广东鸿图南通压铸有限公司 226300
摘要：涂胶工艺是总装工厂所涉及的主要工艺之一，其工艺牵涉着物料、工具、设备以及生产等多个环节。以汽车发动机缸体的生产为例，在发动机缸体的制造过程中，在进行最终试漏工作之前，要压装堵盖，在这堵盖与工件之间铺有密封胶，如何将密封胶有效均匀地涂在工件的孔壁上，就需要用到涂胶系统。很多家用电器的生产也会用到涂胶系统，在工业生产日趋繁盛的时代，只有不断提高涂胶工艺，才能在批量生产中保证生产效率和生产质量。
关键词：涂胶系统；智能化；设计；实现
计算机技术的发展让很多劳动密集型产业开始向自动化和智能化方向发展，在产品的制造中，涂胶工序起着至关重要的作用。在目前，我国尚有部分企业在采用传统的手工涂胶方法，由于工作的严谨性，在员工进行上岗之前需要有长时间的培训，加上手工涂胶容易发生涂胶量不均匀、产生起泡或者造成胶浪费等，不仅浪费了时间，还影响了涂胶质量。
因此，技术人员将工业机器人的研究投入到了涂胶领域，机器人以其较强的灵活性，在自动涂胶系统中发挥了重要的作用。当前，应用最为广泛的是三自由度直角坐标机器人和六自由度串联机器人，可以完成手工涂胶难以完成的涂胶任务，不仅快速准确，更是避免了资源浪费，节省了成本，提高了效率。
1.涂胶机系统的分类
1.1一般涂胶机
这种涂胶机的操作简单，只按照一个运动轴做往返运动，仅限于对简单工作平面内的涂胶工作，无法进行曲面形状的涂胶工作。
1.2机械仿形涂胶机
这种涂胶机是将喷枪安装在涂胶机内部的仿形导轨，这样就可以让喷枪在仿形导轨里面按照一定的轨迹来进行涂胶工作。但这种涂胶机结构简单，适应性差，只能对固定形状和尺寸的工件来进行喷涂工作。
1.3软仿形涂胶机
通常对工件进行涂胶工作，涂胶系统要完成对工件的喷涂工作需要三个轴同时运动，软仿形涂胶机充分利用了计算机技术，通过计算机软件来对涂胶机进行轨迹
进行控制。软仿形涂胶机具有强大的扩展性和通讯功能，可以针对不同的工件进行喷涂工作，适用于工业上的批量生产。但这种涂胶机仍然存在一定的缺陷，缺陷在于计算机软件所控制的轨迹精度有限，没办法完成对精密度高的工件喷涂工作。
1.4智能涂胶机
这是近年来技术研究人员的工作成果，利用工业机器人与计算机技术相结合，既能够秉承上述涂胶机的优点，还能完成高难度、高精密度的工件涂胶工作，与此同时，引入现代控制的方法对涂胶过程进行追踪和质量检验，将涂胶工作向系统化和智能化方向发展起来。
2.智能涂胶机的工作原理
拿微波炉为例，在其生产线的工位上，可以采用直角坐标智能涂胶机来对工件进行喷涂工作。输送工件的链板带有定位功能，可以在将微波炉面板送到工位后，涂胶嘴在煤油盒里面升起向设定好的涂胶原点方向运动。将涂胶嘴置于煤油盒中可以有效防止涂胶嘴里面的胶液暴露在空气中凝固。
延时后，控制系统会根据工位上的面板型号选择出相应的涂胶轨迹，进而控制涂胶嘴的运动来对工件进行涂胶。待涂胶完毕后，涂胶嘴沿着原来的运动轨迹回到煤油盒中，等待下一次的涂胶工作。
与此同时，已经完成涂胶工作的工件会自动被传送到下一个工位上，以涂胶的胶线宽度和高度为考量标准，通过利用机器视觉技术，来对涂胶的质量进行检测工作。
与其他涂胶机相比较，智能涂胶机能够对工件的不同型号来预定义与之相匹配的运动轨迹。通过对不同型号的产品进行示教编程，再将各个程序存储在控制卡的EEP-ROM中，以便能够实时调取相应的程序来进行工作。在对工件进行涂胶工作时，胶枪运行的位置、速度和方向等数据信息会及时通过编码器反馈到运动控制卡，随后控制卡再进行计算，将输出信号值传给伺服电机，进而控制胶枪运动。
3.智能涂胶系统的硬件设计
智能涂胶系统大体可以分为涂胶机器人系统、供胶系统、胶线检测系统和控制系统。
3.1涂胶机器人
在对涂胶机器人的选择上，要考虑到工件的性质、涂胶的粘性以及胶线的厚度和涂胶的速度等，涂胶机器人的本体系统三轴都采用滚珠丝杠，在非电机驱动端采用的是双滑块支撑结构。这样的结构可以减少在传送中产生振动对机器人的准确操作造成影响，也可以通过增强传动杆的刚性来让其运动更加平稳。
3.2供胶系统
供胶系统是由供胶泵、压力调节阀、自动胶枪等组成，采用诺信桶装冷胶供胶泵和反抽型自动胶枪，能够使胶压稳定，且系统维护相对容易。具有耐用和防拉丝滴漏等优点，可以广泛适用于家用电器产品生产中对于稳定高粘度密封胶的供胶使用。
3.3胶线检测系统
上述提到胶线检测系统是以胶线的宽度和高度作为标准来进行质量检测的，这里便可以采用双目视觉，利用两个相机来分别进行俯拍和侧拍，以获取到准确的胶线长度宽度和高度值。（如图1所示）
图3 软件系统的执行流程
3.4控制系统
如图2所示是控制系统的示意图，该控制系统由触摸屏、控制器、伺服驱动器及伺服电机组成。触摸屏是人工与机器之间的交互平台，通过与运动控制器以及伺服驱动器之间进行数据交换，能够将运动控制器的状态转换成数据反应在触摸屏上，这个时候操作者就可以在触摸屏上进行一系列操作，以便对运动控制器和伺服驱动器等进行准确的把控，随时修改设备参数。
4.智能控制系统软件及界面设计
在智能涂胶机中，最为核心的便是智能涂胶系统，它能够通过对机器人的操控来完成难度较高的工作任务。针对涂胶机器人在实际应用中的特性，智能控制系统采用触摸屏和运动控制器来对机器人进行运动控制，那么这个智能控制系统就要拥有以下功能：
①记忆功能
智能控制系统要有极强的记忆功能，能够对运动路径、方式以及速度等数据进行有效存储，保留与智能涂胶机器人的相关信息。
②通信功能
能够让上机位和下机位之间保持数据通信，避免出现错误操作。
③人机接口
触摸屏与运动控制器和伺服驱动器等能够进行数据交换，需要在触摸屏显示相关界面，以便技术工作人员对涂胶机进行规范操作。
④位置伺服控制
能够实现机器人的单轴控制、多轴联动控制，以及对运动的速度和加速度进行一定的控制。
⑤在线示教
要有在线示教功能，让机器人实现良好的示教再现运动过程，方便在进行涂胶工作前，对智能涂胶机进行使用检测，出现问题及时调整。
在系统运行时，要先对各参数进行初始化配置，包括各轴回零涉及到的速度、加速度、行程等，和其他参数设置。只有在对参数进行初始化配置后，方可开机启动伺服功能，让胶枪回到零点。
随后通过人机界面，操作人员可以对程序进行新建、删除和编辑工作，更好地对涂胶轨迹进行设定。软件系统的执行流程如图3所示。
结语：
通过对智能涂胶机的工作原理及智能涂胶系统中涂胶机器人等硬件和控制系统软件的分析，来对智能涂胶机的涂胶系统进行设计，可以采用触摸屏+运动控制器来对提高直角坐标涂胶系统的涂胶效率和精度，同时加入的双目视觉检测方式可以计算出可靠性涂胶胶线宽度和高度的表达式。这种智能涂胶系统实时性强，稳定性好，有着很大的研究空间和研究意义。
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[4]张晓瑾，胡斯乐，林粤科.智能涂胶系统的设计与实现[J].机床与液压，2016.
论文作者:吴玉婷
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：涂胶论文; 工件论文; 智能论文; 机器人论文; 工作论文; 系统论文; 涂胶机论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;