汽車鈑金件噴漆機(jī)器手模糊控制器的設(shè)計

【摘 要】汽車鈑金件噴漆過程要求高、勞動強(qiáng)度大，使用機(jī)器手代替人工操作成為未來的發(fā)展趨勢。針對噴漆過程，以鈑金件兩個方向的曲率為輸入，以噴頭的行進(jìn)速度為輸出，建立了模糊控制器。通過引入模糊控制可以較好的反映人類經(jīng)驗(yàn)，從而提高控制效果。

【關(guān)鍵詞】鈑金件；噴漆；機(jī)器手；模糊控制

汽車鈑金件是汽車外表中重要的組成部分，隨著對于車身外觀質(zhì)量的要求越來越高汽車鈑金件噴漆越來越受重視。但是，汽車鈑金件噴漆中對于噴漆要求高[1][2]，因此噴漆流程中雖然噴灑流程相對固定[3]，但勞動強(qiáng)度仍相對較大，這就使得使用機(jī)器手進(jìn)行自動噴漆逐漸成為未來的發(fā)展方向。由于鈑金件噴漆過程中，鈑金件曲率不同需要通過控制機(jī)器手的行進(jìn)速度控制漆膜的厚度，因此可以考慮通過引入模糊控制反映人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)控制，而進(jìn)行相關(guān)模糊控制器的設(shè)計則是相關(guān)研究的基礎(chǔ)。

1. 模糊控制器的輸入和輸出量

汽車鈑金件一般都是小曲率的板件，噴漆時為保證漆膜厚度均勻，一般認(rèn)為當(dāng)不改變噴槍高度的前提下，可以通過改變噴槍的行進(jìn)速度進(jìn)行控制。而當(dāng)汽車鈑金件為平板時，即曲率為0時可以較為慢速的噴漆。當(dāng)汽車鈑金件存在一定曲率時，即向上凸起時，可以考慮加快噴槍的行進(jìn)速度，從而減少因?yàn)閲姌岆x鈑金件高度改變所出現(xiàn)的影響。另外汽車鈑金件一般不存在凹下的情況，因此可以考慮以鈑金件向上凸起部分的半徑作為輸入量，而以噴槍的行進(jìn)速度為輸出量。

以鈑金件上垂直和平行與噴槍行進(jìn)方向上兩個曲率為輸入量，建立包括“平、平緩、略平緩、較平緩、略陡、較陡、陡峭”七個模糊等級的模糊化隸屬度，兩個輸入的隸屬度如圖1所示。

（a）平行方向 （b）垂直方向

圖1 輸入量的隸屬度函數(shù)

以噴槍行進(jìn)速度為輸出量，建立包括“慢速、較慢、中速、較快、快速”五個模糊等級的反模糊化隸屬度，輸出反模糊化得隸屬度如圖2所示。

圖2 輸出量的隸屬度函數(shù)

2. 模糊控制器的建立

根據(jù)凸起程度進(jìn)行噴槍行進(jìn)速度的判斷，當(dāng)凸起較為明顯時，則噴槍行進(jìn)速度較快，反之則行進(jìn)速度較慢，建立控制規(guī)則如表1所表。

3. 模糊控制器的分析

在以上模糊控制輸入輸出量得前提下，采用前文所確定的控制規(guī)則，則對于每兩個輸入量就可以得到一個輸出，以兩個輸入量為平面坐標(biāo)，輸出為縱向坐標(biāo)，得到控制效果圖如圖3所示。

如圖3所示，控制器的控制效果實(shí)現(xiàn)了較為平緩的過渡，實(shí)現(xiàn)了對噴頭行進(jìn)速度的非線性控制。

4.小結(jié)

針對汽車鈑金件為小曲率凸起板件的特點(diǎn)，提出引入兩個方向的曲率為輸入，噴槍行進(jìn)速度為輸出設(shè)計模糊控制器，從而為實(shí)現(xiàn)汽車鈑金件噴漆自動控制提供理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潤華集團(tuán)山東汽車修理有限公司. 汽車鈑金噴涂流水線生產(chǎn)方式應(yīng)用[J]. 交通節(jié)能與環(huán)保，2012.03

[2] 葛曉峰. 探析汽車噴漆作業(yè)過程中存在問題和預(yù)防補(bǔ)救措施[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013.10

[3] 彭小龍. 鈑金和噴漆的操作流程[J]. 汽車維修與保養(yǎng)，2010.11

作者簡介：

石玉秋（1977.9-），副教授，碩士，湖南衡陽人，主要從事智能控制、圖像處理的研究。

基金項目：

2010年度廣西教育廳科研項目（201010LX234）

圖3 模糊控制器的控制效果圖