一種曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)器人噴涂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴 涂方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓靜電旋杯式噴涂機(jī)器人是一種重要的涂裝生產(chǎn)裝備，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外汽車 等產(chǎn)品的涂裝生產(chǎn)線。產(chǎn)品表面的色澤在相當(dāng)程度上取決于涂層厚度的一致性，如果表面 的涂層厚度不一致，會引起表面不光潔，并出現(xiàn)邊緣涂料的流掛和涂料桔皮現(xiàn)象，而且涂層 過厚的地方在使用過程中會出現(xiàn)皸裂傾向。另外，汽車及其零部件的涂裝一直是汽車制造 過程中能耗最高且產(chǎn)生三廢最多的環(huán)節(jié)之一。在保證最小涂層厚度的情況下，均勻的涂層 厚度可以減少涂料總量，降低噴涂成本。因此，如何通過優(yōu)化噴涂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡、達(dá)到 涂層厚度均勻，是值得進(jìn)一步深入研宄的問題。
[0003] 曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂技術(shù)是一種新型的噴涂技術(shù)，它是根據(jù)工件的 形狀，結(jié)合靜電電壓對噴涂圖形的影響，優(yōu)化噴涂軌跡，提高現(xiàn)有噴涂機(jī)器人在噴涂曲面時(shí) 的質(zhì)量和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于利用靜電噴涂機(jī)器人的靜電電壓對噴涂圖形、涂層生長率和涂 料轉(zhuǎn)移率等的影響，提出一種專門針對曲面的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，以提高曲面 工件的噴涂質(zhì)量和效率。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，根據(jù)工件的形狀，結(jié)合靜電電壓、噴 槍移動(dòng)速度和路徑間距等噴涂參數(shù)獲得機(jī)器人的最佳變量噴涂軌跡，具體步驟為：
[0007] 步驟1，建立曲面上的變量噴涂模型；
[0008] 步驟2,確定起始噴涂路徑，沿起始路徑方向通過優(yōu)化噴槍移動(dòng)速度和靜電電壓獲 取變量噴涂軌跡，在已優(yōu)化變量噴涂軌跡的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化路徑間距、靜電電壓和噴槍移 動(dòng)速度等參數(shù)提高軌跡間的涂層厚度一致性；
[0009] 步驟3,在保證涂層厚度要求的基礎(chǔ)上選取路徑段數(shù)最少的優(yōu)化方案，減少噴涂過 程中噴槍的轉(zhuǎn)折次數(shù)，提高噴涂效率。
[0010] 進(jìn)一步，所述步驟2的變量噴涂軌跡優(yōu)化的過程包括：
[0011] 步驟2. 1，噴涂起始曲線的選擇；
[0012] 步驟2. 2,沿路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化；
[0013] 步驟2. 3,垂直路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化；
[0014] 步驟2. 4,變量噴涂軌跡綜合優(yōu)化。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟2. 1中噴涂起始曲線的選擇方法是：首先將曲面展開成平面，然 后求取平面工件的最低高度ALTmin，以與ALT min曲線垂直的邊沿曲線中最長的邊作為起始軌 跡曲線。
[0016] 進(jìn)一步，所述步驟2. 2中沿路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化方法是：在軌跡優(yōu)化過 程中采用噴槍移動(dòng)速度和靜電電壓同時(shí)優(yōu)化的方法提高沿軌跡方向的涂層一致性和噴涂 系統(tǒng)的穩(wěn)定性；建立了以噴槍移動(dòng)速度（函數(shù)中用移動(dòng)固定長度路徑的時(shí)間代替）和靜電 電壓為優(yōu)化參數(shù)的沿路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化目標(biāo)函I
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，其特征在于：根據(jù)工件的形狀，結(jié)合 靜電電壓、噴槍移動(dòng)速度和路徑間距的噴涂參數(shù)獲得機(jī)器人的最佳變量噴涂軌跡，具體步 驟為： 步驟1，建立曲面上的變量噴涂模型； 步驟2,確定起始噴涂路徑，沿起始路徑方向通過優(yōu)化噴槍移動(dòng)速度和靜電電壓獲取變 量噴涂軌跡，在已優(yōu)化變量噴涂軌跡的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化路徑間距、靜電電壓和噴槍移動(dòng)速 度等參數(shù)提高軌跡間的涂層厚度一致性； 步驟3,在保證涂層厚度要求的基礎(chǔ)上選取路徑段數(shù)最少的優(yōu)化方案，減少噴涂過程中 噴槍的轉(zhuǎn)折次數(shù)，提高噴涂效率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，其特征在于：所述 步驟2的變量噴涂軌跡優(yōu)化的過程包括： 步驟2. 1，噴涂起始曲線的選擇； 步驟2. 2,沿路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化； 步驟2. 3,垂直路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化； 步驟2. 4,變量噴涂軌跡綜合優(yōu)化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，其特征在于：所述 步驟2. 1中噴涂起始曲線的選擇方法是：首先將曲面展開成平面，然后求取平面工件的最 低高度ALTmin，以與ALTmin曲線垂直的邊沿曲線中最長的邊作為起始軌跡曲線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，其特征在于：所述 步驟2. 2中沿路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化方法是：在軌跡優(yōu)化過程中采用噴槍移動(dòng)速度 和靜電電壓同時(shí)優(yōu)化的方法提高沿軌跡方向的涂層一致性和噴涂系統(tǒng)的穩(wěn)定性；建立了以 噴槍移動(dòng)速度（函數(shù)中用移動(dòng)固定長度路徑的時(shí)間代替）和靜電電壓為優(yōu)化參數(shù)的沿路徑 方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化目標(biāo)函婁
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，其特征在于：所述 步驟2. 3中垂直路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化方法是：在已優(yōu)化的路徑上根據(jù)曲率變化取 m個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，過標(biāo)記點(diǎn)作一條與該點(diǎn)路徑直交的索引曲線，沿著索引曲線結(jié)合噴槍移動(dòng)速度 和靜電電壓的優(yōu)化確定最優(yōu)的曲面間距屯，根據(jù)m個(gè)曲面間距即可擬合得待優(yōu)化路徑，建立 了以噴槍移動(dòng)速度、路徑間距和靜電電壓為優(yōu)化參數(shù)的垂直路徑方向的變量噴涂軌跡優(yōu)化 目標(biāo)函數(shù)
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曲面上的靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂方法，首先建立曲面上的變量噴涂模型；然后對曲面工件進(jìn)行幾何分析，確定起始噴涂路徑；沿起始路徑方向，以提高沿路徑方向的涂層一致性和噴涂系統(tǒng)的穩(wěn)定性為目標(biāo)，采用優(yōu)化噴槍移動(dòng)速度和靜電電壓的方法獲取變量噴涂軌跡；在已優(yōu)化的變量噴涂軌跡的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化路徑間距、靜電電壓和移動(dòng)速率等參數(shù)提高軌跡間的涂層厚度一致性；在保證涂層厚度要求的基礎(chǔ)上，選取路徑段數(shù)最少的優(yōu)化方案提高噴涂效率。本發(fā)明可通過優(yōu)化路徑間距、靜電電壓和移動(dòng)速度等參數(shù)獲得變量噴涂軌跡，提高經(jīng)濟(jì)效益和噴涂效率，減輕環(huán)境污染。
【IPC分類】B05B5-08, B05B13-04, B05D1-04
【公開號】CN104607367
【申請?zhí)枴緾N201510047332
【發(fā)明人】李發(fā)忠, 趙德安, 季松林
【申請人】江蘇大學(xué), 常州市驃馬工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)工程有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月26日