不規(guī)則運(yùn)動(dòng)軌跡的汽車(chē)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(yáng) 110000；2.遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110000）

0 引言

在汽車(chē)涂裝工藝中，由于高壓靜電噴涂機(jī)器人[1]（以下簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)器人），以其上漆率高、運(yùn)行平穩(wěn)、易于編程等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用。機(jī)器人雖可替代人工，但各種因機(jī)械、電氣、程序等原因，所引發(fā)的故障也越來(lái)越多。

在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人常見(jiàn)高壓報(bào)警故障有以下幾種：①外界環(huán)境導(dǎo)致的機(jī)器人高壓報(bào)警。由于室體溫、濕度的影響，長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有清潔而導(dǎo)致靜電環(huán)及手指過(guò)臟而發(fā)生的高壓報(bào)警。這類(lèi)故障特點(diǎn)是，機(jī)器人噴涂位置不固定，隨時(shí)可以引發(fā)高壓報(bào)警，復(fù)位后可以繼續(xù)工作。可通過(guò)調(diào)節(jié)工作區(qū)域空調(diào)溫濕度、定期清洗機(jī)器人部件等方式來(lái)解決[2]；②硬件設(shè)備損壞導(dǎo)致的高壓報(bào)警。因高壓電纜破損、發(fā)生器反饋信號(hào)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(chǎng)不均勻等而發(fā)生的高壓報(bào)警。這類(lèi)故障特點(diǎn)是，機(jī)器人高壓不能上電，加載高壓波動(dòng)大、高壓上電爬坡慢。通過(guò)更換相應(yīng)的元器件、調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)電壓等方式來(lái)解決；③由于運(yùn)動(dòng)軌跡變化所引發(fā)的隱性故障。這類(lèi)故障的特點(diǎn)是，無(wú)任何征兆、高壓上電爬坡正常、高壓測(cè)試正常、只在固定區(qū)域且不頻繁出現(xiàn)。通過(guò)DURR 提供的3Donsit 仿真軟件和示教器來(lái)進(jìn)行故障排查。具體排查方法如下：

1 噴涂參數(shù)排查

打開(kāi)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(guò)快而導(dǎo)致的故障，刷子參數(shù)如圖1 所示。檢查過(guò)程未發(fā)現(xiàn)參數(shù)中High voltage 項(xiàng)的設(shè)定值存在突變情況，測(cè)試通過(guò)。

圖1 刷子參數(shù)

2 程序坐標(biāo)排查

圖2 用戶(hù)程序坐標(biāo)

通過(guò)示教器慢速執(zhí)行機(jī)器人仿真程序，檢查每個(gè)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)P 的實(shí)際值與設(shè)定值的偏差。用戶(hù)程序坐標(biāo)如圖2 所示，所有P 點(diǎn)位置的坐標(biāo)值均無(wú)偏差，且不經(jīng)過(guò)任何關(guān)節(jié)坐標(biāo)的奇異點(diǎn)。測(cè)試通過(guò)。

3 模擬仿真運(yùn)行排查

通過(guò)3Donsite 軟件[3]，仿真機(jī)器人正常工作時(shí)的用戶(hù)程序。用戶(hù)程序運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3 所示，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，按照正常速度運(yùn)行的程序與示教器慢速運(yùn)行程序時(shí)的坐標(biāo)位置有偏差，其表現(xiàn)為：機(jī)器人以正常工作速度的10%執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)，由A 點(diǎn)經(jīng)B 點(diǎn)至C 點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)關(guān)槍點(diǎn)b′、刷子設(shè)置點(diǎn)c′、開(kāi)槍點(diǎn)d′，以直線方式運(yùn)行；隨著工作速度的增加，執(zhí)行用戶(hù)程序，在A 點(diǎn)與C 點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，逐漸變成了弧線運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)B 的角度越來(lái)越小；機(jī)器人以正常工作的速度執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)，由A點(diǎn)到C 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡將不經(jīng)過(guò)B 點(diǎn)，而是由關(guān)槍點(diǎn)b′以弧線軌跡延伸到C 點(diǎn)；當(dāng)傳送帶速度編碼器脈沖信號(hào)輸入時(shí)，隨著脈沖信號(hào)的變化，調(diào)整運(yùn)動(dòng)速度，在脈沖信號(hào)波動(dòng)較大時(shí)，由關(guān)槍點(diǎn)b′至C 點(diǎn)的弧線軌跡就跨過(guò)B 點(diǎn)和d′點(diǎn)，這時(shí)仿真運(yùn)行中斷，出現(xiàn)高壓報(bào)警的故障。同理，C 至E 點(diǎn)同樣會(huì)出現(xiàn)高壓報(bào)警的故障。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，測(cè)試結(jié)束。

通過(guò)上述3 種方法確定了故障的原因，原因是機(jī)器人高壓上、下電的過(guò)程，通過(guò)執(zhí)行機(jī)器人用戶(hù)程序中刷子設(shè)定的參數(shù)，由開(kāi)關(guān)槍命令來(lái)控制啟動(dòng)和關(guān)閉的。在特殊情況下，機(jī)器人運(yùn)行軌跡的PTP（點(diǎn)到點(diǎn)）直線運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快，在轉(zhuǎn)折點(diǎn)處將會(huì)以捷徑的方式到達(dá)目的坐標(biāo)，即從A 點(diǎn)到C 點(diǎn)以曲線形式運(yùn)動(dòng)，并跨過(guò)刷子設(shè)定點(diǎn)及開(kāi)槍點(diǎn)的程序命令，致使程序執(zhí)行過(guò)程中，無(wú)法讀取刷子設(shè)定的參數(shù)和開(kāi)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(hù)程序與實(shí)際不符，最終造成高壓控制器的反饋報(bào)警。

圖3 用戶(hù)程序運(yùn)動(dòng)軌跡

4 結(jié)束語(yǔ)

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