复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法与流程

本发明属于喷涂漆膜厚度预测领域，具体为一种复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法。

背景技术：

1、一般情况下，喷枪垂直于喷涂平面喷涂，主要采用β分布模型、椭圆双β分布模型、分析沉积等模型进行漆膜厚度预测。缺点：但在复杂产品曲面等状态下，喷枪不可能完全垂直于零件表面喷涂，存在倾斜喷涂的情况。此类喷枪倾斜喷涂状态下的复杂曲面喷涂漆膜厚度预测具有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决自动化喷涂在复杂曲面、开敞性差等区域喷涂漆膜厚度不均匀，研究喷枪倾斜状态下喷涂漆膜厚度预测以及厚度均匀性控制方法，实现复杂曲面、曲线喷涂轨迹下高精度喷涂。

2、为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

3、一种复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，将自由曲面离散为网格面片，根据喷涂工艺模型计算每条喷涂轨迹所覆盖的网格面片，并计算喷枪法向与喷涂平面垂直的情况下喷涂漆膜厚度分布；

5、步骤s2，计算每个对应网格面片相对于喷枪轨迹的倾斜角度，进而计算倾斜喷涂状态下此网格面片的漆膜厚度修正系数，然后用此修正系数乘以步骤s1的漆膜厚度得到倾斜喷涂状态下的喷涂漆膜厚度；

6、步骤s3，计算每段喷涂轨迹的转弯半径进而计算每段喷涂轨迹对应网格面片的转弯喷涂状态下此网格面片的漆膜厚度修正系数，然后用此修正系数乘以步骤s2的漆膜厚度得到转弯喷涂状态下的喷涂漆膜厚度；

7、步骤s4，以上两种计算叠加得到每条喷涂轨迹对应的网格面片涂层厚度，最后再对相邻喷涂轨迹所重叠的网格面片涂层厚度进行叠加；

8、步骤s5，若叠加后的漆膜厚度不满足喷涂工艺要求，则优化喷枪喷涂姿态和修正喷涂轨迹，迭代优化直到喷涂涂层厚度满足喷涂工艺要求。

9、进一步地，步骤s1中，将自由曲面离散为网格面片，采用哈希表技术重建离散网格面片拓扑关系，根据喷涂椭圆双β模型计算每条喷涂轨迹所覆盖的网格面片。

10、再进一步地，针对喷涂对象为平面板且喷枪垂直此平面板的情况，建立椭圆双β模型拟合喷涂漆膜厚度分布，当喷枪沿工件表面均匀喷涂时涂层剖面厚度为

11、

12、式中：表示沿y轴方向上喷枪移动的速度，表示喷枪到喷涂平面的距离，、本别是喷涂x轴向雾锥角和y轴向雾锥角， x为喷涂漆膜厚度计算点到喷涂中心点的距离，tmax是喷涂中心点最大漆膜厚度值。

13、进一步地，所述步骤s2中，当喷涂平面与喷枪法线存在一定倾角时，需要对该点喷涂漆膜厚度进行修正， x为喷涂漆膜厚度计算点到喷涂中心点的距离，水平距离为 x处的某点，附近待喷涂平面与喷枪法线垂直面的夹角为。在喷枪法向倾斜于喷涂平面时有两种状态，如图3和图4所示。

14、第一种为喷枪法向相对于喷涂平面右倾斜：

15、可得倾斜喷涂漆膜厚度修正系数为：

16、

17、表示喷枪到喷涂平面的距离，待喷涂平面与喷枪法线垂直面的夹角为-，是在喷涂位置 x点的一个距离单元，是喷涂位置 x点的等效喷涂长度。

18、第二种为喷枪法向相对于喷涂平面左倾斜：

19、可得倾斜喷涂漆膜厚度修正系数为：

20、。

21、是在喷涂位置 x点的一个距离单元，是喷涂位置 x点的等效喷涂长度。

22、进一步地，在步骤s3中，计算得到漆膜厚度修正系数s为：

23、

24、式中r为喷涂曲线转弯轨迹的等效圆心与喷涂中心点的距离，x为喷涂中心点与喷涂厚度计算点的距离；式中加减符号是靠近曲线圆心侧，漆膜厚度会变厚，符号取﹣；远离曲线圆心侧，漆膜厚度会变薄，符号取﹢。

25、进一步地，步骤s5中，在采取优化喷枪喷涂姿态和修正喷涂轨迹措施后，重复执行步骤s1-步骤s4的方法计算喷涂漆膜厚度，直到喷涂涂层厚度满足喷涂工艺要求为止。

26、本发明的有益效果在于：

27、1、本申请根据实验数据拟合出平面垂直喷涂的漆膜厚度分布曲线，然后计算喷涂平面和喷涂轴线的夹角，进而计算复杂曲面倾斜喷涂状态下的漆膜厚度修正系数。在得到单条喷涂路径的漆膜厚度后，采用同样的方法再次计算其他喷涂路径的漆膜厚度。接着将相邻喷涂路径的搭接漆膜厚度进行叠加。若漆膜厚度不满足要求，则迭代修改喷涂倾斜角度以及喷涂轨迹搭接距离，直到叠加后的漆膜厚度均匀性满足要求，实现了复杂曲面漆膜厚度均匀性控制。

28、2、本申请针对复杂曲面、开敞性差等表面区域，研究喷枪倾斜状态下喷涂漆膜厚度预测以及厚度均匀性控制方法。利用双β模型理论，建立喷枪倾斜喷涂以及转弯喷涂条件下的漆膜厚度预测模型，实现复杂曲面喷枪倾斜角度条件下的喷涂漆膜厚度预测，并可以通过调整喷涂工艺参数使得漆膜厚度均匀性满足喷涂要求，提高了复杂曲面自动化喷涂的适应性。

技术特征：

1.复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，步骤s1中，将自由曲面离散为网格面片，采用哈希表技术重建离散网格面片拓扑关系，根据喷涂椭圆双β模型计算每条喷涂轨迹所覆盖的网格面片。

3.根据权利要求2所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，针对喷涂对象为平面板且喷枪垂直此平面板的情况，建立椭圆双β模型拟合喷涂漆膜厚度分布，当喷枪沿工件表面均匀喷涂时涂层剖面厚度 为

4.根据权利要求1所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，当喷涂平面与喷枪法线存在倾角时，需要对该点喷涂漆膜厚度进行修正，x为喷涂漆膜厚度计算点到喷涂中心点的距离，水平距离为x处的某点，附近待喷涂平面与喷枪法线垂直面的夹角为。

5.根据权利要求4所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，在喷枪法向倾斜于喷涂平面时有两种状态，第一种为喷枪法向相对于喷涂平面右倾斜：

6.根据权利要求4所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，平面与喷枪法向的倾斜角度关系有两种状态，第二种为喷枪法向相对于喷涂平面左倾斜：

7.根据权利要求1所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，在步骤s3中，计算得到漆膜厚度修正系数s为：

8.根据权利要求1所述的复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，其特征在于，步骤s5中，在采取优化喷枪喷涂姿态和修正喷涂轨迹措施后，重复执行步骤s1-步骤s4的方法计算喷涂漆膜厚度，直到喷涂涂层厚度满足喷涂工艺要求为止。

技术总结
本发明属于喷涂漆膜厚度预测领域，具体为一种复杂曲面喷涂涂层厚度预测以及涂层厚度均匀控制方法，包括以下步骤：将自由曲面离散为网格面片，计算倾斜喷涂状态下此网格面片的漆膜涂层厚度；计算每段喷涂轨迹对应网格面片的转弯喷涂状态下此网格面片的漆膜涂层厚度；对相邻喷涂轨迹所重叠的网格面片涂层厚度进行叠加；若叠加后的漆膜厚度不满足喷涂工艺要求，则优化喷枪喷涂姿态和修正喷涂轨迹，迭代优化直到喷涂涂层厚度满足喷涂工艺要求。本申请实现复杂曲面喷枪倾斜角度条件下的喷涂漆膜厚度预测，并可以通过调整喷涂工艺参数使得漆膜厚度均匀性满足喷涂要求，提高了复杂曲面自动化喷涂的适应性。

技术研发人员：刘华森,刘顺涛,聂海平,彭志军,周文博,谢林杉,贾定睿
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12