涂装线自动静电粉末喷涂系统的研究与开发
发布时间：2021-11-23 15:24
涂装是指在工业制品的表面用涂料涂上保护层,是制造工艺中非常重要的一环。静电粉末喷涂是指利用静电作用使粉末涂料吸附到工件表面,之后经过高温加热在工件表面形成涂膜的涂装方法。静电粉末喷涂因为具有生产效率高、环保节约、工艺简单等优势,所以被广泛用于喷涂制造业。目前,国内大部分中小型喷涂制造业企业所使用的静电粉末喷涂设备自动化程度较低,这导致喷涂工人健康受到损害、喷涂质量得不到保证、生产效率较低。因此本文针对上述问题,设计并开发了一种高性价比的涂装线自动静电粉末喷涂系统。该系统通过静电喷枪控制器实现对静电喷枪的静电与气流流量参数的自动控制,通过往复式喷涂机及喷涂机器人实现对涂装线上不同型号工件的自动喷涂,通过上位机软件实现对系统各参数的监视与管理,并可针对不同型号的工件实现参数的自动切换。该系统结构可分为三层,分别为现场设备层、实时控制层、监视与管理层。本文主要工作包括以下几点:（1）结合涂装线实际静电粉末喷涂作业场景,分析系统需求,提出了系统总体设计方案以及系统各部分的具体设计方案。完成了系统总体硬件结构以及系统喷涂作业流程的设计。（2）根据系统设计方案完成了系统的静电喷枪控制器、往复式喷涂...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷涂工人对工件进行补喷
华南理工大学硕士学位论文8图2-2往复式喷涂机对工件进行大面积喷涂根据上文介绍的涂装线静电粉末喷涂作业过程，可以发现现有的静电粉末喷涂系统存在如下问题：1.工人健康被损害，喷涂现场环境恶劣，工人劳动强度大。粉末涂料不仅会粘附到喷涂工人的皮肤和衣服上，引起喷涂工人产生过敏反应[32]，而且会被喷涂工人经口鼻吸入体内引起呼吸道疾病，有一定几率引起更为严重的肺部疾病；2.喷涂质量得不到保障，由于采用人工对工件进行补喷，喷涂质量很大程度上取决于工人的技能水平，据了解因为工作环境恶劣，很难有熟练的、技术好的喷涂工人愿意长期从事喷涂工作，所以相当一部分喷涂工人是新手，技能水平比较一般。而且由于人工操作具有一定的偶然性，所以无法保证如一的喷涂质量；3.生产效率较低，涂装线往往需要喷涂多种型号的工件，喷涂完一批同一型号的工件之后，喷涂工人需要暂停整个涂装线，然后根据下一批将要喷涂的工件型号重新设置静电喷枪的静电与气流流量参数以及往复式喷涂机的运动相关参数。这一过程十分繁琐而且非常耗时，大大降低涂装线的生产效率。针对现有静电粉末喷涂系统存在的问题，经过分析得到本文的涂装线自动静电粉末喷涂系统的设计需求如下：1.静电喷枪参数控制，系统可通过静电喷枪控制器实现静电喷枪静电与气流流量参数的自动控制。静电喷枪的静电参数用于控制工件的涂膜厚度与粉末涂料对工件的吸附力，静电参数越高涂膜厚度越厚、粉末涂料对工件的吸附力越强。电压模式下，静电参数为高压静电电压，设置范围一般为60~100kV；电流模式下，静电参数为反馈电流，设置范围一般为10~100uA。静电参数过高不仅会使工件边缘部位容易产生流挂、气泡和其他的喷涂缺陷[3-9]，而且可能会产生火花放电引发生产安全问题；而静?
静电喷枪控制器的主电路如图 3-2 所示，所使用的 MCU 是型号为 STM32F405VGT6的一种高性能 MCU。其基于 Cotex-M4 内核，自带浮点运算单元，最高主频可达 168MHz,拥有 1Mbyte 的 Flash 和 196Kbyte 的 SRAM 存储空间，拥有 ADC、DAC、UART、SPI、定时器等众多外设。该型号 MCU 不仅可以高速完成静电参数控制的闭环控制算法的计算任务，还拥有足够的空间用于存储静电喷枪控制器默认参数，以及丰富的外设用于实现控制器的各种功能。采用 16MHz 的无源晶振作为 MCU 的高速外部时钟。采用 SWD作为 MCU 的调试接口，相比传统的 JTAG 调试接口，其具有占用 MCU 的 I/O 接口少、占用 PCB 空间小、高速模式下更稳定的优点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能制造是“中国制造2025”主攻方向[J]. 周济. 企业观察家. 2019(11)
[2]粉末静电喷涂技术及设备的发展与应用[J]. 郑毅,崔昭霞. 现代涂料与涂装. 2018(03)
[3]RS485总线信号反射分析及传感器采集系统设计[J]. 刘喜增,金湘亮. 仪表技术与传感器. 2017(05)
[4]机器人喷涂仿形技术及喷涂工艺的优化[J]. 王海平. 上海涂料. 2015(04)
[5]粉末静电喷涂工艺及其应用特点[J]. 肖艳. 汽车与配件. 2014(23)
[6]新世纪汽车粉末涂料及静电喷涂技术[J]. 贾奇伟. 电子制作. 2014(07)
[7]机器人喷涂在汽车涂装中的应用[J]. 石雨磊,季燕雄,于春芳,赵江英. 现代涂料与涂装. 2014(01)
[8]不同喷涂工具对涂装质量的影响[J]. 赵世红,戴惠新,薛海峰,朱亚军. 现代涂料与涂装. 2014(01)
[9]中国从制造大国迈向制造强国的战略思考[J]. 汪应洛,刘子晗. 西安交通大学学报(社会科学版). 2013(06)
[10]浅谈粉末静电喷涂工艺及常见缺陷防治[J]. 程为华,傅昌勇,陈星星,张伦周. 现代涂料与涂装. 2013(01)
博士论文
[1]对靶喷雾机器人视觉伺服控制系统研究[D]. 赵栋杰.中国农业大学 2017
[2]喷涂机器人轨迹优化关键技术研究[D]. 陈伟.江苏大学 2013
硕士论文
[1]面向物联网的Modbus协议栈设计与应用[D]. 王佩.成都理工大学 2018
[2]一种嵌入式多轴控制器的设计[D]. 张圣.东南大学 2017
[3]基于PLC的三轴喷涂机器人控制系统设计[D]. 张宇翔.湖南大学 2017
[4]直角坐标型喷涂机器人控制系统设计与实现[D]. 孙科苗.杭州电子科技大学 2015
[5]基于光幕的喷涂机器人系统设计与研究[D]. 丁昱.杭州电子科技大学 2015
[6]某智能喷涂生产系统的设计与开发[D]. 吴月琴.南京理工大学 2014
[7]基于PLC的五轴喷涂机器人控制系统设计[D]. 姜寅.杭州电子科技大学 2014
[8]六自由度喷涂机器人结构设计及控制[D]. 邢东升.天津大学 2008
本文编号：3514159
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
喷涂工人对工件进行补喷
华南理工大学硕士学位论文8图2-2往复式喷涂机对工件进行大面积喷涂根据上文介绍的涂装线静电粉末喷涂作业过程，可以发现现有的静电粉末喷涂系统存在如下问题：1.工人健康被损害，喷涂现场环境恶劣，工人劳动强度大。粉末涂料不仅会粘附到喷涂工人的皮肤和衣服上，引起喷涂工人产生过敏反应[32]，而且会被喷涂工人经口鼻吸入体内引起呼吸道疾病，有一定几率引起更为严重的肺部疾病；2.喷涂质量得不到保障，由于采用人工对工件进行补喷，喷涂质量很大程度上取决于工人的技能水平，据了解因为工作环境恶劣，很难有熟练的、技术好的喷涂工人愿意长期从事喷涂工作，所以相当一部分喷涂工人是新手，技能水平比较一般。而且由于人工操作具有一定的偶然性，所以无法保证如一的喷涂质量；3.生产效率较低，涂装线往往需要喷涂多种型号的工件，喷涂完一批同一型号的工件之后，喷涂工人需要暂停整个涂装线，然后根据下一批将要喷涂的工件型号重新设置静电喷枪的静电与气流流量参数以及往复式喷涂机的运动相关参数。这一过程十分繁琐而且非常耗时，大大降低涂装线的生产效率。针对现有静电粉末喷涂系统存在的问题，经过分析得到本文的涂装线自动静电粉末喷涂系统的设计需求如下：1.静电喷枪参数控制，系统可通过静电喷枪控制器实现静电喷枪静电与气流流量参数的自动控制。静电喷枪的静电参数用于控制工件的涂膜厚度与粉末涂料对工件的吸附力，静电参数越高涂膜厚度越厚、粉末涂料对工件的吸附力越强。电压模式下，静电参数为高压静电电压，设置范围一般为60~100kV；电流模式下，静电参数为反馈电流，设置范围一般为10~100uA。静电参数过高不仅会使工件边缘部位容易产生流挂、气泡和其他的喷涂缺陷[3-9]，而且可能会产生火花放电引发生产安全问题；而静?
静电喷枪控制器的主电路如图 3-2 所示，所使用的 MCU 是型号为 STM32F405VGT6的一种高性能 MCU。其基于 Cotex-M4 内核，自带浮点运算单元，最高主频可达 168MHz,拥有 1Mbyte 的 Flash 和 196Kbyte 的 SRAM 存储空间，拥有 ADC、DAC、UART、SPI、定时器等众多外设。该型号 MCU 不仅可以高速完成静电参数控制的闭环控制算法的计算任务，还拥有足够的空间用于存储静电喷枪控制器默认参数，以及丰富的外设用于实现控制器的各种功能。采用 16MHz 的无源晶振作为 MCU 的高速外部时钟。采用 SWD作为 MCU 的调试接口，相比传统的 JTAG 调试接口，其具有占用 MCU 的 I/O 接口少、占用 PCB 空间小、高速模式下更稳定的优点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能制造是“中国制造2025”主攻方向[J]. 周济. 企业观察家. 2019(11)
[2]粉末静电喷涂技术及设备的发展与应用[J]. 郑毅,崔昭霞. 现代涂料与涂装. 2018(03)
[3]RS485总线信号反射分析及传感器采集系统设计[J]. 刘喜增,金湘亮. 仪表技术与传感器. 2017(05)
[4]机器人喷涂仿形技术及喷涂工艺的优化[J]. 王海平. 上海涂料. 2015(04)
[5]粉末静电喷涂工艺及其应用特点[J]. 肖艳. 汽车与配件. 2014(23)
[6]新世纪汽车粉末涂料及静电喷涂技术[J]. 贾奇伟. 电子制作. 2014(07)
[7]机器人喷涂在汽车涂装中的应用[J]. 石雨磊,季燕雄,于春芳,赵江英. 现代涂料与涂装. 2014(01)
[8]不同喷涂工具对涂装质量的影响[J]. 赵世红,戴惠新,薛海峰,朱亚军. 现代涂料与涂装. 2014(01)
[9]中国从制造大国迈向制造强国的战略思考[J]. 汪应洛,刘子晗. 西安交通大学学报(社会科学版). 2013(06)
[10]浅谈粉末静电喷涂工艺及常见缺陷防治[J]. 程为华,傅昌勇,陈星星,张伦周. 现代涂料与涂装. 2013(01)
博士论文
[1]对靶喷雾机器人视觉伺服控制系统研究[D]. 赵栋杰.中国农业大学 2017
[2]喷涂机器人轨迹优化关键技术研究[D]. 陈伟.江苏大学 2013
硕士论文
[1]面向物联网的Modbus协议栈设计与应用[D]. 王佩.成都理工大学 2018
[2]一种嵌入式多轴控制器的设计[D]. 张圣.东南大学 2017
[3]基于PLC的三轴喷涂机器人控制系统设计[D]. 张宇翔.湖南大学 2017
[4]直角坐标型喷涂机器人控制系统设计与实现[D]. 孙科苗.杭州电子科技大学 2015
[5]基于光幕的喷涂机器人系统设计与研究[D]. 丁昱.杭州电子科技大学 2015
[6]某智能喷涂生产系统的设计与开发[D]. 吴月琴.南京理工大学 2014
[7]基于PLC的五轴喷涂机器人控制系统设计[D]. 姜寅.杭州电子科技大学 2014
[8]六自由度喷涂机器人结构设计及控制[D]. 邢东升.天津大学 2008
本文编号：3514159
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3514159.html
最近更新
教材专著
