[发明专利]一种基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法

权利要求书

1.一种基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：选择喷涂区域，并对喷涂区域三角网格化，得到三角网格曲面；

步骤S2：在三角网格曲面上选择第一条喷枪扫掠轨迹；

步骤S3：根据喷枪扫掠轨迹计算喷枪运动轨迹，并对喷枪运动轨迹光顺处理；

步骤S4：根据三角网格曲面、喷枪模型、喷涂参数和最小厚度约束计算下一条喷枪扫掠轨迹；

步骤S5：判断是否是最后一条轨迹，如果不是，则重复步骤S3、S4，直到完成整个喷涂区域的轨迹规划；如果是，则执行步骤S6；

步骤S6：输出满足最小厚度约束的喷枪运动轨迹；

所述步骤S4中，采用喷涂累积速率模型计算在给定喷枪运动轨迹下，曲面上任一点处的喷涂厚度，根据当前喷枪扫掠轨迹,计算下一条喷枪扫掠轨迹的方法为：

首先，对于当前轨迹上的每个轨迹点，在每个轨迹点处建立横截面，其中以轨迹点处的切向量作为该横截面的法向，将横截面与三角网格曲面的交点集合记为截点集；

然后，计算该当前轨迹运行完后，截点集中每个截点的累计厚度；

最后，记最小厚度要求为，在当前轨迹的偏置方向上，寻找累计厚度等于的截点，其中为系数，取,该截点记为下一条喷枪扫掠轨迹的轨迹点，遍历所有当前轨迹的轨迹点，得到下一条喷枪扫掠轨迹；同时，在计算下一条轨迹时，为防止工件形状改变引起的首尾无法喷涂到，通过将当前轨迹的首尾点向外延长，再进行偏置计算。

2.如权利要求1所述的基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，首先读入具有拓扑结构的参数曲面模型，用户交互式选择喷涂区域；然后对喷涂区域进行三角网格化处理，得到的每个三角网格节点包括顶点信息和顶点的法向量；最后为三角网格曲面引入半边数据结构，从而建立具有拓扑关系的三角网格曲面。

3.如权利要求2所述的基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法，其特征在于：所述步骤S2中，在喷涂区域的三角网格曲面上生成第一条喷枪扫掠轨迹，记为种子曲线，种子曲线有两种选取方法：第一种为模型的一条边界曲线，第二种为通过平面与工件模型垂直切割得到的交线；后续喷枪扫掠轨迹将在该种子曲线基础上偏置得到。

4.如权利要求3所述的基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法，其特征在于：所述步骤S3中，首先计算喷枪扫掠轨迹的每个轨迹点处的单位法向量，然后沿每个轨迹点的法向方向偏置，喷枪垂直方向与该法向一致，偏置距离等于喷枪高度，偏置后得到喷枪运动轨迹；采用三次B样条曲线拟合方法对喷枪运动轨迹进行光顺处理，得到光顺平滑的喷枪运动轨迹。

5.如权利要求4所述的基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法，其特征在于：所述步骤S5中：

对于偏置方向，若选择的种子曲线为边界曲线，只需向工件所在的一个方向偏置；若选择的种子曲线为平面与工件模型垂直切割得到，首先向种子曲线的一侧偏置，到达最后一条轨迹后再从种子曲线出发向另一侧偏置；

判断最后一条轨迹的条件为得到的喷枪扫掠轨迹点个数为零；同时考虑到第一条和最后一条轨迹若无法保证工件边界的厚度满足最小厚度要求，则在执行完整个喷枪运动轨迹后对工件边界进行补喷。

6.如权利要求5所述的基于最小厚度约束的复杂曲面喷涂轨迹计算方法，其特征在于：所述步骤S6中，完成所有轨迹计算后，将计算的轨迹重新排序，从第一条开始，隔条选取，并包含最后一条，得到整个喷枪扫掠轨迹对应的喷枪运动轨迹作为复杂曲面的喷涂轨迹。