shù)字和符號(hào)組成，其命名也較為隨意，本文不做具體介紹。利用TP生成工具創(chuàng)建TP程序，首先選擇工程師期望的圖形選擇項(xiàng)，當(dāng)鼠標(biāo)指在CAD模型上時(shí)，工程師將看見(jiàn)附屬于鼠標(biāo)光標(biāo)的一條直線，這稱(chēng)為CAD表面法線。在CAD上連擊3次（平行車(chē)體平面、噴槍運(yùn)動(dòng)方向、軌跡大?。┏霈F(xiàn)黃色的軌跡平面，通過(guò)編輯菜單調(diào)整軌跡圍繞在CAD上的點(diǎn)，完成后設(shè)置標(biāo)簽，生成TP程序。

生成的TP程序中，紅色的點(diǎn)為不可達(dá)到的點(diǎn)；如果多個(gè)紅色的節(jié)點(diǎn)交叉顯示在一條直線的兩邊，則可以調(diào)整強(qiáng)制法線或平滑度來(lái)消除不能到達(dá)的點(diǎn)。如果整個(gè)過(guò)程都是不能到達(dá)的（紅色節(jié)點(diǎn)），確認(rèn)分配給圖形的控制器與CAD數(shù)據(jù)同側(cè)，當(dāng)單側(cè)程序創(chuàng)建完成后，如果其對(duì)面的機(jī)器人噴涂范圍和其相同，可以使用鏡像工具（組屏蔽交換復(fù)制程序）創(chuàng)建TP程序（如圖5所示）。

2.4 創(chuàng)建Job主程序

機(jī)器人控制器通過(guò)工作名稱(chēng)來(lái)區(qū)分工作之間的差異。下面通過(guò)L0102100來(lái)介紹，其中組標(biāo)識(shí)符：L左側(cè)——指定工作由組1來(lái)執(zhí)行，R右側(cè)——指定工作由組2來(lái)執(zhí)行；第一對(duì)數(shù)字來(lái)識(shí)別車(chē)型號(hào)01代表某車(chē)型的編號(hào)；第二對(duì)數(shù)字來(lái)識(shí)別車(chē)型選項(xiàng)，可以用選項(xiàng)的其他軌跡來(lái)替換具體軌跡；最后3個(gè)數(shù)字來(lái)識(shí)別修補(bǔ)號(hào)，闡明其他軌跡不是修補(bǔ)工作所必需的。

當(dāng)完成已經(jīng)定義了一個(gè)帶有左側(cè)噴漆區(qū)域的車(chē)型（噴漆軌跡），確定需要被分配工作的機(jī)器人控制器，在控制器中增加工作，利用Job程序分配標(biāo)簽頁(yè)完成Job程序命名及其工作進(jìn)行分配，然后生成可執(zhí)行的主程序。

2.5 程序調(diào)試

當(dāng)所有機(jī)器人控制器都完成工作分配且已生成可執(zhí)行的主程序，程序編寫(xiě)過(guò)程完成并進(jìn)入調(diào)試階段。程序調(diào)試階段分為程序軟件調(diào)試階段和程序現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段。

程序軟件調(diào)試階段通過(guò)軟件的模擬功能對(duì)程序進(jìn)行模擬，有故障則繼續(xù)查找原因并處理，修補(bǔ)，繼續(xù)模擬；無(wú)故障后，分析程序周期。

程序現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試階段，將編寫(xiě)完成的程序拷貝到實(shí)際機(jī)器人上，放入實(shí)車(chē)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，對(duì)偏移進(jìn)行糾正，更改完成后進(jìn)行模擬，無(wú)故障則進(jìn)行實(shí)車(chē)運(yùn)行。

3 車(chē)型調(diào)試

車(chē)型調(diào)試階段，主要對(duì)機(jī)器人的噴涂參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，必要時(shí)對(duì)局部仿形程序進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到公司對(duì)此車(chē)型的各項(xiàng)質(zhì)量要求。如：本次調(diào)試中的金屬漆的顏色為銀色。

3.1 噴房工藝參數(shù)設(shè)定

根據(jù)油漆材料要求，對(duì)噴房的溫濕度、風(fēng)速、循環(huán)水流量等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。本次新增車(chē)型是在原有產(chǎn)品上增加，不涉及對(duì)此方面的相關(guān)變動(dòng)，這里不再詳述。

3.2 噴涂參數(shù)初步設(shè)定

首先根據(jù)金屬漆的材質(zhì)要求初步設(shè)定靜電電壓、旋杯轉(zhuǎn)速和成型空氣，根據(jù)車(chē)體面積、噴涂膜厚、溶劑含量、噴涂速度、噴涂時(shí)間等參數(shù)初步設(shè)定噴涂流量。計(jì)算公式：噴涂流量=膜厚×面漆×干膜密度/（固體份×噴涂時(shí)間×上漆率×稀釋密度）。本次計(jì)算所得噴涂流量為250 cc/min。

3.3 噴涂參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

為了節(jié)約成本，本次調(diào)試采用在車(chē)身釘馬口鐵板、錫箔紙及現(xiàn)場(chǎng)泳涂板材，通過(guò)對(duì)膜厚、烘干后比重及外觀參數(shù)（桔皮、色差）等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，參數(shù)調(diào)整完成后，進(jìn)行過(guò)車(chē)調(diào)試，根據(jù)出車(chē)質(zhì)量對(duì)參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，對(duì)邊角及易流掛位置進(jìn)行仿形程序優(yōu)化，問(wèn)題解決后可批量生產(chǎn)，舉例如下。

前門(mén)邊角重槍率較高的區(qū)域，仿形程序可以做適當(dāng)?shù)拈W避，也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)年P(guān)槍?zhuān)W避或關(guān)槍的區(qū)域靠帶靜電的漆霧對(duì)邊角進(jìn)行噴涂，從而在程序設(shè)計(jì)上消除邊角流掛氣泡等缺陷的產(chǎn)生（如圖6所示）。在色差方面，影響色差的主要是L、a、b值，在確保滿足膜厚要求后，一般情況下，一、二站噴涂流量相同，如對(duì)一、二站噴涂比例有調(diào)整，色差中的L明度也會(huì)略微變化，從而使色差數(shù)據(jù)達(dá)到更優(yōu)（其中影響較大的是金屬色漆）。在不改變噴涂膜厚的情況下，一站流量略微變大，二站流量略微變小，則L值會(huì)變小；反之，L值則變大。本次前門(mén)中門(mén)調(diào)整是一站略微減小、二站略微增大、L值略微變大，色差得到改善（如圖7所示）。

4 總結(jié)

本文主要結(jié)合工作中某車(chē)型項(xiàng)目的調(diào)試過(guò)程為案例，對(duì)基于FANUC機(jī)器人的程序編寫(xiě)、調(diào)試過(guò)程及部分問(wèn)題，從中總結(jié)了新車(chē)型中上涂噴涂工藝的一些經(jīng)驗(yàn)，歸納了問(wèn)題解決的相應(yīng)方法，為新產(chǎn)品及其他車(chē)型的調(diào)試和問(wèn)題的解決提供思路和參考。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王錫春.涂裝車(chē)間設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司.P-500機(jī)器人噴涂系統(tǒng)編程[Z].2011.

[3]上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司.P-500機(jī)器人噴涂系統(tǒng)操作[Z].2011.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]