[發明專利]車身表面三維圖案的自動噴繪方法

有效

• 申請號: 201310479265.X
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103521410A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 徐金亭;侯文彬;汪順可
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B05D5/06
• 分類號: B05D5/06;G06F17/50
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

1.一種車身表面三維圖案的自動噴繪方法，其特征在于：首先利用三維設計軟件構造所要噴繪的汽車外覆蓋件模型，并將其離散成三角網格模型，進而建立三角網格模型與平面參數域之間的一一映射關系；由此建立設計圖案與平面映射域之間的聯系，進而確定圖案像素點與參數平面域中點的坐標之間的對應關系；將圖案像素點在平面域中的對應點逆映射到車身的三維模型上，建立圖案像素點與車身三維點之間的對應關系，并同時保存像素的顏色信息；在車身三維模型上生成噴繪路徑，并根據路徑點所對應的像素色彩信息調整圖案的噴繪顏色，由此驅動噴繪機器人完成車身表面三維圖案的自動噴繪；具體實施步驟為：

(1)首先，在CAD設計軟件中建立車身零部件的三維CAD模型，并保存為STL格式的三角網格模型，將其作為整個噴繪系統的驅動模型；

(2)通過對車身覆蓋件沖壓成形的逆過程進行模擬，將三維車身曲面展平到二維平面上；建立逆成形過程的非線性有限元的Newton-Raphson殘余力平衡迭代求解格式，實現對平面坯料形狀即網格展平狀態的快速求解；迭代求解的目標函數為：

R(U)=Σi=1n({Fexti}-(Finti))=0]]>

式中，U為整體坐標系下節點虛位移向量，和為第i個節點上的外力和內力；上述迭代的過程終止準則為：

||Rt(ui)-Rt(ui-1)||∞≤ϵ]]>

式中，R_t為節點切平面上的殘余力因子，ε為給定的迭代精度；

(3)利用旋轉、平移、縮放操作將二維設計圖案放置到平面網格上的理想位置；采用基于包圍盒的搜索方法快速得到像素點所在的三角面片；

(4)得到像素點所在的平面三角形和對應的空間三角形后，采用雙線性插值的方法，實現圖案點q到車身表面對應點p的映射；

(5)根據噴繪圖案的分辨率要求，將圖案離散成噴繪單元，提取噴繪單元的中心q點并存儲其色彩信息，由步驟（4）將噴繪中心點映射到車身曲面上得到對應點p；再根據噴頭到車身的噴繪距離d，得到噴頭的運動位置點p_CL；連接所有噴頭的運動位置點{p_CL}形成噴繪運動軌跡S_path，將S_path輸入到噴繪機器人的運動控制單元實現圖案的自動噴繪。