机械臂喷涂应用设计探索

郑长源

（中国矿业大学（北京），北京 100083）

机械臂作为一种高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，逐渐应用于工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等各个领域中，给人类的生产生活带来了巨大的便利。随着人类对机械臂的需求不断提高，机械臂也逐渐集自动化、精密机械、传感器、电子、计算机等技术于一体，往智能化自主化的方向发展。本文主要研究一套航空零件的喷涂机械人来完成零件的喷涂工作，其主要性能参数有：简单零件，占比75%，通过机械臂一次性顺利喷涂，保障漆膜厚度在75 ～80 微米；较复杂零件，占比24.5%，通过机械臂实现除特殊点位的其他范围喷涂，保障特殊要求的漆膜厚度。

1 整体设计

1.1 系统主要解决的问题

（1）人工喷涂对零件镀膜厚度控制相对较差，无法保证厚度均匀。

（2）因人工无法避免喷涂色差，在航空零件等特殊零件上无法保证产品质量。

（3）喷涂过程中挥发有毒气体，对人体造成危害。

（4）提高喷涂工作效率并降低过喷涂量和清洗溶剂的用量，提高材料利用率。

1.2 系统整体技术路线方案（如图1）

（1）结合目前机械臂喷涂的研究现状，进行功能和结构分析，构建系统框架，制定可行方案。

（2）对喷涂机械臂及配套等设备选型，包括防爆喷涂机械臂本体、喷枪及供漆系统等；对机械臂控制器自行开发设计，使用PLC 控制器和力控组态软件实现现场控制和上位机监控。

（3）选用阵列式相机，通过从不同角度提取工件表面图像，获取工件特征，通过特征重构和3D 成像，建立零件的三维立体模型。……