[发明专利]一种基于表面曲率的喷涂机器人自动路径生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及喷涂机器人制造技术领域，具体来说，涉及一种基于表面曲率的喷涂机器人自动路径生成方法。

背景技术

机器人已经广泛应用于自动化工业中，喷涂机器人作为机器人技术与喷涂工艺相结合的产物，主要用于喷涂工业生产中，但人工示教的方法编程周期长，往往需要三到五个月时间才能完全规划好喷枪路径，而编程时间是恰恰是将喷涂机器人广泛推向市场的关键问题。这时自动编程技术与喷涂机器人的结合很好地解决了这个问题，于是喷涂机器人离线轨迹规划技术成了研究热点。

以机器人代替人工劳力，以离线编程代替人工示教，目的除了可以减少喷涂周期和材料浪费，最重要的是期望在工件表面获得更加均匀的涂料涂层，即均匀覆盖。在喷涂生产中，完成规划喷涂路径任务，使得整个曲面表面被完全覆盖，并且获得均匀的涂层，这个任务被称为均匀覆盖问题。

对均匀覆盖问题的影响因素有很多，除了喷枪模型的影响，工件曲面表面的状况对其有直接的影响。现有成熟的喷涂机器人离线轨迹规划应用软件大多局限于曲面几何单一(近似平面)、拓扑简单(无孔洞)的工件。而现实生产中，曲面大多是复杂的，这里必须对工件曲面进行曲面分割，分割成多个曲面几何单一，拓扑简单的子曲面，然后在子曲面上进行路径规划。当前的喷涂机器人离线轨迹规划技术存在的主要缺点在于：针对各种复杂多样的待喷涂工件，缺乏一种统一的喷涂机器人工艺流程算法，如何解决复杂曲面分割问题，如何优化喷涂轨迹来满足工件曲面的完全均匀覆盖，从而推进喷涂工业的自动化进程，提高喷涂制造业的生产率水平，并降低生产成本。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于表面曲率的喷涂机器人自动路径生成方法,该方法基于喷涂工件曲面表面曲率，针对各种复杂的喷涂工件，提供了一套自动生成优化喷涂轨迹的工艺，具有较强的适应性，能够提高复杂工件的喷涂质量和喷涂效率，并节省涂料成本。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案为：

一种基于表面曲率的喷涂机器人自动路径生成方法，该生成方法包括以下步骤：

步骤一：根据待喷涂工件的STL格式模型，测算待喷涂工件曲面各处的高斯曲率；

步骤二：对待喷涂工件曲面分别采用基于高斯曲率的改进分水岭算法和投影近似分割法进行分割处理，得到多个表面曲率平缓、拓扑简单的子曲面；

步骤三：在一子曲面上采用测地线方法选定种子曲线，并根据喷枪喷出的涂料在待喷涂工件表面的沉积分布模型优化当前路径速度和相邻行程间距，生成下一条偏置路径；

步骤四：对其他子曲面分别采用步骤三的方法，得到下一条偏置路径，生成待喷涂工件表面全覆盖的优化喷涂路径。

作为优选例，所述的步骤一具体为：首先从工件模型库中导入待喷涂工件模型，该模型采用三角形网络化模型，数据格式采用STL格式，并且采用三角网格逼近近似的方法计算待喷涂工件表面各处的高斯曲率。

作为优选例，所述的计算待喷涂工件曲面各处的高斯曲率的过程为：