一种曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机器人喷涂技术领域，具体涉及一种曲面上的静电喷涂机器人变量喷 涂方法。
【背景技术】
[0002] 高压静电旋杯式喷涂机器人是一种重要的涂装生产装备，广泛应用于国内外汽车 等产品的涂装生产线。产品表面的色泽在相当程度上取决于涂层厚度的一致性，如果表面 的涂层厚度不一致，会引起表面不光洁，并出现边缘涂料的流挂和涂料桔皮现象，而且涂层 过厚的地方在使用过程中会出现皲裂倾向。另外，汽车及其零部件的涂装一直是汽车制造 过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一。在保证最小涂层厚度的情况下，均匀的涂层 厚度可以减少涂料总量，降低喷涂成本。因此，如何通过优化喷涂机器人的运动轨迹、达到 涂层厚度均匀，是值得进一步深入研宄的问题。
[0003] 曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂技术是一种新型的喷涂技术，它是根据工件的 形状，结合静电电压对喷涂图形的影响，优化喷涂轨迹，提高现有喷涂机器人在喷涂曲面时 的质量和效率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于利用静电喷涂机器人的静电电压对喷涂图形、涂层生长率和涂 料转移率等的影响，提出一种专门针对曲面的静电喷涂机器人变量喷涂方法，以提高曲面 工件的喷涂质量和效率。
[0005] 本发明采用的技术方案是：
[0006] -种曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，根据工件的形状，结合静电电压、喷 枪移动速度和路径间距等喷涂参数获得机器人的最佳变量喷涂轨迹，具体步骤为：
[0007] 步骤1，建立曲面上的变量喷涂模型；
[0008] 步骤2,确定起始喷涂路径，沿起始路径方向通过优化喷枪移动速度和静电电压获 取变量喷涂轨迹，在已优化变量喷涂轨迹的基础上通过优化路径间距、静电电压和喷枪移 动速度等参数提高轨迹间的涂层厚度一致性；
[0009] 步骤3,在保证涂层厚度要求的基础上选取路径段数最少的优化方案，减少喷涂过 程中喷枪的转折次数，提高喷涂效率。
[0010] 进一步，所述步骤2的变量喷涂轨迹优化的过程包括：
[0011] 步骤2. 1，喷涂起始曲线的选择；
[0012] 步骤2. 2,沿路径方向的变量喷涂轨迹优化；
[0013] 步骤2. 3,垂直路径方向的变量喷涂轨迹优化；
[0014] 步骤2. 4,变量喷涂轨迹综合优化。
[0015] 进一步，所述步骤2. 1中喷涂起始曲线的选择方法是：首先将曲面展开成平面，然 后求取平面工件的最低高度ALTmin，以与ALT min曲线垂直的边沿曲线中最长的边作为起始轨 迹曲线。
[0016] 进一步，所述步骤2. 2中沿路径方向的变量喷涂轨迹优化方法是：在轨迹优化过 程中采用喷枪移动速度和静电电压同时优化的方法提高沿轨迹方向的涂层一致性和喷涂 系统的稳定性；建立了以喷枪移动速度（函数中用移动固定长度路径的时间代替）和静电 电压为优化参数的沿路径方向的变量喷涂轨迹优化目标函I
【主权项】
1. 一种曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，其特征在于：根据工件的形状，结合 静电电压、喷枪移动速度和路径间距的喷涂参数获得机器人的最佳变量喷涂轨迹，具体步 骤为： 步骤1，建立曲面上的变量喷涂模型； 步骤2,确定起始喷涂路径，沿起始路径方向通过优化喷枪移动速度和静电电压获取变 量喷涂轨迹，在已优化变量喷涂轨迹的基础上通过优化路径间距、静电电压和喷枪移动速 度等参数提高轨迹间的涂层厚度一致性； 步骤3,在保证涂层厚度要求的基础上选取路径段数最少的优化方案，减少喷涂过程中 喷枪的转折次数，提高喷涂效率。
2. 根据权利要求1所述的曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，其特征在于：所述 步骤2的变量喷涂轨迹优化的过程包括： 步骤2. 1，喷涂起始曲线的选择； 步骤2. 2,沿路径方向的变量喷涂轨迹优化； 步骤2. 3,垂直路径方向的变量喷涂轨迹优化； 步骤2. 4,变量喷涂轨迹综合优化。
3. 根据权利要求2所述的曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，其特征在于：所述 步骤2. 1中喷涂起始曲线的选择方法是：首先将曲面展开成平面，然后求取平面工件的最 低高度ALTmin，以与ALTmin曲线垂直的边沿曲线中最长的边作为起始轨迹曲线。
4. 根据权利要求2所述的曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，其特征在于：所述 步骤2. 2中沿路径方向的变量喷涂轨迹优化方法是：在轨迹优化过程中采用喷枪移动速度 和静电电压同时优化的方法提高沿轨迹方向的涂层一致性和喷涂系统的稳定性；建立了以 喷枪移动速度（函数中用移动固定长度路径的时间代替）和静电电压为优化参数的沿路径 方向的变量喷涂轨迹优化目标函娄
5. 根据权利要求2所述的曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，其特征在于：所述 步骤2. 3中垂直路径方向的变量喷涂轨迹优化方法是：在已优化的路径上根据曲率变化取 m个标记点，过标记点作一条与该点路径直交的索引曲线，沿着索引曲线结合喷枪移动速度 和静电电压的优化确定最优的曲面间距屯，根据m个曲面间距即可拟合得待优化路径，建立 了以喷枪移动速度、路径间距和静电电压为优化参数的垂直路径方向的变量喷涂轨迹优化 目标函数
【专利摘要】本发明公开了一种曲面上的静电喷涂机器人变量喷涂方法，首先建立曲面上的变量喷涂模型；然后对曲面工件进行几何分析，确定起始喷涂路径；沿起始路径方向，以提高沿路径方向的涂层一致性和喷涂系统的稳定性为目标，采用优化喷枪移动速度和静电电压的方法获取变量喷涂轨迹；在已优化的变量喷涂轨迹的基础上通过优化路径间距、静电电压和移动速率等参数提高轨迹间的涂层厚度一致性；在保证涂层厚度要求的基础上，选取路径段数最少的优化方案提高喷涂效率。本发明可通过优化路径间距、静电电压和移动速度等参数获得变量喷涂轨迹，提高经济效益和喷涂效率，减轻环境污染。
【IPC分类】B05B5-08, B05B13-04, B05D1-04
【公开号】CN104607367
【申请号】CN201510047332
【发明人】李发忠, 赵德安, 季松林
【申请人】江苏大学, 常州市骠马工业机器人系统工程有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月26日