两类喷枪最优轨迹规划的比较

研究了喷漆机器人喷枪最优轨迹的规划,该规划的目的是确定一条使得工件表面涂层厚度差异达到最小的喷枪最优轨迹。文中首先对喷枪最优轨迹规划问题建立了数学模型,然后确定了具体的算法,针对两类不同的漆膜生长速率函数,对正方形平板工件表面进行了仿真,得出了优化仿真结果,论证了两类方法的可行性,并对两类仿真结果进行比较。     

基于MATLAB的喷涂轨迹重叠率优化

用高速静电旋杯式喷涂系统进行喷涂时,涂料雾化后的微粒在工件表面上形成的沉积模型具有多种形状。在详细分析多种涂料沉积模型的基础上,对β型沉积分布模型函数进行充分研究,推导出包含涂料漆流底面半径R、调整系数K,喷枪移动速度v及喷涂流量Q0等主要参数在内的平面喷涂的涂层沉积厚度方程;基于该涂层趁机厚度方程,用MATLAB语言编写程序对两条相邻喷涂轨迹之间的重叠距离进行优化,并得出优化结果,为喷漆机器人轨迹规划设计奠定了基础。     

STL模型切片生成喷漆机器人轨迹的研究

提出了运用STL模型切片技术生成喷漆机器人轨迹的方法.首先估算三角形面片的顶点法向矢量,然后对STL模型进行切片处理获取切片平面上的交点,再对交点进行法向矢量的估算,最后交点沿其法向矢量偏置喷枪到工件的距离以获取喷漆机器人的喷枪运行轨迹.该方法能准确控制喷枪的运行位置、方向以及喷枪与喷涂工件表面之间的距离,提高喷涂质量和效率.     

机器人喷涂涂层厚度模型分析与试验研究

针对当前建立的机器人喷涂模型对复杂数据分析拟合能力较弱的问题,本文从喷涂漆膜沉积机理出发,深入研究并分析了机器人喷涂沉积厚度模型,以静态喷涂厚度建模方法为基础,提出了椭圆双高斯和模型,并使用单通道厚度建模方法和多通道厚度建模方法,研究了其动态涂层膜厚的分布规律。通过喷涂试验分析并求解了所建模型的参数,进而以此模型建立得到静态喷涂膜厚分布图。通过试验结果与理论数据之间的对比验证,进一步证实了该模型的有效性和实用性。     

考虑动力学因素的喷漆机器人喷枪路径优化

机器人在喷漆作业过程中大部分时间是在做路径相似的重复空间轨迹运动,对于一个特定的作业对象,喷枪的运动路径可能有不同的形式。本文针对平面工件表面的喷漆作业,建立了喷枪喷矩模型,然后基于漆膜厚度变化的方差最小,用遗传算法对喷枪运动路径的参数进行优化,由于运枪方向不同而得到两种路径方案,再从机器人的动力学角度出发,以使整个路径中最大关节力矩和最小为目标,对喷枪路径进行优选,以达到既保证喷漆质量又能使机器人关节驱动电机的负载最小的目的。     

基于椭圆双β模型的球面喷涂轨迹优化

针对全球面的喷涂问题,以椭圆双β分布模型为基础,研究了将平面椭圆双β分布模型映射到球面的方法,并得到了球面的喷涂模型。设计了一种基于球面纬线的喷涂轨迹,以确保喷枪在同一纬度进行喷涂时的喷涂参数保持不变。建立以喷涂时间最短为优化目标,涂层厚度为约束条件的优化函数,采用遗传算法优化了喷枪速度、喷涂高度和相邻轨迹间距等喷涂参数。并对相应的球面喷涂进行了仿真,结果表明采用此方法优化后,球面涂层厚度可以得到有效控制。     

倾角约束下的机器人喷涂效率优化方法研究

喷涂机器人在对工件进行喷涂加工时,常常会受到工作空间和障碍物干涉的限制,导致喷枪无法保持垂直于工件表面的姿态进行喷涂,因此建立了一种以描述喷枪姿态的RPY角为变量的倾角喷涂模型,并提出了涂层厚度约束条件下以喷涂效率为目标的喷涂轨迹优化方法。首先,用种子曲线法生成待加工面上的喷涂轨迹,以涂层厚度均匀性为优化目标,对喷涂轨迹上喷枪的RPY角进行优化,然后以最小涂层厚度为约束,在满足涂层要求的情况下对喷枪的移动速度进行优化,以提高喷涂效率。仿真实验验证了该优化方法的有效性。     

空间内表面喷涂的9轴机器人系统轨迹规划方法

针对复杂空间内表面的喷涂作业问题,提出了一种适用于9轴机器人系统的喷枪轨迹规划方法。为实现工件内表面的自动化喷涂作业,在6轴工业机器人基础上引入3轴转台形成9轴机器人喷涂系统。为解决在该系统下如何生成3轴转台与机器人联动的喷枪轨迹这一难点问题,基于机器人离线编程软件进行了二次开发;并以涂层厚度方差最小为目标,给出了确定喷枪轨迹间距这一影响喷涂效果关键参数的方法。将上述轨迹规划方法应用于尾筒型工件,针对工件内表面的几何特征对喷涂高度和喷枪速率进行了优化。仿真结果表明工件内表面涂层厚度和均匀度均能满足要求,说明所提出的喷枪轨迹规划和优化方法是合理的。     

静电喷枪喷涂模型的数值模拟与试验研究

为了获得静电喷涂漆膜厚度分布沉积模型,对空气场-静电场耦合作用下的涂料粒子在平面涂敷件上的厚度分布进行了数值模拟分析,得到了空间静电场电势及场强分布。模拟了喷雾粒子的运动轨迹,得出喷雾粒子速度分布图,并分析电场对喷雾颗粒的沉积作用,分析结果显示在研究的范围内电场越强,沉积在工件上的喷雾粒子越多。通过试验验证了数值模拟结果,采用遗传算法对试验数据进行分析,得出漆膜厚度符合4阶多项式阶拟合曲线分布。     

漆膜制备机器人喷枪轨迹生成与优化研究综述

漆膜制备机器人喷枪轨迹生成与优化是保证漆膜质量的前提。介绍了适用于规则曲面和复杂自由曲面的涂料沉积模型,归纳了3种工件曲面造型方法,分析了喷涂轨迹的优化目标,总结了两种轨迹优化问题,并对漆膜制备机器人喷枪轨迹生成与优化的前景进行了展望。     

Automated tool trajectory planning of industrial robots for painting composite surfaces

Automatic trajectory generation for spray painting is highly desirable for today’s automotive manufacturing. Generating paint gun trajectories for free-form surfaces to satisfy paint thickness requirements is still highly challenging due to the complex geometry of free-form surfaces. In this paper, a CAD-guided paint gun trajectory generation system for free-form surfaces has been developed. The system utilizes the CAD information of a free-form surface and a paint gun model to automatically generate a paint gun trajectory to satisfy the paint thickness requirements. Complex surfaces are divided into patches to satisfy the constraints. A trajectory integration algorithm is developed to integrate the trajectories of the patches. The paint thickness deviation from the required paint thickness is optimized by modifying the paint gun velocity. A paint thickness verification method is also developed to verify the generated trajectories. The results of simulations have shown that the trajectory generation system achieves satisfactory performance. This trajectory generation system can also be applied to generate trajectories for many other CAD-guided robot trajectory planning applications in surface manufacturing.     

喷涂机器人自动轨迹规划研究进展与展望

喷涂自动轨迹规划是以喷枪涂料沉积模型、工件表面CAD模型、约束条件和优化准则为基础,利用最优轨迹规划器自动生成喷枪轨迹。简介了喷涂自动轨迹规划的发展历程,分析了高斯分布模型、贝它分布模型、分析沉积模型、工件表面建模方法和优化准则,详细综述了最优轨迹规划器的研究进展,分析了目前自动轨迹规划研究存在的难点问题,并展望了自动轨迹规划的未来发展。     

喷漆机器人喷枪轨迹设计及影响因素研究

提出喷漆机器人喷枪轨迹设计的思路 ,建立评价喷涂效果的目标泛函 ,着重分析其影响因素 ,并以正方形工件为例对整个喷涂过程进行了计算机仿真。     

基于试验与仿真联合分析的喷涂机器人轨迹精度可靠性研究

采用链驱动的喷涂机器人易于实现本体的轻量化、末端高灵活度与正压防爆系统设计,从而满足家具、钢结构等一般涂装行业对喷涂机器人工作空间与腕部灵活度的要求,深入分析链驱动机器人的运动可靠性对喷涂质量和效率的提高具有重要意义。针对链驱动喷涂机器人的运动可靠性问题,采用一种基于试验与仿真联合分析的机器人末端轨迹精度可靠性分析方法。以旋量法为基础建立了喷涂机器人本体和喷枪的运动学模型,从工业机器人的操作臂性能和运动规律的角度出发,研究了喷涂机器人运动精度的影响因素。分析了链驱动喷涂机器人的优缺点和末端轨迹精度的影响状况,并结合机器人本体的运动学参数,建立了基于随机变量的喷涂机器人运动误差模型。通过试验结果的分析来确定影响喷涂机器人运动误差的随机变量的分布特征,从而对机器人末端轨迹精度的运动可靠性进行更加精确的仿真分析。最后,通过喷涂机器人工作平台对末端轨迹精度的运动误差进行试验验证并与传统的仿真分析方法进行对比,结果显示该分析方法更准确。研究成果为进一步分析喷涂机器人的机构优化、轨迹规划和漆膜质量提供试验基础和理论依据。     

带矢量的STL切片处理的实现

采用机器人携带喷枪进行表面喷涂时，喷枪的运行轨迹（位置和角度）是决定喷涂质量的关键，为此需要快速而准确地获得待喷涂零件表面上各点的位置和该点处的法向矢量。本文提出了一种由程序直接获取机器人运行轨迹的方法：首先在普通CAD软件中对待喷涂零件三维建模并转换为STL文件，然后对STL文件的数据格式进行矢量扩展和切片处理，得到一系列带有方向的点系，最后按照一定规律排序形成机器人的运行轨迹。该方法将快速成形的切片技术用于表面喷涂工艺的机器人轨迹规划，从而精确地控制喷枪的运行位置、角度以及喷枪与待喷涂工件之间距离。最后还对得到的轨迹进行了模拟运行和机器人实际喷涂试验，证明了其准确性和有效性。     

四自由度喷涂机器人的运动学分析

通过讨论一种喷涂机器人的运动学建模的问题,利用Paul等人提出的代数解法对其各关节角和喷枪之间的关系进行了计算,得出了简化的运动学逆解的代数解,并在此基础上对机器人结构进行分析,给出了在插补过程中选择最优的逆解的方法.     

基于变频控制的仿形喷涂机器人FPT—1

本文介绍自行研制并已用于工厂实际生产作业中的第三代多喷头仿型喷涂机器人.该机器人采用可编程控制器PLC控制变频器,再驱动防爆电机运行.实际运行情况表明,这一方案具有简单高效安全可靠等优点.