[发明专利]一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法及装置

权利要求书

1.一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、获取鞋材点云，并对点云进行图像处理以得到初步喷涂轨迹；

B、根据各初步喷涂轨迹点的x、y坐标对其进行冒泡排序，再进行样条曲线拟合离散得到喷涂轨迹，并根据喷涂轨迹和鞋材点云，计算各喷涂轨迹点的欧拉角，以得到最终的喷涂路径；

C、根据欧拉角得到机器人关节坐标值，并获取机器人机型的连杆参数和减速比参数以补偿关节坐标值，计算由关节坐标值形成的雅可比行列式的值，并计算机器人5轴中心点与1轴轴线之间的距离；

D、当雅可比行列式的值小于设定的第一阈值或者5轴中心点与1轴轴线之间的距离小于设定的第二阈值时，判定机器人依照喷涂路径并按照现有的线速度和角速度进行喷涂的过程中，会靠近奇异区间，进入步骤E，否则，进入步骤G；

E、按照设定的第三阈值降低喷涂路径中各点位对应的机器人的线速度，并根据调整后的线速度计算机器人各轴的角速度；

F、判断调整后的各轴角速度是否均已低于机器人本身的角速度告警值，若是，进入步骤G；否则，进入步骤E；

G、根据确定的线速度和角速度，在工艺数据库中寻找与之匹配的雾化压力值和物料压力值，机器人将按照调整后的线速度、角速度、以及对应的雾化压力值和物料压力值，依照喷涂路径进行喷涂，其中，工艺数据库包括分别对应于大量不同的线速度和角速度的雾化压力值和物料压力值，这些雾化压力值和物料压力值是通过经验以及大量现场测试得来。

2.根据权利要求1所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：所述步骤G中，在工艺数据库中寻找到所述匹配的雾化压力值和物料压力值后，根据这两个值和机器人IO模块输出的电压，并按照一定的比例系数来确定机器人喷涂所用的气路系统的压力值输出。

3.根据权利要求1所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：所述步骤D中，第一阈值取值范围为[0.005,0.02]，第二阈值取值范围为[0.5mm，2mm]。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：所述步骤A具体包括如下步骤：

A1、对鞋材进行扫描以得到鞋材的点云数据，并对点云数据进行预处理；

A2、根据点云数据的长宽判断该点云数据是否为鞋材，若是，进入步骤A3，否则，结束；

A3、采集点云数据中的每一帧图像的轮廓最高点，以得到所述初步喷涂轨迹，初步喷涂轨迹的轨迹点的坐标为(x,y,z)。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：所述步骤B中，在进行冒泡排序前，按照各初步喷涂轨迹点的坐标将初步喷涂轨迹进行分块；对冒泡排序结束后的各初步喷涂轨迹点进行中值滤波以剔除噪点。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：所述步骤E中，第三阈值取值范围为[40mm/s,60mm/s]。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：所述步骤G中，当工艺数据库中未找到完全对应于所述线速度和角速度的雾化压力值和物料压力值时，计算工艺数据库中最接近于所述线速度和角速度的速度值，并计算比例关系，再根据该比例关系计算出需要的雾化压力值和物料压力值。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂方法，其特征在于：还包括如下步骤：当喷涂结束后，将线速度、角速度、雾化压力值和物料压力值均还原为原始值。

9.一种用于鞋材喷涂的机器人喷涂装置，其特征在于：包括机器人、扫描装置、控制装置、气路系统、工艺数据库和电气比例阀，机器人、扫描装置、气路系统和工艺数据库分别与控制装置连接，电气比例阀设置在气路系统中，扫描装置用于扫描鞋材点云，控制装置用于对点云进行图像处理以得到初步喷涂轨迹，根据各初步喷涂轨迹点的x、y坐标对其进行冒泡排序，再进行样条曲线拟合离散得到喷涂轨迹，并根据喷涂轨迹和鞋材点云，计算各喷涂轨迹点的欧拉角，以得到最终的喷涂路径，根据各喷涂轨迹点的欧拉角得到机器人关节坐标值，并获取机器人机型的连杆参数和减速比参数以补偿关节坐标值，计算由关节坐标值形成的雅可比行列式的值，并计算机器人5轴中心点与1轴轴线之间的距离，当雅可比行列式的值小于设定的第一阈值或者5轴中心点与1轴轴线之间的距离小于设定的第二阈值时，判定机器人依照喷涂路径并按照现有的线速度和角速度进行喷涂的过程中，会靠近奇异区间，在判定机器人会靠近奇异区间后按照第三阈值降低线速度直至对应的角速度低于机器人本身的角速度告警值，根据调整后的线速度和角速度在工艺数据库寻找匹配的雾化压力值和物料压力值，将这两个值输出至电气比例阀，并结合机器人IO模块输出的电压，计算气路系统的输出压力值，机器人按照调整后的线速度和角速度，依照喷涂路径，结合气路系统的输出压力值，进行喷涂。