起重机大型金属结构件表面防腐质量是保证产品可靠性和使用寿命的重要指标。表面防腐是质量保证的重要组成部分，防腐施工过程是起重机制造中最重要的工序之一。
图1 广汽喷涂智能
根据起重机的作业环境和客户的使用要求，一般可采用油漆、粉末、金属丝等涂料进行表面防腐。对于工业起重机结构件的表面防腐，一般采用油漆作为主要涂层。由于工件体积大，需涂装面积大起重机钢结构制造工艺，起重机主箱梁结构件传统涂装工艺主要为手工滚刷和手工喷涂。为了便于运输，涂装施工现场往往设置在铆焊制造车间内较为简陋的烤漆房内。由于施工场地严重不足，且前后工序交叉干扰，涂装工艺规定往往执行不严格。漆面质量问题多、涂料浪费大、施工成本高，尚未得到足够的重视。
我国制造业高质量发展目标对起重机制造的环保和施工健康提出了更高的要求：如要求在喷漆房内施工；废气排放必须符合国家标准；工作区域、厂界噪声也必须符合国家标准等。目前，大多数起重机生产企业的传统涂装施工方法与国家标准有很大差异。
利用机器人喷涂减少人工参与的技术改造升级也成为行业企业技术改造的主要方向。但智能机器人喷涂系统中的许多技术尚不成熟，加上大面积表面涂装的特殊质量要求，效果尚不明显。
广州起重机械股份有限公司（以下简称广起）实施数字化转型升级战略，分析自身制造工艺中最突出的痛点和难点，选择表面涂装工段进行突破。应用CPS信息物理系统技术，立项“机器人智能涂装”项目，公司进入数字化转型建设，并取得阶段性成果。
1）构建数字化车间架构
前提是根据现有生产要素的实际情况实施工艺变更。构建了4个完整的网络连接设备设施层（底层）+实时数据采集传输层（第二层）+完整的生产执行层MES（第三层）+企业和客户信息指挥层（顶层）数字化车间架构水平。每一关都缺一不可，每一关的内容都一一落实。
图2 智能喷涂车间架构图
2）加强基础设施建设
关键是喷漆室必须符合环保要求。光启配备水喷淋塔+UV光解净化器+活性炭净化器三级处理系统，并已通过环评验收。同时，充分考虑各涂装间预干燥工序的时间要求，建设室内室外均能防雨淋、日晒的结构件预干燥站和车间。根据输出有足够的面积。并在产品装船发运前建立结构件临时存放仓库。
3）网络设备设施的配置
①智能运输起重机。梁式起重机结构件规格大、重量重，长距离运输不安全。广汽改变了拖车运输和简单吊钩+钢丝绳捆绑的传统起重方式。从结构件制造车间到喷漆房，均采用智能升降系统，一键控制、远程操作。我们自主研发了起重重型AGV智能运输机器人、智能门式起重机及相应的智能吊具系统。针对长工件超过AGV车体长度的特点，开发了专利技术“可拆卸避障雷达”产品，放置在工件末端。同时，在交通覆盖场所安装智能声光报警系统。开发了采用数字孪生技术的可视化管理系统，可实现无需人工参与的长距离安全起重机运输。
图3 结构件智能升降系统
②确定符合喷涂工艺的工件运动方式。根据实际情况，有多种方式可供选择，如伴随式、多个工件循环运动+机器人定点动作、工件旋转式等。考虑到待喷涂工件尺寸较大，广启采用了固定工件移动机器人位置的方法。移动式搬运车是为了满足长梁类工件的需要而设计的。
③设计确定位移传感器。机器人喷涂系统必须适配能够覆盖喷涂表面的定位器。机械部分因地制宜，可采用齿轮齿条传动、牵引拖动、轨道悬挂小车传动或360°旋转固定夹紧等。最重要的是变位机形式的选择需要考虑喷漆环境下传动机构的防爆要求，避免输送轨道漆雾污染造成打滑问题。为了使传动机构远离喷漆室，广汽采用了两点支撑装载车+牵引的方式。定位器必须是由可编程控制器控制的联网设备，并保证与喷涂机器人的通信顺畅。
图4 机器人喷涂作业
4）柔性喷涂机器人系统
①利用结构件设计三维建模及绘图CAD软件编译输出喷涂工艺的接口文件起重机钢结构制造工艺，实现待喷涂工件的信息化管理和实时协作。
②根据喷涂效率和质量的满意度选择机器人的类型和数量。箱形梁或工字梁结构的工件需要同时喷涂四个表面。采用伴随工艺时，宜安装两台以上喷涂机器人。系统解决方案可支持所有品牌的机器人。广汽智能喷涂系统采用RB20A3系列机器人。
③配置喷涂机器人离线仿真编程系统。当待喷涂工件结构比较复杂，可能存在喷涂死角时，需要安装专用喷涂机器人离线仿真编程系统。离线仿真编程系统可以替代示教编程，通过算法快速优化喷涂轨迹，减少机器人停机时间，实现灵活的喷涂施工安排。由于起重机主梁结构形状相对简单，因此可以推迟离线仿真编程系统的配置。
5）自动调漆系统
根据需要可配置自动调漆设备。设备接收到MES生产计划的信息后，通过自动涂料调配设备的计算机系统检索预先存储的涂料配方。专业技术人员根据配方中显示的母粒成分和相应质量对颜色进行微调，确保最终色样与标准一致。使喷漆的使用符合喷漆过程中各涂层的油漆规格、颜色和层数。当待喷涂工件的油漆规格相对固定，或可以批量安排喷涂施工时，可在工艺成熟的后续阶段实施该系统。
6）制造执行管理系统（MES）
制造执行管理系统是智能喷涂系统最关键的信息系统。与管理系统连接，需要喷涂施工的生产排程（含预干燥工序）、施工、库存等数据，进行灵活的生产安排。广启运行自主开发的GQPM项目管理系统，根据合同要求安排施工流程。
7）涂层表面质量智能检测系统
光启自主研发了智能漆面外观检测系统，适用于工件所有漆面。它取代了传统的目视检查方法，按照技术标准进行全面的扫描检查。质检人员根据检验结果判断是否合格，并进行更改。订单决定。对于随机抽取检验的其他质量项目（漆膜厚度、附着力等），可以设置检验工具由机器人操作，更加方便。
图5 喷涂表面质量智能检测
图6 喷雾质量智能检测原理图
光启机器人智能喷涂系统的开发应用，已成功对不同规格的起重机金属结构件表面进行喷涂，更好地满足了环保、健康、安全、高效的要求。机器人智能喷涂系统是起重机结构件智能制造的重要组成部分。数字化制造车间结构、智能物流系统、智能起重机系统、智能检索装置系统和质检顺序决策系统等诸多系统适用于起重机制造的各个环节。当然，在起重机以外的产品（钢结构建筑等大型金属结构件）的制造和表面涂装方面也可以推广。可以预见，该系统的推广应用将有效解决厂家在结构件表面涂装方面的相关困难。以及实现数字化转型提质增效目标的痛点。
