[發明專利]一種用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法

有效

• 申請號: 201810330546.1
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108563250B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 蔡振華;陳廷樣;曹良宇;練輝娟
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D5/02
• 分類號: G05D5/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、在空間坐標系內建立對稱旋轉體，以對稱旋轉體的任意一條母線作為熱噴涂機器人的索引曲線；

步驟2、計算最佳的噴涂步長，以噴涂步長為基準將索引曲線進行離散化處理，獲取路徑點，將熱噴涂機器人噴槍的噴涂起點設置在路徑點相應的位置上；

步驟3、根據熱噴涂機器人噴槍的直線移動速度值，計算對稱旋轉體外軸旋轉速度，其中，熱噴涂過程中外軸旋轉速度的約束范圍為：n為外軸旋轉速度，w為噴槍的直線移動速度值，R為截圓錐體最小半徑；

步驟4、根據各個路徑點所在截面半徑，計算各個熱噴涂機器人噴槍在對稱旋轉體進行旋轉時噴涂面上的移動速度，其中，計算各個熱噴涂機器人噴槍在對稱旋轉體進行旋轉時噴涂面上的移動速度的公式為：

其中，v_i為噴涂面上路徑點處的移動速度，n為外軸旋轉速度，L為噴涂步長，R_i為旋轉半徑，且機器人噴槍的移動速度和截面半徑的大小成反比，即從P₁點到P₂點的噴槍移動速度應當滿足下式要求：

其中，v₁、v₂為P₁和P₂點瞬時噴槍速度，R₁、R₂為P₁和P₂點的旋轉半徑；

步驟5、順次連接各路徑點生成熱噴涂機器人路徑，對稱旋轉體繞外軸進行旋轉，噴槍在對稱旋轉體上掃掠生成的軌跡即為機器人的噴涂軌跡。

2.根據權利要求1所述的用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法，其特征在于，該方法中的對稱旋轉體包括：圓錐、圓臺和圓柱。

3.根據權利要求1所述的用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法，其特征在于，步驟2中計算最佳的噴涂步長的方法包括：通過經驗數值設置最佳噴涂步長；通過涂層厚度公式計算最佳噴涂步長。

4.根據權利要求3所述的用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法，其特征在于，該方法中通過涂層厚度公式計算最佳噴涂步長的方法為：

涂層厚度公式為：

其中，Thick(x)為涂層厚度，k為熱噴涂涂層剖面面積，p為路徑步長，n為第n條單道路徑，m為噴涂遍數，x為噴涂面長度，μ、σ為高斯分布系數；

在指定涂層厚度Thick(x)后，通過試湊法給噴涂步長p賦值，將計算的涂層厚度與給定的涂層厚度進行比較，從而選出最佳噴涂步長值。

5.根據權利要求1所述的用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法，其特征在于，步驟5中生成熱噴涂機器人路徑的方法為：

將離散話的路徑點用數組的形式表示，建立路徑點序列T[i]，其中i為索引序列路徑點，在路徑點T[i]處噴槍以速度v_i移動一個步長L，對稱旋轉體繞外軸以速度n旋轉一周，當噴槍經過所有的路徑點后，噴槍在對稱旋轉體上掃掠過的軌跡即為熱噴涂機器人的噴涂軌跡。

6.根據權利要求1所述的用于對稱旋轉體的熱噴涂機器人軌跡規劃方法，其特征在于，該方法中的外軸表示驅動對稱旋轉體繞中心對稱軸勻速旋轉的機械裝置。