淺談ABB噴涂機器人降級模式的應(yīng)用

徐家勁 趙丕武

摘 要：本文主要介紹ABB噴涂機器人降級模式的應(yīng)用，目前噴涂機器人在家電、手機、汽車等多個行業(yè)應(yīng)用廣泛，而且技術(shù)相對已經(jīng)非常成熟，本文主要針對汽車行業(yè)進(jìn)行介紹，當(dāng)前汽車廠整車噴涂生產(chǎn)線采用的ABB噴涂機器人多數(shù)是5500的，同時也有少量客戶在使用5400，這兩種機器人具有噴涂范圍廣，速度快，穩(wěn)定性高，噴涂效果好等特點，噴涂機器人是集霧化器，空氣分配系統(tǒng)，工藝IPS系統(tǒng)等為一體的先進(jìn)一體化設(shè)備，能夠?qū)嚿恚悴考?，進(jìn)行精準(zhǔn)、高效率噴涂，從而大大減少企業(yè)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量，穩(wěn)定性，目前絕大多數(shù)的汽車廠已經(jīng)廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機器人;降級模式

1 引言

當(dāng)前我國工業(yè)自動化技術(shù)高速發(fā)展，汽車廠噴涂生產(chǎn)線已經(jīng)實現(xiàn)全自動化噴涂，相對于以前的人工往復(fù)式噴涂具有更好的穩(wěn)定性，效率更高，更加節(jié)省材料等特點，但噴涂機器人是一種先進(jìn)且復(fù)雜的設(shè)備，在生產(chǎn)過程中難免發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障，客戶需要快速處理，一旦在短時間內(nèi)無法快速恢復(fù)，對生產(chǎn)的影響非常大，所以針對此類故障，就出現(xiàn)了降級模式的應(yīng)用，當(dāng)某臺機器人出現(xiàn)故障無法在短時間內(nèi)快速恢復(fù)，就用剩余的機器人完成整車噴涂，代替有故障機器人的工作，等到生產(chǎn)結(jié)束再對該機器人進(jìn)行維護，修理。降級模式的應(yīng)用能夠更進(jìn)一步的對系統(tǒng)的靈活性進(jìn)行優(yōu)化提升，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，持續(xù)性。

2 噴涂生產(chǎn)線系統(tǒng)介紹

2.1 機器人系統(tǒng)組成

噴涂控制系統(tǒng)主要由機器人控制柜，機器人本體，示教器，外部控制監(jiān)測上位機，集成工藝控制，霧化裝置和吹掃單元等組成，機器人控制柜主要控制機器人運動，吹掃單元使機器人手臂內(nèi)部形成一個正壓環(huán)境，使其具備防爆功能，以具備在危險可燃區(qū)域工作，集成工藝控制主要控制空氣，油漆，轉(zhuǎn)速，高壓等參數(shù)，最終通過霧化器實現(xiàn)噴涂，同時外部控制監(jiān)測上位機能夠監(jiān)測、控制系統(tǒng)的功能及噴涂參數(shù)的調(diào)整（圖1）。

2.2 生產(chǎn)線的系統(tǒng)配置

目前ABB整車噴涂生產(chǎn)線主要是以5500機器人為主，Roboware版本均為6.0以上，截止當(dāng)前最高的是6.10.01版本，Robotware6.0以上的機器人需要配備的是4.60以上的IPS版本，整車噴涂線主要分為：鳥毛擦凈站，中涂站，色漆內(nèi)噴、外噴站，清漆內(nèi)噴、外噴站;一般來說每個站的機器人數(shù)量是以噴涂節(jié)拍及工藝要求而定，以吉利汽車廠某項目為例，鳥毛擦凈站主要由2臺6700機器人組成，中涂站由4臺5500機器人組成，色漆內(nèi)噴站主要由4臺5350開門機器人，2臺5500開蓋機器人，4臺5500噴涂機器人組成，色漆外噴站由6臺5500機器人組成，其中左側(cè)4臺，右側(cè)2臺，噴涂過程分為兩道工序，每道由3臺完成所有噴涂工作，清漆內(nèi)噴站配置與色漆內(nèi)噴站配置一樣，清漆外噴也是由4臺5500組成。每個站都有一臺PLC及一臺上位機單獨對站內(nèi)的機器人實現(xiàn)控制與監(jiān)測等功能，每個站之間通過PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2.3 降級模式介紹

一般來說降級模式主要應(yīng)用在外噴站，內(nèi)噴站由于工藝問題，機器人相互之間無法相互代替工作，一般不進(jìn)行降級應(yīng)用。降級模式僅限于1臺機器人有故障的情況下使用，因為在生產(chǎn)過程中，一個站內(nèi)多臺機器人損壞的可能性相對來說比較少，同時受限于機器人臂展，噴涂空間，輸送鏈速度等因素，幾乎無法實現(xiàn)在兩臺機器人同時壞的情況下，采用降級模式。以中涂站4臺機器人為例，正常情況下是由這4臺機器人完成底漆的噴涂工作，假設(shè)其中一臺機器人有故障且短時間內(nèi)無法修復(fù)，可以暫時將該機器人移動到旁通位置，由剩下的3臺機器人完成該站的噴涂工作，由此可知，本站4臺機器人將有8種降級模式，每臺機器人有3種工作模式（即正常模式，降級模式1，降級模式2）。

3 降級模式系統(tǒng)設(shè)計

3.1 PLC與機器人接口

在機器人備份文件中的SYSPAR文件下有EIO.cfg文件，該文件定義了機器人的輸入輸出信號接口，在該文件中定義了Inparam3信號，該信號為PLC發(fā)送的降級Option。

如圖2所示，該信號被定義在commandIO上，對應(yīng)的物理位置是DSQC352板上，占用的地址是48-63，即16位;信號類型為GI（組輸入類型），在Inparam3設(shè)置為16位的情況下，Option范圍就有2的16次方;很明顯我們現(xiàn)場不可能有那么多車型選擇，該數(shù)據(jù)長度的配置方便我們在系統(tǒng)上根據(jù)工藝進(jìn)行編組。

3.2 降級模式軌跡程序

機器人的軌跡程序采用模塊化設(shè)計，即將車身的軌跡分成模塊化（例如前翼子板，前發(fā)動機蓋，頂蓋等等），每個模塊單獨作為一個例行程序，這樣設(shè)計能夠最大程度的優(yōu)化程序，便于后續(xù)的軌跡調(diào)整及調(diào)用。軌跡程序模塊化分組后，最終將所有的模塊放到文件夾中，一般來說，文件夾的命名方式是以車型名稱進(jìn)行命名，存放在HOME文件夾下的Program中。

3.3 降級模式等待點

整車車身外噴噴涂時均采用等待點模式，等待點模式即輸送鏈停止后，機器人繼續(xù)運行到下一個等待點前的軌跡點，當(dāng)輸送鏈繼續(xù)運行，c1position到達(dá)等待點設(shè)定的值后，機器人繼續(xù)運行之后的軌跡。等待點的設(shè)計是為了輸送鏈停止后，避免機器人手臂姿態(tài)過于扭曲，導(dǎo)致機器人報錯，同時保證噴涂工藝質(zhì)量等問題而設(shè)計的。

3.4 后臺程序設(shè)計

機器人在運行軌跡程序之前，機器人首先執(zhí)行PnStrategy.sys文件中的程序，解析PLC發(fā)送過來的Option數(shù)據(jù)，根據(jù)解析出來的數(shù)據(jù)調(diào)用對應(yīng)的車型主程序，主程序調(diào)用loadprogmodule.sys文件中的程序，根據(jù)Option的數(shù)據(jù)，調(diào)用對應(yīng)的軌跡模塊，以及等待點模塊，機器人根據(jù)調(diào)用的例行程序完成噴涂工作。

4 設(shè)計降級模式需注意的問題

（1）采用降級模式時，因為機器人噴涂區(qū)域增加，可能導(dǎo)致機器人手臂運動范圍增加，速度增加，同時運行到某些特殊位置時，機器人姿態(tài)過于扭曲，在調(diào)試時需要注意控制機器人的噴涂區(qū)域，優(yōu)化軌跡。

（2）因為生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，降級模式設(shè)計時一般來說需要匹配正常模式時采用的鏈速，因此降級模式下機器人的速度要相應(yīng)的增加，速度增加之后，噴涂刷子參數(shù)也需要相應(yīng)的調(diào)整。

（3）降級模式下機器人工作時間需要控制合理的范圍，即要保證能完成車身的噴涂，同時也要保證預(yù)留足夠的清洗時間，因為生產(chǎn)過程中隨時需要更換顏色。

（4）降級模式下機器人的等待模式也需要重新調(diào)試，避免機器人在降級模式下運行出現(xiàn)機器人故障影響正常生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

降級模式的應(yīng)用能夠最大限度的保證生產(chǎn)線的持續(xù)運行，但降級模式不建議持續(xù)使用，因為此模式會給機器人增加負(fù)荷，容易對機器人造成磨損，所以我們在生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)該盡快對機器人進(jìn)行維修，同時應(yīng)在日常的保養(yǎng)點檢中提前發(fā)現(xiàn)問題，保證設(shè)備的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊大芳，謝富明，戈廣嶺.機器人在拖拉機地盤涂裝中的應(yīng)用[J].機械工程師，2013（1）：41-42.

[2]吉學(xué)剛，王成國，時維報.機器人噴涂技術(shù)在客車涂裝中的應(yīng)用[J].中國客車，2013（1）：66-68.

[3]張曉輝.噴涂機器人控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].上海：東華大學(xué)，2010：10-15.