实木家具智能油漆工作台研究

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关键词：智能识别；大数据分析；油漆工作台

1概述

1.1背景概述

随着生活质量要求的不断提升，实木家具受到越来越多的人们的喜爱。近年来还衍生出了新的行业——家具美容业。除此之外，家具爱好者的数量也在逐年增多。随着实木家具的发展，油漆工“一匠难求”的现象屡见不鲜。另外，家具的上漆配色也是一大难题，怎样减小配色色差也是衡量一个油漆工技术水平的标准之一。再有，目前人工家具上漆工作效率低，不利于工厂大批量生产。基于以上市场痛点我们研发实木家具智能油漆工作台。1.2主要研究内容（1）研究图像识别算法，解决油漆工调色难，色差不稳定的问题。（2）研究蓝牙通讯技术，解决系统的稳定性与安全性不高的问题。（3）研究调色系统与气动系统的连接与控制，实现自动喷漆方案的形成。

2研究介绍

2.1工作过程

工作过程如图1所示。首先准备好需要喷漆的物品，启动设备，设备上智能识别系统识别色度、家具外形结构。经过分析色彩组成、三维逆向建模。使用自主设计的算法计算出最佳的喷漆方案（包括色度，用漆量等），如图2。在通过配色系统自动配色后喷漆。最后，识别已喷漆物品色度是否符合要求，判断是否需要二次喷漆，直到色彩符合要求为止。

2.2系统设计

2.2.1机械部分框架：采用的是多功能型铝合金型材拼接而成。保证了设备的美观，结构紧凑结实耐用料罐：设计在设备内部，使得前后配重相同，距离喷口近可节省管材。上口为收口式设计，不易将家具漆洒出，还可以保证良好的通气和灌装家具漆漆。喷涂装置：采用气压式喷涂结构。2.2.2电气部分主控系统：选用RaspberryPi4来控制。可以根据实木家具的喷漆要求对智能识别模块、自动混色系统及气动系统进行控制。气动系统：选用220v-1B-35L，该型号气泵具有便捷，稳定，安全等特点，流量大和体积小的特点很适合本设备。自动混色系统：选用JJ-1型搅拌机辅以气动系统控制调色，该型号搅拌机具有启动稳定，效率高，寿命长等优点智能识别模块：采用GY33颜色传感器和蓝牙装置，且有三种控制模式可精准识别颜色数据。供电模块：主要给各系统供电模块，供各系统正常工作，如图3。

2.3软件设计

根据施工过程优化控制流程，达到最优效率。2.3.1RaspberryPi4与蓝牙通讯程序设计通过RaspberryPi4UART串口通讯技术将数据发送至蓝牙模块，蓝牙模块通过BLETooch4.1通讯协议将数据发送到颜色识别系统控制颜色识别。2.3.2RaspberryPi4控制液压系统程序设计根据识别的自动完成，将参数整定为RaspberryPi4信号输出，通过信号控制电磁阀通断，从而控制各种颜色油漆的用量。2.3.3RaspberryPi4与颜色识别系统通讯程序设计利用RaspberryPi4与颜色识别模块通讯获得家具颜色的RGB数据，通讯过程采用加密协议，保障了链路层的安全性，软件流程图如图4。

2.4可解决的市场痛点

（1）智能识别色度，智能配色可解决家具上漆调色难，好的油漆工一匠难求的问题。实现了有经验油漆工的技艺固话。（2）生成智能喷漆方案，可解决解决工厂刷漆效率低、油漆有损身体健康的问题。

2.5创新点

2.5.1创新点1：自主设计的识别分析算法，生成智能喷漆方案（1）图像识别算法的设计与各系统的协调。图像识别使用的基于TCS34725芯片开发的GY33模块，可以读取图像颜色数据传至MCU处理，经过蓝牙模块透传到RaspberryPi4进行颜色数据分离处理。RaspberryPi4通过自主设计改良的算法，精准计算出各颜色用漆量，控制调色系统精准调色。经测试及测量，配色色度与有经验的油漆工无异，肉眼难以分辨，色度对比如表1。（2）蓝牙通讯加密协议的处理。蓝牙通讯我们未使用目前通用的Bluetooth4.0协议。Bluetooth协议易被攻破，数据容易别篡改、窃取。我们使用了安全性更高的稳定性更好的CAI协议，并根据设备需要进行了修改，实现多台设备可各自分离管理，互不影响，一机一通道。保证了数据传输稳定性的同时加强了安全性。（3）调色系统与气动系统的连接与控制。我们尝试了调色系统与气动系统的多种连接方法，经测试，我们选用了结构最精简、效率最稳定的“赛风式结构”。此结构借鉴了赛风壶的原理，能够精确的控制用漆量，并且结构精简，效率稳定，是理想的结构。2.5.2创新点2：基于大数据分析的智能喷涂生产工艺管理系统对于实木家具生产企业，本设备可以智能识别首批家具外形后系统三维建模，生成工艺数据，后续批次家具可实现自动喷涂。

3市场定位及进度

3.1市场定位

实木家具智能油漆工作台现已基本完成，我们具有理论与实践的双重验证。本设备是一系列的设备，针对手工爱好者我们设计了便携式，针对家具美容业我们有实用型，针对家具生产企业我们有生产型。总之，我们智慧赋能实木家具产业，让该行业更多彩。

3.2项目进度

目前本设备已完成产品的研发阶段，手工样品制作阶段、产品的验证阶段，正在进行产品的生产推广阶段。

4结束语

经过实际的市场调研，一名工人刷漆效率约5-8件/天，劳动强度大，近距离接触未固化家具漆会对身体会造成一定的伤害。本设备实际喷涂效果与人工喷涂效果无明显差异，按8小时工作制，机器的喷漆效率约20-30件/天，是目前纯人工刷漆效率的4-6倍。另外，该设备一键启动、多种操作模式，但成本低廉。现场试用过程中，施工者无论知识水平高低都可短时间上手操作，颇受施工方好评，且迫切要求该设备上市。由此可见，其经济效益良好，应用价值高。

参考文献

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作者：栾玉静 单位：德州职业技术学院