[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

技術領域

本發明涉及一種車身表面三維圖案的自動噴繪方法，屬于車輛數字化設計與制造領域，尤其適用于特種車輛迷彩噴繪、車身廣告制作以及個性化車身裝飾等方面。

技術背景

隨著生產的飛速發展，汽車工業已成為我國國民經濟重要的支柱產業，形式各異的車身表面噴繪圖案在特種車輛迷彩繪制、車身廣告制作以及個性化車身裝飾等方面具有廣泛的潛在應用。常見的車身圖案生成方法有兩種，一種是利用將塑料或紙質圖案直接粘貼在車身表面，但受車身表面曲率變化的影響，圖案貼紙在粘貼過程中容易起皺，直接影響圖案的美觀性，而且圖案貼紙也容易褪色和脫落；另一種方法是手工圖案噴繪，利用各種鏤空模板在車身表噴繪出相應的圖案，這也是目前車身迷彩的主要噴繪方法，盡管此種方法所繪圖案逼真、保持時間長，但生產效率低、勞動強度大。Cleary等人申請的美國發明專利“Spray-painting?system?with?automatic?color?calibration”（專利號：5434604）能夠實現各種色彩的自動噴繪，但并未實現在三維物體表面的圖案噴繪。到目前為止，還沒出現設計圖案直接驅動的車身表面三維圖案的自動噴繪方法。

發明內容

為了克服現有車身圖案制作方法在生產效率、圖案逼真度方面的不足，本發明提供一種車身表面三維圖案的自動噴繪方法，以實現由設計圖案驅動、電腦自動控制噴頭在車身表面進行圖案噴繪，提高車身圖案的噴繪效率。

本發明所采用的技術方案是：一種車身表面三維圖案的自動噴繪方法，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：