[發明專利]一種針對自動化噴涂工藝的零件涂層厚度計算和仿真方法

有效

• 申請號: 201810291146.4
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108549759B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 顏昌亞;涂鵬飛;何姍姍;毛志鋼;李振瀚
• 申請（專利權）人: 蘇州瀚華智造智能技術有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

1.一種針對自動化噴涂工藝的零件涂層厚度計算和仿真方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：根據噴槍噴涂模型和噴涂軌跡，對工件表面的噴涂累積厚度進行計算；

步驟S2：利用三維顯示軟件，實現零件表面的噴涂累積厚度可視化仿真顯示；其中，所述步驟S1包括如下步驟：

步驟S1.1：通過噴涂實驗和噴涂參數建立噴槍涂料供流速率模型函數，然后采用“噴射法”建立噴槍在任意曲面上某點的噴涂厚度累積速率模型；

步驟S1.2：在工件表面提取噴涂厚度計算的網格點；

步驟S1.3：輸入噴槍運動軌跡，并將軌跡進行離散；

步驟S1.4：根據噴槍運動軌跡及噴涂厚度累積速率模型，計算曲面上網格點的累積厚度；

所述步驟S2包括如下步驟：

步驟S2.1：根據不同的應用場景需要，分別確定不同的噴涂厚度顯示模式以及每個網格點對應的厚度顯示值；

步驟S2.2：借助三維顯示軟件顯示噴涂工件模型，將待噴涂工件模型導入三維顯示軟件中，并且實現對噴涂厚度的三維可視化；

步驟S2.3：將每個網格點的厚度顯示值顯示在軟件中，對噴涂厚度進行仿真顯示，并且對噴涂質量進行分析；

所述步驟S1.1中：

噴槍涂料供流速率記為噴涂厚度累積速率記為d_s，在噴槍中心點處建立球坐標系{F}，其中代表噴槍中心點o至噴涂點s的單位向量，r為線段os的長度，代表噴槍中心線的方向向量，γ表示與的夾角，為s點的法向量，在XOY平面的投影與的夾角為與軸的夾角為θ；s點的噴涂厚度累積速率為：

在噴槍運動過程中，r、γ都隨時間t一起變化，則記為r(t)、γ(t)；t時刻s點的噴涂厚度累積速率d_s(t)為：

2.如權利要求1所述的針對自動化噴涂工藝的零件涂層厚度計算和仿真方法，其特征在于：所述S1.2步驟中：

只對噴涂工件表面提取的網格點進行噴涂厚度計算；針對不同類型的工件模型，網格點可分別按照如下方式提取：

a)針對參數曲面模型，采用等u、v參數的方法提取網格點s，并計算s點的法向量

b)針對三角片模型，提取每個三角面的頂點網格點s，并計算該點的平均法向量

3.如權利要求2所述的針對自動化噴涂工藝的零件涂層厚度計算和仿真方法，其特征在于：所述步驟S1.4中：

在(0,T)的運動時間內，s點的累積厚度為：

噴槍運動軌跡是離散的軌跡點集，噴槍運動速度為v，則噴槍在第i個離散點P_i處的作用時間為Δt_i；在(0,T)時間內，對某個網格點s，該網格點s在噴槍走過m個軌跡點時噴槍的噴涂區域內，其中有：

當噴槍沿噴涂軌跡運動時，依次對每一噴涂網格點進行上述厚度計算，即可完成工件表面噴涂累積厚度的計算。

4.如權利要求1-3任一項所述的針對自動化噴涂工藝的零件涂層厚度計算和仿真方法，其特征在于：所述步驟2.1中，噴涂厚度顯示模式包括如下兩種：

1)自適應顯示模式：

遍歷每個網格點處的厚度值D，網格點處噴涂厚度D的最大值為D_max，最小值記為D_min，D_min對應顯示值S_min，D_max對應顯示值S_max，任一點的厚度D介于D_min與D_max之間，其顯示值為S：

2)定制化顯示模式

用戶輸入工藝要求的最小厚度值D'_min、最大厚度值D'_max，分別對應最小顯示值S_min、最大顯示值S_max；當網格點的厚度低于工藝要求的最小厚度值D'_min時，該網格點的厚度顯示值為S_min；當網格點的厚度高于工藝要求的最大厚度值D'_max時，該網格點的厚度顯示值為S_max；每個網格點對應的厚度顯示值S：

5.如權利要求4所述的針對自動化噴涂工藝的零件涂層厚度計算和仿真方法，其特征在于：所述步驟2.3中：

在三維顯示軟件中顯示每個點處的顯示值S，實現對噴涂厚度的仿真顯示，并對厚度進行分析，包括噴涂區域的厚度極值、厚度標準偏差、平均厚度分析。