[发明专利]一种基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统，其特征在于包括：虚拟环境操作平台、机器人控制器和喷涂机器人；所述机器人控制器与喷涂机器人连接；所述虚拟环境控制器与机器人控制器连接；

所述虚拟环境控制器包括模型数据输入模块(1)、通信与接口模块(2)、数据库模块(3)、喷枪轨迹生成模块(4)、机器人运动轨迹生成模块(5)、喷涂过程动态仿真模块(6)、分析显示喷涂结果模块(7)、机器人运动轨迹数据库(8)和作业指令生成模块(9)；

所述模型数据输入模块(1)与通信与接口模块(2)连接，所述通信与接口模块(2)与数据库模块(3)连接，所述数据库模块(3)与喷枪轨迹生成模块(4)连接，所述喷枪轨迹生成模块(4)与机器人运动轨迹生成模块(5)连接，所述机器人运动轨迹生成模块(5)与喷涂过程动态仿真模块(6)连接，所述喷涂过程动态仿真模块(6)与分析显示喷涂结果模块(7)连接，所述分析显示喷涂结果模块(7)与机器人运动轨迹数据库(8)连接，所述机器人运动轨迹数据库(8)与作业指令生成模块(9)连接，所述作业指令生成模块(9)与通信与接口模块(2)连接，并通过机器人控制器对喷涂机器人进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统，其特征在于：还包括喷涂设置模块(10)，所述喷涂设置模块(10)分别与数据库模块(3)、喷枪轨迹生成模块(4)、喷涂过程动态仿真模块(6)、分析显示喷涂结果模块(7)、通信与接口模块(2)和机器人运动轨迹数据库模块(8)连接。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统，其特征在于：模型数据输入模块(1)的输入数据包括喷涂工件CAD数据机器人模型CAD数据和扫描得到的喷涂工件数据及其人模型数据。

4.根据权利要求2所述的基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步骤：搭建作业环境；

采用VC++6.0构建系统平台和相关界面，利用OpenGL图形库来实现喷涂机器人喷涂过程的动态虚拟仿真；

第二步骤：喷涂机器人三维建模与显示；

机器人三维模型包括机器人的几何实体模型和运动学模型；

第三步骤：喷涂工件的三维建模与显示；

采用计算机图形学原理对喷涂工件进行造型，并将造型后的CAD数据存入数据库，系统还可以通过格式转换读取其他CAD软件存储的工件CAD数据或通过扫描直接获得喷涂工件的三维CAD数据；

第四步骤：喷涂过程的动态虚拟仿真；

系统根据用户设置的参数和喷枪轨迹进行可视化仿真，用户通过三维仿真平台实时观察喷涂过程，查看喷涂结果，如果喷涂过程中，机器人运行平稳，喷涂效果满足要求，则将生成的机器人运动轨迹相关数据存入数据库，否则，用户可以调整喷枪参数，选择插值方法，重新进行虚拟仿真，直到获得满意喷涂效果的机器人运动轨迹为止；通过人机交互界面的控制菜单，用户可以通查看仿真过程中机器人的各关节位置、速度、加速度的实时曲线和喷涂时间、漆膜厚度方差等测评喷涂效果好坏的参数，用户通过人机交互界面观察喷涂过程中是否发生机器人碰撞工件；

第五步骤：机器人编程结果下载；

用户将满足喷涂效果的机器人编程结果，通过通信与接口模块将机器人传输给机器人控制器控制喷涂机器人。