專利名稱：適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在機器人噴涂離線編程系統(tǒng)中適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法。

背景技術(shù)：
噴涂作為表面制造涂裝行業(yè)典型的制造方法由于其對涂裝工藝良好的適應(yīng)性，在汽車、家具、家電、航空等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。噴漆作業(yè)中采用噴漆機器人進行自動化涂裝作業(yè)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，減少漆料和能量的消耗，避免了人工噴漆時工人始終處于有毒環(huán)境而造成急性或慢性中毒，提高了勞動生產(chǎn)效率。因此，噴漆機器人在制造業(yè)中的應(yīng)用越來越得到人們的重視。
早期的噴漆機器人是“示教再現(xiàn)”型的。先由操作人員“示教”噴槍操作全過程，機器人控制器記憶示教操作順序，在作業(yè)中重現(xiàn)這種操作動作，其缺點是噴涂效果主要取決于個人的示教經(jīng)驗。隨著各國對環(huán)保和勞保的重視程度日益提高，也為了進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，人們開始力圖擺脫傳統(tǒng)的在線“示教”型的生產(chǎn)方式，尋求噴漆機器人離線編程的方法，期望利用計算機自動尋找出能產(chǎn)生均勻漆膜厚度、最佳噴涂效果的噴槍運動軌跡。因此，利用噴漆機器人離線編程就是要最終生成一條可以控制機器人末端夾持的噴槍的運行速度、噴槍距離工件的高度、噴槍與工件噴涂點的位向關(guān)系的連續(xù)行走路線，即自動生成噴槍軌跡，而開展上述規(guī)劃之前，一個首要和基礎(chǔ)問題是如何建立油漆沉積率模型。
目前，國內(nèi)外對噴漆機器人油漆沉積率模型的研究，主要有1.無限范圍模型。如AntonioJ K在“Optimal Trajectory Planning Problems for spray coating(應(yīng)用于噴涂領(lǐng)域的優(yōu)化軌跡規(guī)劃問題)”(IEEE International Conference on Robotics and Automation，USAAtlanta，1993，p2570-2577)(電氣電子工程師協(xié)會IEEE機器人與自動化國際會議，美國亞特蘭大，1993，2570-2577頁)提出的屬于無限范圍模型的柯西分布模型，該模型認為僅當噴槍離工件表面上一點的距離趨于無窮大時，該點的漆膜生長速率函數(shù)值才為零，由于它們只適應(yīng)噴槍垂直于工件表面的情況，故應(yīng)用較少。2.有限范圍模型。比如KLEIN A在“CAD-based off-lineprogramming of painting robots(基于噴漆機器人CAD導(dǎo)航的離線編程系統(tǒng))”(Robotica，1987，5，p267-271)(機器人，1987年第5期，267-271頁)中所述的有限范圍模型，它與無限范圍模型的不同點在于油漆噴炬在噴涂區(qū)域內(nèi)形成類似圓臺的漆膜，漆膜沉積率模型采用分段函數(shù)表示的形式，只要不在噴槍張角范圍之內(nèi)的那些工件表面點，其漆膜生長速率都為零。有限范圍模型比無限范圍模型更符合實際情況，因而由此建立的漆膜沉積率函數(shù)更加精確。但是這種模型也存在缺點，由于有限范圍模型的漆膜生長速率函數(shù)對時間的積分只能通過數(shù)值計算的方法得到，因而相關(guān)的代價函數(shù)就不如采用無限范圍模型所得到的代價函數(shù)來的光滑。這樣，采用有限范圍模型的噴槍最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題就需要更多的計算時間。3.β分布模型。Arikan，M.A.Sahir Balkan等在“Process modeling，simulation，and paint thicknessmeasurement for robotic spray painting(應(yīng)用于噴漆機器人噴涂的工藝模型的建模、仿真和厚度測量)”(Journal of Robotic Systems，2000，17(9)479-494)(機器人系統(tǒng)學(xué)報，2000年17卷第9期，479-494頁)所述的β分布模型，認為在圓形噴涂區(qū)域內(nèi)形成的漆膜厚度服從β分布。由于該模型提供了方便的造型參數(shù)β，因此該模型被認為是一種較好的模型。4、橢圓雙β模型。張永貴等人在“噴漆機器人空氣噴槍的新模型”(機械工程學(xué)報.2006年42卷第11期，226-233頁)所述的橢圓雙β模型，是針對無限范圍模型、有限范圍模型及β分布模型基于沉積于平面工件的油漆圖幅為圓形、噴炬在空間狀態(tài)為圓錐體的假設(shè)，與實際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況不符而提出的模型。該模型認為在實際生產(chǎn)中，在垂直于噴槍軸線的平面上油漆圖幅沉積于工件后形成一個橢圓形的漆膜分布區(qū)域。提出的模型與實際較吻合，但是主要仍然是以平面工件作為噴涂研究對象，且其模型只適用于空氣噴涂這一噴涂工藝形式。
縱觀上述的建模方法，都是基于噴槍相對工件保持不動噴涂平面工件的試驗，測量平面工件油膜厚度分布數(shù)據(jù)后，通過擬合技術(shù)，獲得該模型的具體表達式。采用噴漆機器人進行自動化涂裝作業(yè)的一個主要目的就是要實現(xiàn)對待噴涂工件的表面附著沉積一個厚度均勻的高質(zhì)量涂層。然而，以上模型都是以平面工件為研究建模對象，而實際待涂工業(yè)產(chǎn)品其外形豐富多樣，千變?nèi)f化，大都是具有自由曲面特征的表面。由于其表面曲率往往存在較大變化，將平面油漆厚度分布模型應(yīng)用于自由曲面噴涂離線編程顯然會帶來較大誤差。而且，他們展開的研究大都以油漆噴炬的空間分布狀態(tài)是圓錐體的假設(shè)為前提或者僅僅適用于空氣噴涂這一工藝形式。這顯然對噴漆機器人離線編程也會帶來誤差。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠適應(yīng)復(fù)雜自由曲面工件噴涂離線編程的油漆沉積率模型的建模方法，為離線編程、機器人自動化噴漆加工提供理論依據(jù)和方法指導(dǎo)，實現(xiàn)噴涂工件厚度質(zhì)量指標的精確性和均勻性。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，該方法包括如下步驟 (1)選定平面工件油漆沉積率模型函數(shù)，通過平面工件噴涂試驗采用遺傳算法擬合出該平面工件的油漆沉積率模型； (2)建立油漆可達性的判斷準則； (3)利用曲率圓方法，求切平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，計算建立自由曲面工件實際厚度公式，將擬合出的平面工件油漆沉積率模型拓展到適應(yīng)復(fù)雜自由曲面工件的油漆沉積率模型。
所述通過平面工件噴涂試驗采用遺傳算法擬合出該平面工件的油漆沉積率模型的擬合方法是選定平面工件油漆沉積率模型函數(shù)后明確模型函數(shù)中的待求參數(shù)變量，以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對模型中待求參數(shù)變量采用實數(shù)編碼方法，各個變量的取值范圍參照試驗測量數(shù)據(jù)以在一定范圍確定，在所得到的每個參數(shù)范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生一個由實數(shù)組成的初始種群，群體的規(guī)模取為200×8，整個群體分成8個同規(guī)模的子種群，每個子種群的數(shù)目為200個，進化代數(shù)為400，代溝為0.8，交叉率為1，變異率為0.2，插入率為0.9，遷移率為0.2，子種群遷移代數(shù)為20，選擇算子采用隨機遍歷抽樣(sus)法，交叉算子采用離散重組算子，變異算子選擇實值種群變異算子，遺傳算法對所求參數(shù)在全局尋優(yōu)，按照適者生存的原則進行進化，經(jīng)過給定代的迭代運算計算出平面工件油漆沉積率模型函數(shù)的待求參數(shù)變量。
所述建立油漆可達性的判斷準則為 (1)噴槍噴漆運行至自由曲面上某點時，按照噴涂工藝要求，噴槍槍體與工件表面保持垂直即所謂正噴，此時自由曲面上的該噴涂點被稱為正噴點，判定該正噴點某一范圍內(nèi)自由曲面上的鄰近點與噴槍末端中心點的連線是否穿過正噴點對應(yīng)的平面工件噴涂試驗中的沉積圖幅之內(nèi)，當該條件滿足時，鄰近點將受到正噴點上方噴槍噴涂影響，即所謂噴涂影響點，轉(zhuǎn)入判斷準則(2)，否則退出程序； (2)正噴點某一鄰近范圍內(nèi)的噴涂影響點的切平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，判斷該角是否在區(qū)間
，橢圓短軸b的取值范圍為[20，60]，最大漆膜厚度qmax的取值范圍為[40，120]，分布指數(shù)β1、β2的變化區(qū)間為[2，25]。群體的規(guī)模為200×8，整個群體又分成8個同規(guī)模的子種群，每個子種群的數(shù)目為200個，進化代數(shù)為400，代溝為0.8，交叉率為1，變異率為0.2，插入率為0.9，遷移率為0.2，子種群遷移代數(shù)為20，在所求得每個參數(shù)范圍內(nèi)均隨機產(chǎn)生一個由實數(shù)組成的初始種群。其中選擇算子采用隨機遍歷抽樣(sus)法，交叉算子采用離散重組算子，變異算子選擇實值種群變異算子。遺傳算法對所求參數(shù)在全局尋優(yōu)，按照適者生存的原則進行進化，經(jīng)過400代的迭代運算最后可以求得a＝142.112mm，b＝43.032mm，β1＝4.1987，β2＝6.1692，qmax＝81.12μm。為了與試驗一數(shù)據(jù)進行對比，將以上參數(shù)代入式(18)，繪制遺傳算法擬合油漆沉積圖幅模型曲面，如圖7所示。以理論值與實測值的差值繪制油膜厚度誤差曲面，如圖8所示。同時，取x＝-40及y＝20作為斷面進行測試，在斷面上每隔一定間距取點，對這些點的油膜厚度進行理論計算和實際測量，結(jié)果如圖9及

圖10所示，從圖中的對比曲線可以看出，GA較為精確的擬合了平面油漆沉積率的雙β模型。這樣可以求得此種工藝條件下式(18)的具體表達式。
于是對于(23)式有 整理后有 在圓柱體側(cè)面噴涂試驗二完成后，建立坐標系，坐標原點定在噴槍中心G，x軸平行于圖幅長軸，y軸平行于短軸，坐標系符合右手定則。記錄噴槍正對圓柱體側(cè)面的A點位置，此時A點坐標(XA，YA，ZA)為(0，0，220)。將圓柱體側(cè)面展開成與圓柱體在A點母線相切的平面，在整個平面噴涂區(qū)域內(nèi)沿著x軸、y軸每隔5mm選取坐標點B′(XB′，YB′，ZB′)，進行理論計算和實際測量，油膜厚度分布曲面及誤差曲面如圖11、圖12所示，其理論計算值與實測值是基本吻合的，最大誤差為3.343μm，誤差均值為0.4207μm，均方誤差為0.5998μm。
同時，為了了解整個計算過程，給出展開平面上x＝-45斷面的點B′(XB′，YB′，ZB′)，將它們作為試驗驗證樣本，共13個樣本點，進行理論計算和實際測量，列于表2。表中各項符號代表意義可參照圖3或者圖4。
表2 圓柱體側(cè)面噴涂特例驗證油漆沉積率 表二中，在理論計算時，對于公式(18)，由B′(XB′，YB′，ZB′)、A點坐標(0，0，220)及已知坐標位置關(guān)系采用如下轉(zhuǎn)換關(guān)系可求得B點坐標(XB，TB，ZB)、F點坐標(XF，TF，ZF)、GB的長度l、AB的長度lAB及OAOB的長度ρ。
B點坐標(XB，YB，ZB) F點坐標(XF，YF，ZF) GB的長度l AB的長度lAB OAOB的長度ρ ρ＝|XB|(29) 從圖11、圖12及表2可以看出，應(yīng)用圓柱體側(cè)面定點噴涂作為特例在計算機上進行計算得到的理論值與實際噴涂測量結(jié)果是近似一致的，理論計算過程是可靠的，測試點最大誤差小于4μm，總體均方誤差小于0.6μm。由于試驗過程中各種因素的干擾及測量點不能準確定位、測量儀器的測量誤差，由此帶來了一定的誤差，該誤差在容許范圍內(nèi)，從而驗證了自由曲面空氣噴涂油漆沉積率模型的正確性。
實施例2 為了進一步討論所建模型對于噴槍連續(xù)運動工況的有效性和實用性，在試驗二條件下，選取同規(guī)格圓柱體側(cè)面，保持工藝條件不變，噴槍沿著圓柱體母線相對圓柱體工件的中心軸線以100mm/s的速度做直線運動，并且噴槍中心正對圓柱體中心軸線，繼續(xù)對圓柱體側(cè)面進行單行程噴涂試驗。圓柱體工件單行程噴涂后如圖13所示，為了保持與試驗一、二的一致性，仿照試驗二，建立坐標系，坐標原點定在噴槍中心G，將圓柱體側(cè)面展開成與圓柱體在A點母線相切的平面，y軸平行于圓柱體的最高母線，在垂直于y軸的方向記為x軸，坐標系符合右手定則，對圓柱體進行漆膜厚度檢測。從理論上來講，在油漆可達區(qū)域內(nèi)，圓柱體表面上的任意點從進入噴涂區(qū)域直到離開該區(qū)域，都在接受來自噴槍的漆霧顆粒的沉積，只是在不同的時刻由于在噴涂區(qū)域所處的位置不同而接受到的油漆量不同。由于噴槍做勻速直線運動，因此油漆沉積于圓柱體側(cè)面的同一母線的不同點上的油漆厚度是相等的，而且在垂直于運槍方向的不同截圓斷面上油漆曲面輪廓的形狀是一致的。因此，為了消除測量誤差，在展開平面上沿著多個y向斷面進行測量，同一y向斷面上測量多個x值相同的數(shù)據(jù)求平均作為測量數(shù)據(jù)，可得到實測值。實測值反映了漆膜在垂直于噴槍移動方向的截圓斷面上各點的漆膜平均厚度。
對于圓柱體表面任意點B的油漆厚度，在噴槍定點噴涂的時候，由前面分析知道，其油膜厚度可以通過平面工件上對應(yīng)F點的油膜厚度推導(dǎo)出來。在噴槍以速度v運動的某時刻t，沉積于平面工件的單個橢圓圖幅如圖14所示，沿著噴槍運動方向過F點作平行于y軸的直線與橢圓圖幅的邊界交于F1、Fn+1兩點，由于運動的相對性，平面工件上F點在噴槍單行程運動所沉積的油漆厚度應(yīng)該等于F點以反向運動經(jīng)過單個圖幅區(qū)域經(jīng)過的油漆厚度沉積，數(shù)值上等于線段F1Fn+1之間的油漆斷面的厚度積分之和。連接GF1、GFn+1與圓柱體過B點的母線分別交于B1、Bn+1兩點，由于同一母線上的任意點的曲率相同，同理，單行程噴涂時，圓柱體表面任意點B的油漆厚度等于單個圖幅區(qū)域內(nèi)沉積于線段B1Bn+1之間的油漆斷面的厚度積分之和。設(shè)定積分精度n，將F1Fn+1平均分成n等份，此時F1Fn+1上有n+1個點，F(xiàn)i為F1Fn+1上的第i個分點，B1Bn+1對應(yīng)的也被分成n等份，其上有與F1Fn+1上相對應(yīng)的n+1個點，Bi為B1Bn+1上與Fi對應(yīng)的第i個分點。利用式(23)，計算出線段B1Bn+1上n+1個點的油膜厚度，根據(jù)前面分析，可知將這n+1個點的油膜厚度相加就是對應(yīng)于該母線上的任意點B的油膜厚度積分值，得到式(30) (30) 其中qu為試驗一最大油膜厚度qmax與試驗一定點噴涂時間的比值，單位μm/s。T為F點沿著噴槍速度的反方向經(jīng)過單個圖幅區(qū)域內(nèi)線段F1Fn+1需要的時間，ti為F點沿著油漆圖幅內(nèi)線段F1Fn+1從F1到Fi所經(jīng)歷的時間。對于T和ti按照式(31)、(32)式計算。
因此，在計算機中利用公式(30)編程，考慮到數(shù)值積分計算的精度，將xF對應(yīng)的每個時間積分上限T平均分為104等份作為計算步長，利用梯形法進行數(shù)值積分計算，得到仿真計算結(jié)果。然后，將噴涂后漆膜厚度的實測值與計算機理論計算結(jié)果進行對比，如圖15所示，測量結(jié)果與仿真結(jié)果是接近一致的，測量結(jié)果與仿真結(jié)果的最大誤差為0.6579μm，厚度均方誤差為0.2207μm，平均誤差為0.1683μm。因此對于自由曲面勻速噴涂工況，以上所建模型是有效的，能得到一個合理的油漆厚度計算值。
實際噴涂過程中，油漆自噴槍噴嘴噴出沉積在工件后，由于噴霧圖形中部漆膜較厚，邊沿較薄，噴涂時必須使前后噴霧圖形互相搭接，也就是在噴槍兩個相鄰的行程中間的一部分區(qū)域內(nèi)的點要被噴涂兩次，它們的漆膜厚度是這兩次噴涂結(jié)果的疊加。在示教編程系統(tǒng)中對噴槍路徑以及相鄰兩條路徑間的噴幅重疊寬度的確定都是依據(jù)經(jīng)驗進行的，如果采用本發(fā)明的模型則可以在計算機上模擬漆膜厚度分布，尋求出合理的噴槍運動路徑及重疊寬度，從而使工件表面上得到均勻的漆膜厚度。因此進一步說明了自由曲面油漆沉積率模型建立的有效性和實用性。
實施例3 在以上試驗基礎(chǔ)之上，下面我們利用自由曲面油漆沉積率模型編制好程序，應(yīng)用于噴漆機器人離線編程軟件中，以自由曲面工件——汽車保險杠為實例進行油漆厚度的仿真計算，導(dǎo)入系統(tǒng)離散化后的保險杠零件如圖16所示，按照表3的工藝參數(shù)進行噴涂，噴涂后工件如圖17所示，零件尺寸1495mm×395mm×320mm。在保險杠表面每隔100mm進行采樣，共55個樣本點，離線系統(tǒng)在采樣點處自動生成相應(yīng)的法向矢量后經(jīng)過仿真計算可得到理論值。采樣點的噴涂理論計算分布值以及實測分布值分別如圖18、圖19所示。
表3 噴涂工藝條件 從圖18、圖19可以看出，噴槍按照圖18所示的軌跡進行噴涂，油膜厚度在保險杠拐角處與中部區(qū)域相比偏薄。試驗過程中，由于在保險杠的拐角處存在噴涂死角區(qū)域，即油漆不可達區(qū)域，機器人噴涂到該處的時候油漆不能全部沉積，導(dǎo)致在保險杠拐角處油漆厚度與其他區(qū)域相比明顯偏薄。實際工程中，經(jīng)常性的做法是在機器人自動化噴涂前對該部分進行局部預(yù)噴涂處理，以達到整個工件油漆厚度的均勻性和油漆色差的一致性。整個工件在55個采樣點處的實測值與計算值的最大誤差為1.937μm，誤差均值為0.5717μm?？梢钥闯?，實測值與計算值是接近一致的。從而說明，自由曲面油漆沉積率模型可以完成對自由曲面工件噴涂的油漆厚度的預(yù)測，對于這樣的CAD/CAM系統(tǒng)，同樣可以應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
(1)選定平面工件油漆沉積率模型函數(shù)，通過平面工件噴涂試驗采用遺傳算法擬合出該平面工件的油漆沉積率模型；
(2)建立油漆可達性的判斷準則；
(3)利用曲率圓方法，求切平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，計算建立自由曲面工件實際厚度公式，將擬合出的平面工件油漆沉積率模型拓展到適應(yīng)復(fù)雜自由曲面工件的油漆沉積率模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，其特征是，所述通過平面工件噴涂試驗采用遺傳算法擬合出該平面工件的油漆沉積率模型的擬合方法是選定平面工件油漆沉積率模型函數(shù)后明確模型函數(shù)中的待求參數(shù)變量，以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對模型中待求參數(shù)變量采用實數(shù)編碼方法，各個變量的取值范圍參照試驗測量數(shù)據(jù)以在一定范圍確定，在所得到的每個參數(shù)范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生一個由實數(shù)組成的初始種群，群體的規(guī)模取為200×8，整個群體分成8個同規(guī)模的子種群，每個子種群的數(shù)目為200個，進化代數(shù)為400，代溝為0.8，交叉率為1，變異率為0.2，插入率為0.9，遷移率為0.2，子種群遷移代數(shù)為20，選擇算子采用隨機遍歷抽樣(sus)法，交叉算子采用離散重組算子，變異算子選擇實值種群變異算子，遺傳算法對所求參數(shù)在全局尋優(yōu)，按照適者生存的原則進行進化，經(jīng)過給定代的迭代運算計算出平面工件油漆沉積率模型函數(shù)的待求參數(shù)變量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，其特征是，所述建立油漆可達性的判斷準則為
(1)噴槍噴漆運行至自由曲面上某點時，按照噴涂工藝要求，噴槍槍體與工件表面保持垂直即所謂正噴，此時自由曲面上的該噴涂點被稱為正噴點，判定該正噴點某一范圍內(nèi)自由曲面上的鄰近點與噴槍末端中心點的連線是否穿過正噴點對應(yīng)的平面工件噴涂試驗中的沉積圖幅之內(nèi)，當該條件滿足時，鄰近點將受到正噴點上方噴槍噴涂影響，即所謂噴涂影響點，轉(zhuǎn)入判斷準則(2)，否則退出程序；
(2)正噴點某一鄰近范圍內(nèi)的噴涂影響點的切平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，判斷該角是否在區(qū)間[0，90)，否則在曲面上受噴涂影響點的曲率轉(zhuǎn)角過大，噴槍噴出油漆不可達，退出程序；其中最大油漆厚度附著假想平面為過該噴槍噴涂影響點與噴槍末端中心點和噴涂影響點之間連線相垂直的平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，其特征在于，所述步驟(3)中利用曲率圓方法，求切平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，計算建立自由曲面工件實際厚度公式，將擬合出的平面工件油漆沉積率模型拓展到適應(yīng)復(fù)雜自由曲面工件的油漆沉積率模型，具體步驟如下
(1)建立過該噴涂影響點并與平面工件平行的假想平面上的油漆沉積率模型，假想平行平面上的油漆沉積率模型的表達式為
其中qF、qB分別為油漆粒子沿著某一直線方向行進在平面工件噴涂試驗中的平面工件上、過自由曲面噴涂影響點并與平面工件平行的假想平面上的油漆沉積率(μm/s)，h、hl分別是噴槍中心距離平面工件、正噴點的高度，l、lAB分別為噴槍中心與噴涂影響點之間的長度、以及正噴點與噴涂影響點之間的長度；
(2)建立噴涂影響點在最大油漆厚度附著假想平面方向上的油漆沉積率模型，最大油漆厚度附著假想平面方向上的油漆沉積率模型的表達式為
其中q#B為噴涂影響點在最大油漆厚度附著假想平面方向上的油漆沉積率(μm/s)，θ為與平面工件平行的假想平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角；
(3)建立噴涂影響點在切平面上的油漆沉積率模型，該切平面上的油漆沉積率模型即為自由曲面噴涂的油漆沉積率模型，其表達式為
其中qB*為GB方向平面BD上B點的油漆沉積率(μm/s)；RB為自由曲面在噴涂影響點的曲率球半徑值，GOB為噴槍中心到噴涂影響點曲率中心的長度，點OB為噴涂影響點所在曲率球的球心位置，角α為自由曲面在噴涂影響點的切平面與該點的最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，以上四項根據(jù)曲率圓方法確定，點G為噴槍中心所處位置。
5.如權(quán)利1所述的一種適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，其特征在于所述的建模方法生成的適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型，應(yīng)用于噴漆機器人離線編程軟件中，對自由曲面工件實體模型進行油漆厚度的仿真計算。
全文摘要
適應(yīng)復(fù)雜自由曲面噴涂的油漆沉積率模型的建模方法，基于平面工件上單個噴炬內(nèi)油漆沉積率模型是噴涂點坐標位置的特定函數(shù)關(guān)系式的假設(shè)，對噴涂試驗數(shù)據(jù)采用遺傳算法擬合出該平面工件的油漆沉積率模型，然后建立油漆可達性的判斷準則，利用曲率圓法，通過求取噴涂區(qū)域噴涂影響點的切平面與最大油漆厚度附著假想平面之間的夾角，構(gòu)建出適應(yīng)復(fù)雜自由曲面的油漆沉積率模型。本發(fā)明有助于提高自由曲面噴涂的漆膜厚度控制精度，為實現(xiàn)機器人自動化噴涂的離線編程和仿真提供具體的可操作的理論和算法依據(jù)。
文檔編號G06F17/50GK101739488SQ20091011461
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者夏薇, 余盛睿, 廖小平, 龍鳳英 申請人:廣西大學(xué)