[发明专利]平滑曲面间弧面型曲面过渡区域的机器人喷涂及轨迹设定方法

摘要

本发明公开了一种平滑曲面间弧面型曲面过渡区域的机器人喷涂及轨迹设定方法。通过理论分析和实验数据分析建立对应于特定喷涂设备的平面喷涂涂层厚度累积数学模型，借助3D制图软件CATIA对要喷涂的曲面处进行处理，根据曲率变化分析出弧面型曲面对称中心曲线和两条边界曲线，将此中心曲线和两条边界曲线作为机器人运行轨迹参考线。再结合建立的自由曲面上的涂层厚度累积数学模型，后期弧面型曲面过渡区域的机器人喷涂轨迹规划和喷涂参数设定都依托于这三条曲线。本发明提高了分析精度的同时也缩短了前期喷涂轨迹规划时间。结合平面试验、建立自由曲面上的涂层厚度累积数学模型、借助ROBCAD喷涂仿真功能，提高了参数设置精确度且缩短了工程调试时间。

主权项

1.平滑曲面间弧面型曲面过渡区域的机器人喷涂及轨迹设定方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，利用CATIA进行曲面分区：先利用CATIA对曲面模型进行曲率变化分析，按照曲率的变化将整个曲面分为三部分，弧面型曲面为A部分，其余平滑的两部分曲面分别为B、C部分，然后找出曲面A对称中心曲线，再根据此曲线和自由曲面上的涂层厚度数学模型确定出机器人在弧面型曲面处的喷枪轨迹和喷枪各种参数；曲面A部分喷涂参数和轨迹设定步骤为：以曲面A对称中心曲线L1为轨迹曲线，利用轨迹曲线按一定距离生成n个等距点，这n个等距点会被作为喷涂轨迹点；根据不同轨迹点处弧面型曲面的宽度，即L2-L3的宽度，和曲率变化情况设置对应所要喷涂点的喷涂参数；L2为曲面B和曲面A的边界线，L3为曲面C和曲面A的边界线；在每个轨迹点设置对应的喷涂参数时，可通过调节相关喷涂参数，使喷涂漆雾最大半径尽量与L2和L3大致相切，同时需考虑曲率对曲面表面积的影响，为使涂层厚度达标，应增加涂料流量或降低喷枪移动速度，将各个轨迹点处对应设置的喷涂参数记录下来备用；/n步骤2，运用试验方法获得一个平面涂层厚度累积模型，通过此模型建立起喷枪各参数与涂层累积厚度的关系：当静电电压、间距、旋杯转速、涂料流量和涂料的粘度参数保持一定的情况下，喷枪垂直于工件表面定点喷涂一段时间在工件表面所形成的涂料空间分布为中空环形；当喷枪垂直于工件表面向某一方向平行移动时，涂料就会在工件表面形成一个条纹沉积分布；/n步骤3，建立自由曲面上的涂层厚度累积数学模型：在汽车车身喷涂过程中都是保持旋杯沿着曲面法线方向，且与工件处于近似不变的距离喷涂，所以在保持涂料总量不变，且忽略喷涂时的静电和空气动力学影响的前提下可以采用直接几何“喷射”法预测任意表面涂料沉积模型；/n步骤4，确定不同曲面部分的喷涂参数和轨迹：包括曲面A部分喷涂参数和轨迹设定、曲面A和曲面B/C交界处喷涂参数与轨迹设定、曲面B、C喷涂参数与轨迹设定；将对应轨迹点处喷涂参数下平面沉积模型输入ROBCAD喷涂参数数据库中，在n个轨迹点处使用对应的n个不同的喷涂参数，整条喷涂轨迹就实现了变量喷涂的方法；利用ROBCAD的喷涂仿真工具PaintMaster对曲面A部分进行喷涂仿真；将喷涂仿真回馈的漆膜厚度信息进行解析；根据解析出来的漆膜厚度分布，再进行喷涂参数修正，使得弧面型中心线L1附近区域漆膜厚度一次性达到喷涂要求，由于沉积模型和曲面曲率变化影响，靠近L2、L3附近的漆膜厚度不会一次性达到喷涂要求，须在曲面A和B/C部分交界处的喷涂轨迹设定时进行处理；/n曲面A和曲面B/C交界处喷涂参数与轨迹设定步骤为：将已经设置好了A部分曲面的喷涂参数，根据仿真回馈的喷涂效果确定交界处喷涂轨迹和喷涂区域的交叠部分长度d；根据静态分布模型的平移示意图和平移模型的截面厚度示意图，结合建立好的平面上的沉积模型，代入