喷釉机器人自动化

喷釉机器人自动化的喷釉工艺 （Spray painting craftwork）

在陶瓷制品的坯体表面上，一般都要覆盖一层粉磨得很细的物料,它由长石、石英、粘土以及其它矿物组成，通称釉料。釉料经高温焙烧后即成为与坯体牢固地结合在一起的一薄层玻璃态物质，这一薄层的玻璃态物质称为釉。釉一般具有光亮、半透明、圆滑和不透水等性质。陶瓷制品施釉后，表面不易玷污，弄脏后也容易洗涤干净，此外，釉还可以遮盖坯体上的某些瑕疵，增进美观，起到装饰作用。

施釉是指利用干燥坯体的吸水性使泥浆状的釉料粘附在坯体表面上，现在施釉的方法很多，一般有浸釉、烧釉、荡釉、涂刷釉、甩釉和喷釉等，其中喷釉是利用压缩空气将釉浆通过喷枪或者喷釉机喷成雾状，使之粘附于坯体上，喷枪与坯体的距离、喷釉的压力、喷釉的次数以及釉浆的相对密度等决定了釉层的厚度，这种方法适用于大型、薄壁及形状复杂的坯体，特别是对于薄壁易脆小件的生坯更为合适，同时由于喷釉出来的釉层厚度比较均匀、易于控制，容易实现机械化和自动化，因而得到了广泛的应用。

国内的陶瓷施釉生产还主要采用人工作业的方式，机器人喷釉生产线主要存在两个方面的问题，喷涂环境参数变化较大和施釉轨迹设计不合理，前者主要包括釉料的物理性质、空压机的压力、大气压力、空气湿度和陶坯摆放位置等，后者则主要由对机器人编程的方法和技术人员的水平决定，先前的机器人喷釉系统一般假定环境参数是*恒定的，然后在假定的环境下对机器人进行编程，这样如果在喷涂过程中环境变量保持恒定，则一般情况下釉面质量也是合乎要求的，但是在实际的生产过程中，环境变量的变化是客观存在的，同时它们的变化是随机的，例如陶坯的摆放位置，此时很难保证先前获得的轨迹仍能喷出合乎要求的釉面，根据人工施釉的经验可以得出两点结论，当环境变量发生变化时??对施釉轨迹进行适当的调整就能使釉面质量合乎要求，当环境变量的变化在一较小的范围内时，对后者无需进行调整釉面质量仍能合乎要求，然而喷涂轨迹的可修改性和环境参数的可波动性不是没有条件的，前者要求能实时获得环境变量的变化以及这些参数与釉面质量之间的对应关系，而后者则要求确定可波动的范围并控制环境变量在允许的范围内，这是机器人喷釉系统必须回答和解决的两个难题。

喷釉机器人自动化的喷釉系统（Robot spray painting system）

一条机器人喷釉生产线一般由以下几部分组成：陶坯输送线、喷涂转台、机器人、陶坯位置检测与调整装置以及整条生产线的控制装置。

陶坯输送线：

未焙烧的陶坯由于缺少强度和韧性，在输送的过程中需要注意防震和磕碰，因而陶坯输送线的设计应充分考虑这一点，现在的成品喷涂生产线一般采用吊链输送线，因为它易于做到输送线和机器人协调控制，但是对于半自动化喷釉生产线，产品均是工人手工上卸??如果采用吊链输送线，工人上卸陶坯有较大的工作量，同时也很难保证陶坯摆放位置的精确度，因而在这里拟采用辊道输送线，尽管辊道链轮在平稳性方面不如吊链，但是它方便工人上卸料，利于获取陶坯摆放位置的偏差，同时动作控制简单，可以较好地提高工作效率。
 

喷涂转台：

喷涂转台与机器人是影响终釉面质量的关键设备，转台与机器人配合的好坏直接决定了终的釉面，按照人工喷涂的习惯和喷涂原理，一般要求转台在喷涂的过程中能变速旋转，而转台速度的改变是由喷涂过程决定的，或者说是由机器人的动作决定的，因而一般把转台当作机器人的一个外部轴，在对机器人进行编程时，把机器人和转台当作一个整体考虑，但是在选用转台的电机时，一定要满足容量和惯量要求。

机器人：
机器人的选用 一般的喷涂机器人，如喷漆机器人是必需进行防爆设计的，即要选用防爆机器人，在喷釉任务中由于釉料本身不会，而且出现火花的可能性很小，一般无需用防爆机器人，喷釉机器人的选择主要考虑两个方面的问题，工作空间和末端负载。

机器人编程：

机器人是一种需要事*行编程才能使用的设备，对机器人进行编程主要有三种方法，即示教编程、机器人语言编程和离线编程，目前喷釉机器人一般采用示教的方法进行编程，即工人握住机械手的末端或者通过示教盒进行喷涂试验，由机器人控制器记录下机器人各关节参数的变化，使得随后机器人能独立地复现记录下的动作，这种编程方法要求工人事先对机器人的运动轨迹和工作过程非常清楚，有丰富的工作经验和娴熟的示教技巧，但是示教程序的灵活性差和实际生产中产品质量难于保证是这种编程方法所面临的的普遍问题，机器人语言编程一般适用于装配、点焊、弧焊、搬运等有明确的起始点，通过机器人语言能较好地表示工作轨迹的任务，对于喷涂任务则不太适合，离线编程技术则是以计算机图形学的成果为基础建立机器人及其周围环境物的几何模型，采用机器人编程语言设计机器人动作，然后对设计的机器人动作进行三维图形动画仿真，以检验动作设计的正确性，后生成能被机器人直接执行的代码传到机器人控制柜，这种编程方必须使用来调整陶坯的偏角，而通过修改机器人的喷涂轨迹来调整陶坯的偏心。

陶坯摆放位置：

陶坯偏差的调整有两种方式，即在喷涂工位上调整工件的位置和根据陶坯偏差调整机器人的喷涂轨迹，在手把手示教的机器人任务中??由于很难对示教好的程序进行修改，一般采用调整陶坯位置的方法，不过需要高精度的转台和十字滑台，设备复杂，价格昂贵，对于离线编程得到的喷涂程序，根据陶坯的偏差修改机器人喷涂轨迹易于实现，可以减少一定的设备，在实际应用中可以通过转台来调整陶坯的偏角，而通过修改机器人的喷涂轨迹来调整陶坯的偏心。

生产线控制

生产线的控制装置即主控单元是保证整个系统正常运行的关键，它的任务在于协调、控制生产线所有设备的动作，喷釉系统所有的信息交换都是通过主控单元进行的，它是整个系统信息交换和传递的枢纽。