[发明专利]一种针对自动化喷涂工艺的零件涂层厚度计算和仿真方法

权利要求书

1.一种针对自动化喷涂工艺的零件涂层厚度计算和仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：根据喷枪喷涂模型和喷涂轨迹，对工件表面的喷涂累积厚度进行计算；

步骤S2：利用三维显示软件，实现零件表面的喷涂累积厚度可视化仿真显示；其中，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S1.1：通过喷涂实验和喷涂参数建立喷枪涂料供流速率模型函数，然后采用“喷射法”建立喷枪在任意曲面上某点的喷涂厚度累积速率模型；

步骤S1.2：在工件表面提取喷涂厚度计算的网格点；

步骤S1.3：输入喷枪运动轨迹，并将轨迹进行离散；

步骤S1.4：根据喷枪运动轨迹及喷涂厚度累积速率模型，计算曲面上网格点的累积厚度；

所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S2.1：根据不同的应用场景需要，分别确定不同的喷涂厚度显示模式以及每个网格点对应的厚度显示值；

步骤S2.2：借助三维显示软件显示喷涂工件模型，将待喷涂工件模型导入三维显示软件中，并且实现对喷涂厚度的三维可视化；

步骤S2.3：将每个网格点的厚度显示值显示在软件中，对喷涂厚度进行仿真显示，并且对喷涂质量进行分析；

所述步骤S1.1中：

喷枪涂料供流速率记为喷涂厚度累积速率记为d_s，在喷枪中心点处建立球坐标系{F}，其中代表喷枪中心点o至喷涂点s的单位向量，r为线段os的长度，代表喷枪中心线的方向向量，γ表示与的夹角，为s点的法向量，在XOY平面的投影与的夹角为与轴的夹角为θ；s点的喷涂厚度累积速率为：

在喷枪运动过程中，r、γ都随时间t一起变化，则记为r(t)、γ(t)；t时刻s点的喷涂厚度累积速率d_s(t)为：

2.如权利要求1所述的针对自动化喷涂工艺的零件涂层厚度计算和仿真方法，其特征在于：所述S1.2步骤中：

只对喷涂工件表面提取的网格点进行喷涂厚度计算；针对不同类型的工件模型，网格点可分别按照如下方式提取：

a)针对参数曲面模型，采用等u、v参数的方法提取网格点s，并计算s点的法向量

b)针对三角片模型，提取每个三角面的顶点网格点s，并计算该点的平均法向量

3.如权利要求2所述的针对自动化喷涂工艺的零件涂层厚度计算和仿真方法，其特征在于：所述步骤S1.4中：

在(0,T)的运动时间内，s点的累积厚度为：

喷枪运动轨迹是离散的轨迹点集，喷枪运动速度为v，则喷枪在第i个离散点P_i处的作用时间为Δt_i；在(0,T)时间内，对某个网格点s，该网格点s在喷枪走过m个轨迹点时喷枪的喷涂区域内，其中有：

当喷枪沿喷涂轨迹运动时，依次对每一喷涂网格点进行上述厚度计算，即可完成工件表面喷涂累积厚度的计算。

4.如权利要求1-3任一项所述的针对自动化喷涂工艺的零件涂层厚度计算和仿真方法，其特征在于：所述步骤2.1中，喷涂厚度显示模式包括如下两种：

1)自适应显示模式：

遍历每个网格点处的厚度值D，网格点处喷涂厚度D的最大值为D_max，最小值记为D_min，D_min对应显示值S_min，D_max对应显示值S_max，任一点的厚度D介于D_min与D_max之间，其显示值为S：

2)定制化显示模式

用户输入工艺要求的最小厚度值D'_min、最大厚度值D'_max，分别对应最小显示值S_min、最大显示值S_max；当网格点的厚度低于工艺要求的最小厚度值D'_min时，该网格点的厚度显示值为S_min；当网格点的厚度高于工艺要求的最大厚度值D'_max时，该网格点的厚度显示值为S_max；每个网格点对应的厚度显示值S：

5.如权利要求4所述的针对自动化喷涂工艺的零件涂层厚度计算和仿真方法，其特征在于：所述步骤2.3中：

在三维显示软件中显示每个点处的显示值S，实现对喷涂厚度的仿真显示，并对厚度进行分析，包括喷涂区域的厚度极值、厚度标准偏差、平均厚度分析。