[发明专利]一种边界约束喷涂轨迹规划边界约束距离值的设定方法

说明书

本发明公开一种边界约束喷涂轨迹规划边界约束距离值的设定方法。该方法包括以下步骤：基于建立的喷枪变位姿静态喷涂模型，构建喷枪沿圆弧路径的动态喷涂模型；以工件边界处满足允许的最低涂膜厚度为要求，对边界约束距离进行定义，并分别阐明边界曲线的曲率半径、喷涂高度和喷涂倾角对边界约束距离的影响规律；根据待喷涂工件表面的边界曲线形状，设定统一边界约束距离值，以确保边界处的涂膜厚度质量处处都满足要求。本发明可在离线编程规划边界约束喷涂轨迹时，快速设定边界约束距离值，再通过对待喷涂工件表面规划边界约束喷涂轨迹，并对喷涂过程中的喷涂速率、喷涂高度和倾角进行优化，可实现喷涂质量、喷涂效率和涂料利用率的同时提升。

技术领域

本发明公开了一种边界约束喷涂轨迹规划边界约束距离值的设定方法，具体涉及喷涂机器人离线编程喷涂轨迹规划，属于自动化控制技术领域。

背景技术

由于喷涂机器人离线编程方法具有编程周期短、能规划复杂喷涂轨迹等优点，越来越多地被运用在诸如汽车、船舶和航空航天等领域的机器人喷涂轨迹规划中。离线编程系统中的喷涂路径规划结果是决定喷涂效果、喷涂效率和涂料利用率的关键因素，对生产具有重要的意义。

以往的喷涂路径规划方法只是一味的追求满足喷涂质量，追求规划喷涂路径时往往忽略工件表面的边界约束，致使工件边界处过喷现象严重，导致喷枪在工件边界处喷涂时产生大量的涂料浪费，且喷涂效率也不高。而规划边界约束喷涂路径，其关键是根据工件表面边界曲线形状合理设定边界约束距离值，以确保边界处的涂膜厚度满足质量要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种边界约束喷涂轨迹规划边界约束距离值的设定方法，为了保证生成的边界约束喷涂轨迹在边界处的涂膜厚度满足质量要求，首先要建立喷枪沿曲线路径的动态喷涂模型，然后根据涂膜厚度质量要求，阐明边界曲线形状、喷枪位姿(喷涂高度和喷涂倾角)对边界约束距离的影响规律，实现对边界约束距离取值范围的预测，最后根据工件表面边界曲线形状，以满足边界处涂膜厚度质量为要求，对边界处约束距离的统一值进行设定。

一种边界约束喷涂轨迹规划边界约束距离值的设定方法，包括以下步骤：

步骤1，基于建立的喷枪变位姿静态喷涂模型，构建喷枪沿圆弧路径的动态喷涂模型，所述喷枪的喷炬空间形状为圆锥体；

步骤2，以工件边界处满足允许的最低涂膜厚度为要求，对边界约束距离进行定义，并分别阐明边界曲线的曲率半径、喷涂高度和喷涂倾角对边界约束距离的影响规律；

步骤3，根据待喷涂工件表面的边界曲线形状，设定统一边界约束距离值，以确保边界处的涂膜厚度质量处处都满足要求。

作为改进的是，步骤1中基于建立的喷枪变位姿静态喷涂模型，构建喷枪沿圆弧路径的动态喷涂模型，具体步骤如下：

101、基于一种喷炬空间形状为圆锥体的抛物线模型，所述抛物线模型表示为：假设喷枪喷涂时涂料流量q_v和喷炬圆锥张角φ不变，考虑喷枪相对于喷涂表面的位姿为可控参数，所述位姿为喷涂高度H和喷涂倾角α，喷枪在平面上变位姿静态喷涂后，在喷幅范围内任意点(x,y)的涂料沉积模型可表示为

其中，A为常量；

当喷枪以静态倾角喷涂时，在平面上形成的喷幅形状为椭圆，其中椭圆的长轴a和短轴 b分别为：

其中，a₁(H,α),a₂(H,α)分别为：