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【摘 要】汽车钣金件喷漆过程要求高、劳动强度大,使用机器手代替人工操作成为未来的发展趋势.针对喷漆过程,以钣金件两个方向的曲率为输入,以喷头的行进速度为输出,建立了模糊控制器.通过引入模糊控制可以较好的反映人类经验,从而提高控制效果.
【关 键 词】钣金件；喷漆；机器手；模糊控制
汽车钣金件是汽车外表中重要的组成部分,随着对于车身外观质量的要求越来越高汽车钣金件喷漆越来越受重视.但是,汽车钣金件喷漆中对于喷漆要求高[1][2],因此喷漆流程中虽然喷洒流程相对固定[3],但劳动强度仍相对较大,这就使得使用机器手进行自动喷漆逐渐成为未来的发展方向.由于钣金件喷漆过程中,钣金件曲率不同需要通过控制机器手的行进速度控制漆膜的厚度,因此可以考虑通过引入模糊控制反映人的经验进行相关控制,而进行相关模糊控制器的设计则是相关研究的基础.
1.模糊控制器的输入和输出量
汽车钣金件一般都是小曲率的板件,喷漆时为保证漆膜厚度均匀,一般认为当不改变喷高度的前提下,可以通过改变喷的行进速度进行控制.而当汽车钣金件为平板时,即曲率为0时可以较为慢速的喷漆.当汽车钣金件存在一定曲率时,即向上凸起时,可以考虑加快喷的行进速度,从而减少因为喷离钣金件高度改变所出现的影响.另外汽车钣金件一般不存在凹下的情况,因此可以考虑以钣金件向上凸起部分的半径作为输入量,而以喷的行进速度为输出量.
以钣金件上垂直和平行与喷行进方向上两个曲率为输入量,建立包括“平、平缓、略平缓、较平缓、略陡、较陡、陡峭”七个模糊等级的模糊化隶属度,两个输入的隶属度如图1所示.
（a）平行方向（b）垂直方向
图1输入量的隶属度函数
以喷行进速度为输出量,建立包括“慢速、较慢、中速、较快、快速”五个模糊等级的反模糊化隶属度,输出反模糊化得隶属度如图2所示.
图2输出量的隶属度函数
2.模糊控制器的建立
根据凸起程度进行喷行进速度的判断,当凸起较为明显时,则喷行进速度较快,反之则行进速度较慢,建立控制规则如表1所表.
3.模糊控制器的分析
在以上模糊控制输入输出量得前提下,采用前文所确定的控制规则,则对于每两个输入量就可以得到一个输出,以两个输入量为平面坐标,输出为纵向坐标,得到控制效果图如图3所示.
如图3所示,控制器的控制效果实现了较为平缓的过渡,实现了对喷头行进速度的非线性控制.
4.小结
针对汽车钣金件为小曲率凸起板件的特点,提出引入两个方向的曲率为输入,喷行进速度为输出设计模糊控制器,从而为实现汽车钣金件喷漆自动控制提供理论基础.