不規(guī)則運動軌跡的汽車噴涂系統(tǒng)排故方法研究

王 英

（1.遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧沈陽 110000；2.遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽 110000）

0 引言

在汽車涂裝工藝中，由于高壓靜電噴涂機器人[1]（以下簡稱機器人），以其上漆率高、運行平穩(wěn)、易于編程等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用。機器人雖可替代人工，但各種因機械、電氣、程序等原因，所引發(fā)的故障也越來越多。

在生產(chǎn)過程中，機器人常見高壓報警故障有以下幾種：①外界環(huán)境導(dǎo)致的機器人高壓報警。由于室體溫、濕度的影響，長時間沒有清潔而導(dǎo)致靜電環(huán)及手指過臟而發(fā)生的高壓報警。這類故障特點是，機器人噴涂位置不固定，隨時可以引發(fā)高壓報警，復(fù)位后可以繼續(xù)工作。可通過調(diào)節(jié)工作區(qū)域空調(diào)溫濕度、定期清洗機器人部件等方式來解決[2]；②硬件設(shè)備損壞導(dǎo)致的高壓報警。因高壓電纜破損、發(fā)生器反饋信號干擾、手指內(nèi)部高壓電阻性能降低，導(dǎo)致的靜電環(huán)電場不均勻等而發(fā)生的高壓報警。這類故障特點是，機器人高壓不能上電，加載高壓波動大、高壓上電爬坡慢。通過更換相應(yīng)的元器件、調(diào)節(jié)動態(tài)電壓等方式來解決；③由于運動軌跡變化所引發(fā)的隱性故障。這類故障的特點是，無任何征兆、高壓上電爬坡正常、高壓測試正常、只在固定區(qū)域且不頻繁出現(xiàn)。通過DURR 提供的3Donsit 仿真軟件和示教器來進行故障排查。具體排查方法如下：

1 噴涂參數(shù)排查

打開3Donsite 仿真軟件，調(diào)出刷子參數(shù)，檢查參數(shù)中High voltage 高壓的設(shè)定值是否有異常，排除因高壓變化過快而導(dǎo)致的故障，刷子參數(shù)如圖1 所示。檢查過程未發(fā)現(xiàn)參數(shù)中High voltage 項的設(shè)定值存在突變情況，測試通過。

圖1 刷子參數(shù)

2 程序坐標(biāo)排查

圖2 用戶程序坐標(biāo)

通過示教器慢速執(zhí)行機器人仿真程序，檢查每個運動點P 的實際值與設(shè)定值的偏差。用戶程序坐標(biāo)如圖2 所示，所有P 點位置的坐標(biāo)值均無偏差，且不經(jīng)過任何關(guān)節(jié)坐標(biāo)的奇異點。測試通過。

3 模擬仿真運行排查

通過3Donsite 軟件[3]，仿真機器人正常工作時的用戶程序。用戶程序運動軌跡如圖3 所示，在運動過程中發(fā)現(xiàn)，按照正常速度運行的程序與示教器慢速運行程序時的坐標(biāo)位置有偏差，其表現(xiàn)為：機器人以正常工作速度的10%執(zhí)行用戶程序時，由A 點經(jīng)B 點至C 點，并經(jīng)過關(guān)槍點b′、刷子設(shè)置點c′、開槍點d′，以直線方式運行；隨著工作速度的增加，執(zhí)行用戶程序，在A 點與C 點的直線運動，逐漸變成了弧線運動，轉(zhuǎn)折點B 的角度越來越小；機器人以正常工作的速度執(zhí)行用戶程序時，由A點到C 點的運動軌跡將不經(jīng)過B 點，而是由關(guān)槍點b′以弧線軌跡延伸到C 點；當(dāng)傳送帶速度編碼器脈沖信號輸入時，隨著脈沖信號的變化，調(diào)整運動速度，在脈沖信號波動較大時，由關(guān)槍點b′至C 點的弧線軌跡就跨過B 點和d′點，這時仿真運行中斷，出現(xiàn)高壓報警的故障。同理，C 至E 點同樣會出現(xiàn)高壓報警的故障。發(fā)現(xiàn)問題，測試結(jié)束。

通過上述3 種方法確定了故障的原因，原因是機器人高壓上、下電的過程，通過執(zhí)行機器人用戶程序中刷子設(shè)定的參數(shù)，由開關(guān)槍命令來控制啟動和關(guān)閉的。在特殊情況下，機器人運行軌跡的PTP（點到點）直線運動速度過快，在轉(zhuǎn)折點處將會以捷徑的方式到達目的坐標(biāo)，即從A 點到C 點以曲線形式運動，并跨過刷子設(shè)定點及開槍點的程序命令，致使程序執(zhí)行過程中，無法讀取刷子設(shè)定的參數(shù)和開關(guān)槍命令信息，導(dǎo)致高壓控制器未執(zhí)行刷子設(shè)定的參數(shù)，而出現(xiàn)的用戶程序與實際不符，最終造成高壓控制器的反饋報警。

圖3 用戶程序運動軌跡

4 結(jié)束語

在高壓靜電噴涂機器人控制系統(tǒng)中，提到的傳送帶速度編碼器的脈沖信號波動，只是機器人隱性高壓故障的一個誘因，通過更改機器人其他參數(shù)或完善高壓控制器阻抗、靜態(tài)電壓、動態(tài)電流等方式，也可以改善機器人現(xiàn)有狀態(tài)。通過進一步研究機器人控制系統(tǒng)，可能會找出更多導(dǎo)致機器人控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題的隱性原因，完善控制系統(tǒng)上的缺陷，使自動控制系統(tǒng)更智能、更可靠的為企業(yè)和社會服務(wù)。