噴涂烤箱是集噴涂系統(tǒng)和防爆系統(tǒng)于一體的工業(yè)機(jī)器人。粉末涂料具有無(wú)溶劑、無(wú)污染、可回收、可重復(fù)使用、不吸附的特點(diǎn)，加快了發(fā)展速度。可根據(jù)不同的工件使用相應(yīng)的程序進(jìn)行噴涂操作。機(jī)器人的噴涂程序可以通過(guò)兩種方式生成：在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行手動(dòng)指令或離線編程，然后將計(jì)算機(jī)上的離線程序?qū)霗C(jī)器人控制器，從而有效地減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。目前，國(guó)外廣泛使用的噴涂機(jī)器人制造商有瑞士的ABB、安川的Motoman、德國(guó)的Fanuc、Kuka、法國(guó)的Staubert和美國(guó)的Adept。我國(guó)噴涂機(jī)器人的研究成果主要分為兩個(gè)方面：

（1）機(jī)器人本體分析、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。

（2）噴灑機(jī)器人噴槍軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)模擬。對(duì)噴涂烤箱的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。在機(jī)器人模擬中，通過(guò)調(diào)整噴涂烤箱與工件的相對(duì)位置來(lái)保證工件的可接近性。噴涂烤箱運(yùn)用矩陣方程和方向余弦法分析了非球面手腕6R系列噴涂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。計(jì)算了末端執(zhí)行器（噴槍）與噴涂機(jī)器人各關(guān)節(jié)之間的關(guān)系，并對(duì)機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。較小二乘圓弧逼近法。保證噴涂精度，同時(shí)有效減少?gòu)?fù)雜表面的碎片數(shù)量。陳偉華等。采用拋物線逼近法研究了火導(dǎo)軌的優(yōu)化問(wèn)題。通過(guò)蒙特卡羅方法對(duì)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行了分析和模擬。

噴涂烤箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。模擬輸出模塊主要用于控制需要連續(xù)調(diào)節(jié)的設(shè)備，如調(diào)速器、控制閥、變頻器等設(shè)備。通過(guò)對(duì)噴涂柔性生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的合理分析，選擇西門子S7-300 PLC和S7-1200 PLC作為噴涂機(jī)器人和噴涂柔性生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)，解決了西門子S7-300和S7-1200兩種不同PLC之間的系統(tǒng)通信問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)噴霧柔性生產(chǎn)線運(yùn)行系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行了總結(jié)，并進(jìn)行了合理的功能分配。噴涂烤箱利用FANUC離線編程軟件roboguide模擬生產(chǎn)線噴涂，確定噴涂烤箱的運(yùn)行節(jié)奏和對(duì)外圍設(shè)備的干擾。然后，通過(guò)計(jì)算完成機(jī)器人噴灑路徑的規(guī)劃，并分析了不同噴涂路徑的精度和機(jī)器人的運(yùn)行節(jié)奏。

在以各種包裝箱為主導(dǎo)產(chǎn)品的企業(yè)中，由于包裝箱規(guī)格多、產(chǎn)品多樣化的特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中采用相同的噴涂路徑，會(huì)造成涂料浪費(fèi)和效率低下。結(jié)合噴涂技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，噴涂烤箱可用于噴涂箱體。由于安全光柵也會(huì)在箱體進(jìn)入自動(dòng)噴涂區(qū)域并通過(guò)格柵區(qū)域時(shí)觸發(fā)，噴涂烤箱系統(tǒng)監(jiān)控格柵信號(hào)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。通過(guò)不同的工件規(guī)格可以實(shí)現(xiàn)柔性配置，有效地提高了工件加工的精度和效率。將射頻識(shí)別技術(shù)引入多箱混合流柔性生產(chǎn)中。在噴涂烤箱上線之前，RFID電子標(biāo)簽掛在盒子的表面。計(jì)算機(jī)讀取預(yù)先編寫(xiě)的標(biāo)簽信息，調(diào)用相應(yīng)的噴涂程序。噴涂機(jī)器人采用噴涂程序相應(yīng)的噴涂路徑對(duì)工件進(jìn)行噴涂，大大縮短噴涂操作時(shí)間。完成生產(chǎn)節(jié)奏的優(yōu)化。

噴涂烤箱的輸入輸出模塊簡(jiǎn)稱I/O模塊。本文采用SolidWorks軟件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，噴涂烤箱通過(guò)SolidWorks將單個(gè)零件或裝配件保存為IGES格式，導(dǎo)入到paintPro中。輸入模塊分為數(shù)字輸入模塊和模擬輸入模塊。輸出模塊分為數(shù)字輸出模塊和模擬輸出模塊。輸入模塊用于采集現(xiàn)場(chǎng)按鈕、壓力繼電器、選擇開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)，以及電流表、電壓表、壓力表、電位計(jì)等模擬量信號(hào)。開(kāi)關(guān)量信號(hào)和模擬量信號(hào)的主要特點(diǎn)是連續(xù)變化和連續(xù)采集。數(shù)字輸出模塊主要用于控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)設(shè)備，如電磁閥、指示燈、繼電器、接觸器等設(shè)備；

模擬輸出模塊主要用于控制需要連續(xù)調(diào)節(jié)的設(shè)備，如調(diào)速器、控制閥、變頻器等設(shè)備。噴涂烤箱在提高生產(chǎn)線靈活性的同時(shí)，提高了油漆粉的利用率，大限度地降低了生產(chǎn)成本。噴涂烤箱程序的主要功能是生成用戶程序，編寫(xiě)、修改、檢查和監(jiān)視用戶程序。通過(guò)西門子S7-1200編程軟件Botu Tiaportal V12對(duì)PLC程序的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行編譯、調(diào)試和監(jiān)控，在軟件平臺(tái)上進(jìn)行編譯，并下到PLC控制器上。當(dāng)噴涂烤箱CPU不能執(zhí)行特定功能時(shí)，特殊功能模塊由特殊功能模塊實(shí)現(xiàn)，其功能的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)完全獨(dú)立的模塊。噴涂烤箱模擬電壓和電流輸入通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換模塊和BMF（緩沖寄存器）中的數(shù)據(jù)分配給基本單元?；締卧ㄟ^(guò)自/到指令與專用功能模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

首先，輸送鏈系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、噴涂烤箱系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，通過(guò)專用工裝對(duì)零件進(jìn)行手動(dòng)加載和精準(zhǔn)定位，輸送鏈開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)工件進(jìn)入噴灑區(qū)域時(shí)，RFID讀取器讀取工件信息，傳送鏈停止運(yùn)行，系統(tǒng)檢測(cè)工件的實(shí)際位置，進(jìn)行坐標(biāo)擬合。paintpro軟件采用左側(cè)規(guī)則，將左側(cè)機(jī)器人的tp程序?qū)胗覀?cè)機(jī)器人，自動(dòng)生成適合右側(cè)機(jī)器人的tp程序。主控系統(tǒng)讀取工件信息，向機(jī)器人控制器發(fā)送噴涂信號(hào)。噴涂烤箱噴涂系統(tǒng)讀取箱型與當(dāng)前噴涂配方匹配，調(diào)用相應(yīng)的噴涂程序開(kāi)始噴涂操作。噴涂完成后，機(jī)器人返回原點(diǎn)停止運(yùn)行，并向主控系統(tǒng)發(fā)送“噴涂完成”信號(hào)。噴涂烤箱主控制器讀取“噴灑完成”信號(hào)，輸送鏈開(kāi)始運(yùn)行。工件帶著輸送鏈離開(kāi)噴涂區(qū)域，然后下線。Roboguid是日本Fanuc公司提供的離線編程工具。它離線模擬虛擬三維世界，在噴涂烤箱平臺(tái)上模擬機(jī)器人和外圍設(shè)備的實(shí)際布局，并通過(guò)TP教學(xué)進(jìn)一步模擬機(jī)器人的軌跡。通過(guò)模擬驗(yàn)證了該生產(chǎn)線方案的可行性，得到了優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏的準(zhǔn)確周期時(shí)間。