[發明專利]一種基于曲面參數化的曲面噴涂軌跡生成方法及系統

有效

• 申請號: 201810316359.8
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108465583B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 陳盛花;劉勇;李佳良;張見雙
• 申請（專利權）人: 廣州啟帆工業機器人有限公司
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種基于曲面參數化的曲面噴涂軌跡生成方法及系統，其中，該方法包括以下步驟：S1、獲取需要噴涂的曲面信息，根據曲面信息獲取噴槍的涂層累積模型和多條梯度流線；S2、結合涂層累積模型和預設的優化目標獲取噴槍優化參數；S3、結合梯度流線和噴槍優化參數獲取噴槍的軌跡信息和每條梯度流線上的噴槍高度信息；S4、結合曲面信息、噴槍軌跡信息和噴槍高度信息獲取噴槍的軌跡位姿參數，從而生成曲面噴涂軌跡。本發明根據不同的曲面自動的調節噴槍軌跡信息和高度信息，從而規劃不同的噴涂軌跡，該方法能夠適用于形狀不規則的相對復雜的自由曲面，噴涂均勻且路徑優化，提高了曲面噴涂效率和質量，可廣泛應用于機器人技術領域。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種基于曲面參數化的曲面噴涂軌跡生成方法及系統。

背景技術

傳統的人工噴涂，需要工人在嚴峻、惡劣、有毒的環境中噴涂作業，并且噴涂出來的效果可能會出現噴涂不均勻、質量不達標的情況。噴涂機器人的出現，有效解決了該問題，機器人噴涂具有噴涂均勻、質量好、工作效率高等特點，最早的噴涂機器人主要應用在汽車、飛機、輪船等一些具有復雜曲面零件的噴涂作業中。噴涂機器人的軌跡規劃是整個噴涂過程中的核心技術之一，要考慮噴涂過程的重疊區域、噴涂厚度、噴涂的均勻性、噴槍移動的速度、噴槍的姿態及偏差要求等。

目前曲面噴涂主要分兩個大步驟，一是獲取曲面的尺寸信息，根據得到不同的尺寸信息采用不用的規劃方法，二是軌跡規劃完成后對噴槍的姿態進行規劃，其中包括噴槍高度信息、速度、單位時間的噴涂量、噴槍的方向等要求的設置。一般的噴涂機器人設定的噴涂寬度、噴槍高度信息和噴涂量固定不變的方式進行噴涂，噴涂的路徑是等間距的，但對曲面寬度不均勻情況，就會出現過噴或欠噴產生的涂層厚度不均勻、增加噴槍的路徑等現象。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種噴涂均勻、路徑優化的曲面噴涂軌跡規劃方法。

本發明的另一目的是提供一種噴涂均勻、路徑優化的曲面噴涂軌跡規劃系統。

本發明所采用的技術方案是：

一種基于曲面參數化的曲面噴涂軌跡生成方法，包括以下步驟：

S1、獲取需要噴涂的曲面信息，根據曲面信息獲取噴槍的涂層累積模型和多條梯度流線；

S2、結合涂層累積模型和預設的優化目標獲取噴槍優化參數；

S3、結合梯度流線和噴槍優化參數獲取噴槍軌跡信息和每條梯度流線上的噴槍高度信息；

S4、結合曲面信息、噴槍軌跡信息和噴槍高度信息獲取噴槍的軌跡位姿參數，從而生成曲面噴涂軌跡。

進一步，所述步驟S1中具體通過以下步驟獲取多條梯度流線：

S11、根據曲面信息將曲面參數化到平面后，根據預設步驟在平面上獲取多條等梯度參數線；

S12、將所有的等梯度參數線映射至曲面后，獲得與等梯度參數線條數相對應的梯度流線。

進一步，所述步驟S11，具體包括以下步驟：

根據曲面信息將曲面的邊界分成四段邊界，并將四段邊界中的第一邊界作為參考邊界后，將第一邊界參數化到預設的單位正方形的一邊上；

將剩余三邊界依次參數化到正方形的其余三邊后，將曲面參數化到單位正方形域內；

以第一邊界所在的邊作為坐標系的X軸，在第一邊界內平均獲取m點，根據m點獲取m條等梯度參數線；

所述等梯度參數線平行于坐標系的Y軸，且相交于正方形的兩條對邊；

所述m代表等梯度參數線的條數，且m＞1。