基于活動標架的噴涂機器人噴槍軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、噴槍軌跡自動規(guī)劃是噴涂機器人智能化的重要研究內(nèi)容。目前在噴涂機器人噴槍軌跡規(guī)劃研究中，噴涂曲面CAD幾何模型大都基于網(wǎng)格模型，網(wǎng)格模型缺少邊、曲線等幾何信息，存在大量冗余信息，網(wǎng)格化方法對于規(guī)則曲面過于繁瑣，對大曲率復雜曲面則容易出現(xiàn)網(wǎng)格丟失或重疊等情況，增加了網(wǎng)格修補和小曲面上短噴涂路徑連接的軌跡規(guī)劃難度，造成噴涂軌跡規(guī)劃效率和噴涂質(zhì)量的下降。本研究針對噴涂產(chǎn)品的CAD參數(shù)化模型，運用微分幾何理論并結(jié)合噴涂工藝，從噴槍模型、路徑模式、

2、噴涂累積模型、噴涂軌跡規(guī)劃、噴涂軌跡到噴槍軌跡的轉(zhuǎn)化、組合曲面路徑等方面進行了研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.針對噴涂曲面CAD參數(shù)化模型，以產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標準STEP格式作為數(shù)據(jù)交換中性格式，利用從STEP標準中提取的產(chǎn)品幾何模型數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為噴涂軌跡規(guī)劃所需的曲面表達參數(shù)。
　　2.運用微分幾何曲線論和曲面論，以空氣噴槍橢圓雙β分布模型為噴涂沉積厚度模型，對平面上直線路徑模式和曲線路徑模式的連續(xù)累積噴涂厚度進行了對比研

3、究;通過對曲面上一點噴涂厚度和曲面度量關(guān)系分析，得出了曲面上噴槍沉積模型和曲面度量的關(guān)系。
　　3.基于微分幾何活動標架法，以規(guī)則曲面上給定噴涂路徑下的累積噴涂厚度模型為對象，定義了速比系數(shù)和噴涂方向系數(shù)，建立了噴涂區(qū)域內(nèi)一點與噴涂區(qū)域中心點累積厚度模型沿曲面噴涂軌跡方向法曲率的關(guān)系。對規(guī)則曲面給出可行噴涂路徑，在噴槍等高度、勻速噴涂條件下，以曲面上實際涂層厚度與理想噴涂厚度偏差最小為優(yōu)化目標，基于活動標架法對噴槍速度和軌跡間距進

4、行了優(yōu)化計算，根據(jù)噴涂速度和涂層累積厚度關(guān)系將噴涂速度轉(zhuǎn)化為路徑間距的函數(shù)，使優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S變量優(yōu)化，簡化了優(yōu)化問題，并給出了參數(shù)曲面上噴涂軌跡優(yōu)化的詳細計算過程和公式，比較了柱面上不同路徑和間距對噴涂厚度和均勻度的影響。
　　4.基于微分幾何Gauss-Bonnet理論，確立了偏移起始測地曲線和偏移起始截面且測地曲率最小的噴涂軌跡規(guī)劃方法。通過理論分析和公式推導得出了偏移起始曲線軌跡規(guī)劃方法中起始測地曲線的特性和計算公式，結(jié)