[發明專利]機器人噴涂工件曲面造型方法

有效

• 申請號: 201310413121.4
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103480534A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 陳偉;曾慶軍;湯養;劉海艦
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04;B25J13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種機器人噴涂工件曲面造型方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）工件曲面三角網格劃分；曲面進行三角網格劃分后用數學表達式表示為：

M=｛T_i:i=1,…,P｝

其中T_i是三角網格中的第i個三角面，P是三角網格中三角面的總個數；

2）設定最大法向量閾值θ_th；

3）根據三角面連接法將三角面連接成較小的平面片；所述三角面連接法包括以下步驟：

（1）指定任意一個三角面為初始三角面；

（2）尋找與初始三角面鄰近的三角面并與初始三角面相連接成一個片；

（3）判斷連接成的片是否滿足平面片的特征；

平面片的特征的判斷方法為：

A.計算片的平均法向量na→=Σi=1psini→Σi=1psi/||Σi=1psini→Σi=1psi||]]>

其中，表示第T_i個三角面的法向量，s_i表示第T_i個三角面的面積，P表示該曲面三角劃分后三角面的數量；

B.計算片的最大投影面的法向量，即最大偏角法向量其步驟為：

寫出片的最大投影面面積表達式令求解方程得出最大投影面的法向量

C.片的平均法向量與其最大偏角法向量之間的夾角為最大法向量偏角θ_MDA，

如果θ_MDA≤θ_th，則滿足平面片的特征，確認連接有效；

如果θ_MDA﹥θ_th，則不滿足平面片的特征，連接無效，放棄該連接；

（4）尋遍與該片相鄰的所有新的三角面與該片連接，并對是否滿足平面片的特征進行判斷；

4）尋找尚未連接成片的三角面作為新的初始三角面，用所述三角面連接法將三角面連接成較小的平面片，直到所有三角面都連接成平面片；

5）建立平面片連接圖；具體步驟為：

（1）將一個噴涂曲面上的每個平面片表示為一個節點，并且用一個無方向的連接圖G=(V,E)表示該曲面的拓撲結構，則無方向的連接圖G為該噴涂曲面上的平面片連接圖，其中，V表示連接圖中的節點，E表示該組節點組成的圖形的邊界線，且

（2）設平面片連接圖中任意第i個節點v_i所表示的平面片的法向量為平面片面積為A_i，平面片上的最大法向量偏角為θ_MDAi，則可將節點v_i表示為

（3）設e_ij為節點v_i與節點v_j的邊，ω(i,j)表示邊e_ij的權值，權值即每兩片的法向量的夾角，則法向量夾角最小的兩個片即為平面片連接圖中權值ω(i,j)最小的邊；

建立的某個平面片連接圖需要滿足以下特征：

A.一個平面片連接圖是一個連通圖；

B.當一個平面片連接圖中的任一節點合并另外一節點后所得到的新的無方向的連接圖仍然是一個平面片連接圖；

C.每一次合并過程只能合并平面片連接圖中的一個節點；

6）根據平面片連接圖合并算法將各個較小平面片合并為新的較大平面片，具體步驟為：

（1）在平面片連接圖中尋找相鄰的法向量夾角最小的兩個節點（v_i,v_j）；

（2）計算邊e_ij的權值ω(i,j)，設BV=2θ_th，并判斷ω(i,j)≤BV是否成立,若成立，進入下一步，否則合并停止；

（3）將節點v_i與節點v_j合并為新的片v_ij后，將該片v_ij用數學表達式表示為：

vij=vi⊕vj={npi→,Ai,θMDAi}⊕{npj→,Aj,θMDAj}={npi→Ai+npj→AjAi+Aj,Ai+Aj,θMDAij}]]>

上式中，A_i與A_j分別表示第i個和第j個平面片的面積，θ_MDAij表示新的片v_ij最大法向量偏角；

（4）判定v_ij是否為平面片，若是，進入第（5）步，否則令BV為初始的2θ_th到3θ_th之間的一個人工設定值，再轉入第（1）步；

（5）更新平面片連接圖并按照（1）—（4）步重新計算；

（6）判斷平面片連接圖中是否所有節點都已合并，若是則結束，否則轉到步驟（1）。

2.如權利要求1所述的機器人噴涂工件曲面造型方法，其特征在于，所述步驟2）的最大法向量閾值θ_th設在15°～20°之間。