喷涂机器人静电旋杯的新模型

旋杯的累积速率模型以及涂料投射模型是喷涂机器人离线编程轨迹规划的重要基础。针对累积速率模型,建立了一种新的模型--双偏置β模型,该模型既能表示满月形模型,也能表示局部非对称的圆环形模型。在此基础上,分析了新模型的匀速喷涂厚度模型,为离线编程的轨迹规划做准备;针对涂料投射模型,推导出了涂料投射模型为任意函数模型时,工件曲面上某点累积速率与基准面上对应点累积速率的关系,并结合实验数据构建了基于正态分布的曲线投射模型。经证明,此模型更符合实际情况。     

喷涂机器人喷枪轨迹规划的优化算法研究

在建立了喷枪位姿模型和自由曲面上的涂层厚度数学模型后,提出了喷涂机器人喷枪轨迹规划的优化算法,并利用极大极小法进行求解.计算机仿真结果论证了本算法和数学模型的有效性,为离线编程系统的建立奠定了基础.     

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。     

基于改进OMP算法的喷涂机器人轨迹规划研究

为实现CAD模型未知情况下的喷涂机器人自动轨迹规划,提出了一种基于工件三维点云直接生成喷涂轨迹的方法,并使用改进的正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法进行轨迹优化.首先,将理想涂层厚度函数视作原始信号,通过引入信赖域反射算法解决了投影系数的约束问题,应用OMP算法进行涂层厚度重建,并求出每条喷涂轨迹的位置和喷枪速率.然后,对预处理后的点云模型应用轨迹生成算法得到工件表面的喷涂轨迹,通过坐标变换和姿态解算生成机器人喷涂轨迹.最后,对扫描获取的待喷涂曲面使用上述方法进行仿真.仿真结果显示,重建涂层厚度误差为4.28％,满足均匀性要求,喷涂时间显著缩短,表明所提出的轨迹规划和优化方法是可行的.     

基于多因素模型和多尺度遗传算法的复杂曲面喷涂轨迹综合优化

针对复杂曲面喷涂轨迹的量化评价指标不够完善,提出基于多因素模型和多尺度遗传算法的复杂曲面喷涂轨迹综合优化方法。首先,结合喷涂质量和机器人运动性能要求,综合分析机器人喷涂轨迹影响因素,构建喷涂轨迹多因素模型。其次,利用层次分析法,确定模型因素权重。然后,采用多尺度、动态进化策略改进遗传算法,定义多尺度遗传算法。最后,将多尺度遗传算法应用于复杂曲面喷涂轨迹综合优化。实例研究表明,喷涂轨迹的综合评价指标得到显著提升,能有效解决复杂曲面喷涂轨迹离线规划难题。     

面向飞机蒙皮的机器人喷涂轨迹规划

针对飞机蒙皮在线示教编程效率低、轨迹精度差及适用范围有限等问题,基于双目视觉三维扫描及CAD/CAM领域的加工模拟功能,提出一种根据三维模型的加工轨迹生成工业机器人喷涂轨迹的离线编程方法,为解决模型未知的复杂自由曲面喷涂问题提供了新思路。通过三维扫描获取飞机蒙皮表面点云并处理得到其三维模型,结合喷漆工艺,在Unigraphics加工模块中对三维模型加工轨迹进行参数化编程,提取轨迹点并调整喷枪姿态生成机器人喷涂路径;以飞机蒙皮为例进行喷涂仿真。结果表明:该离线编程方法的编程效率、轨迹精度明显优于在线示教编程;该编程方法对其他自由曲面同样具有适用性。     

面向直纹曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化

针对复杂曲面中直纹曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化问题,由实验数据得到平面上的喷枪2D模型,推导得出圆弧面上的喷枪3D模型;提出通过最小二乘圆弧逼近直纹曲面的思想,将直纹曲面分成若干圆弧面片的组合,直纹曲面上的喷涂轨迹优化问题可近似看作圆弧面来处理,并在每个圆弧面片上建立喷枪轨迹优化目标函数;讨论了两圆弧面片交界处的涂层厚度计算方法及喷枪轨迹优化问题。仿真实验验证了分片算法及数学模型的有效性,证明该喷枪轨迹优化方法与传统方法相比,可有效地提高曲率较大曲面的涂层均匀性,且在保证喷涂精度的前提下,有效地减少分片数。     

基于粒子群算法的平面双道喷涂轨迹规划研究

针对喷涂机器人自动轨迹规划过程中喷涂质量低的问题,对平面喷涂物体的轨迹规划问题进行了研究。利用椭圆双β模型构建平面双道喷涂厚度累积模型,以喷涂厚度的理论值和实际值之间的方差作为目标函数,结合粒子群算法进行相应的优化求解,并与其他优化方法进行对比,证明了粒子群算法对喷涂质量进行优化的有效性,具有一定的指导意义。     

喷涂机器人的喷枪轨迹优化设计与实验

针对工件上涂层厚度均匀性与喷涂时间相互制约的问题,提出一种曲面上喷涂机器人喷枪轨迹优化设计方法。首先根据复杂曲面的几何特性,对曲面进行分片处理,求解每个曲面片上的喷涂速度和涂层重叠区域宽度的最优值;再利用无方向的连接图表示曲面上的喷枪轨迹优化组合问题,采用改进的粒子群算法进行求解。仿真和喷涂实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于离线编程技术的机器人喷釉轨迹设计方法

工业机器人喷釉技术能较好地解决坐便器自动化施釉加工问题。分析了坐便器施釉的工艺要求,针对釉料、坯土特性进行测试,得出喷涂过程喷枪参数相关公式,并推导出定量喷涂算法,提出基于六自由度工业机器人离线编程仿真的自动化施釉轨迹设计方法。     

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。     

船舶喷涂机器人离线编程系统研究

针对船舶领域中喷涂机器人智能化作业的需求,对船舶喷涂机器人离线编程系统进行了研究.介绍了机器人离线编程系统的分类和船舶喷涂机器人离线编程系统的功能,分析了喷涂机器人离线编程系统的研究现状,并提出了船舶分段喷涂机器人离线编程系统.介绍了船舶分段喷涂机器人离线编程系统的架构,并对喷涂设备建模、喷涂过程建模、喷涂轨迹规划、喷涂过程仿真四大模块进行了分析.应用船舶分段喷涂机器人离线编程系统,可以提高喷涂质量、喷涂效率,节约喷涂成本.     

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。     

喷涂过程中喷炬新模型的建立及仿真研究

分析了喷涂的特点,提出了一种接近实际喷射图样的数学模型来描述涂料的空间分布,并从上述模型出发,进一步得到了喷涂涂料的涂层厚度方程,及一定速度下的涂层厚度方程.通过仿真研究得出模型的正确性,为对复杂曲面的喷涂研究和寻求喷涂的最优轨迹提供了理论基础.     

飞机发动机叶片燕尾基座自动化喷涂研究

针对飞机发动机叶片燕尾基座的自动化喷涂问题,以提高喷涂涂层均匀性为目标,提出一种基于复杂结构件表面喷涂模型的均匀性分析方法。首先设计了燕尾基座自动喷涂的涂料雾化系统和机器人本体系统,然后从飞机发动机叶片燕尾基座的表面几何结构入手,分别建立了平面喷涂模型和曲面喷涂模型,并进行涂层均匀性分析,最后依据均匀性分析结果进行机器人喷涂路径规划。仿真计算结果表明基于复杂结构件表面喷涂模型的均匀性分析方法是正确的,基于此的机器人喷涂路径规划是合理的,为自动喷涂原理样机的研制提供了设计参考。     

喷漆机器人空气喷枪的新模型

针对实际生产中喷漆机器人空气喷枪喷雾的形状及其附着在平面工件表面形成椭圆形喷漆区域的情况,进行喷枪静止的喷涂试验,得到漆膜厚度测量数据。采用BP神经网络方法进行漆膜表面函数拟合,通过比较拟合后的x、y方向的不同断面上的漆膜分布曲线,提出一种新的椭圆形区域的漆膜厚度分布函数——椭圆双b 分布模型,采用遗传算法及最小二乘法对椭圆双b 分布模型进行数学拟合,求得其参数。以此模型对一个喷枪行程进行仿真,并与实际的单行程喷漆试验结果进行比较,验证了所建模型的正确性。给出该模型用于一般曲面喷涂时工件表面上任意点的漆膜厚度计算公式,以及喷漆机器人为了保持喷枪姿态需要的喷涂运动方程,为喷漆机器人采用离线编程技术提供一个更为实用的空气喷枪模型。     

基于文献计量学的喷涂机器人国内研究可视化分析

随着工业机器人的发展,喷涂机器人逐渐代替人工喷涂,为清楚了解喷涂机器人领域的研究现状和发展方向,基于CiteSpace软件,采用定性与定量的可视化分析研究方法,选取CNKI数据库中喷涂机器人领域相关文献作为数据样本,绘制该领域的年发文量、作者合作网络、关键词共现、突现等知识图谱,最后进行分析。得出结果：喷涂机器人领域相关文献的年发文量整体呈上涨趋势,核心作者之间多数以团队的形式存在。机器人、喷涂、轨迹规划与优化、仿真和离线编程是当前领域的研究热点。在未来,离线编程与轨迹规划与优化、路径规划、仿真相结合以及自动喷涂和汽车将会成为该领域的研究重点和发展方向。     

复杂曲面加工工业机器人轨迹生成算法

提出了一种面向复杂曲面加工的工业机器人轨迹生成算法。该算法可用在工业机器人离线编程系统中;通过CAD/CAM技术完成复杂曲面的建模,并提取其STL文件格式数据;根据三角面片各点坐标在切片方向上投影的最大和最小值反求与此三角面片相交的切平面,并对三角面片分组,然后推导出三角面片边上相邻交点的增量公式,最后通过机器人编程得到复杂曲面的加工运动轨迹。仿真结果表明,该算法稳定可靠,而且可以生成任意复杂曲面的加工运动轨迹。     

倾角喷涂轨迹优化方法研究

为解决内外犄角曲面喷涂时的犄角处涂层不均匀和涂料浪费问题,基于已有的喷枪模型,提出运用微分几何面积放大定理建立考虑喷枪倾角因素喷涂模型的方法,基于此模型给出了倾角喷涂三种情况下的喷枪轨迹优化目标函数,并运用黄金分割法进行求解,为倾角喷涂模型在喷涂轨迹优化中的应用提供了理论基础。仿真实验表明,喷枪倾角喷涂的建模方法有效;倾角喷涂轨迹优化方法可行,且涂层的均匀度受到喷枪倾角大小和方向的影响。     

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。