规划方法中在非规则曲管内壁 上规划得到第一组喷扫路径和第二组喷扫路径后的状态示意图。
[0031] 图3为搭接宽度Sd和错位距离S。与喷枪的喷幅宽度W之间的相对关系示意图。
[0032] 图4为一条喷扫路径上针对不同线条曲率进行喷扫区域划分的一种状态示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0034] 本发明的空气喷涂非规则曲管内壁厚涂层轨迹规划方法，用于规划确定喷涂机器 人的喷枪对非规则曲管内壁的喷涂作业轨迹，并且为了能够在有利于简化喷涂机器人结构 设计的同时，兼顾提高所喷涂厚涂层的均匀性，采用了以下的规划思路:首先，采用优化搭 接宽度和错位距离的错位喷涂法来规划确定喷扫路径，横行断续轨迹喷涂法无需喷涂机器 人的喷枪喷涂时始终在单一方向上连续转动，因此无需复杂的机械结构，有利于简化喷涂 机器人的结构设计，而错位喷涂法能够帮助提高涂层纵向均匀性，纵向均匀性是指垂直于 喷枪运动方向上的涂层均匀性，主要由喷扫路径之间的位置关系决定;其次，利用不同的涂 料转移率比来确定针对不同曲率形面的喷扫移动速率，从而提高针对不同曲面和平面的喷 涂涂层横向均匀性，横向均匀性是指沿着喷枪运动方向上的涂层均匀性，主要由喷枪的喷 扫移动速率和形面曲率决定;最后，利用喷扫路径规划和喷扫移动速率规划结果，来确定喷 枪对非规则曲管内壁的喷涂作业轨迹。
[0035] 基于上述思路，本发明的空气喷涂非规则曲管内壁厚涂层轨迹规划方法具体包括 如下步骤：
[0036] A)建立空间模型：利用计算机对待喷涂的非规则曲管内壁进行三维空间建模，得 到非规则曲管内壁三维空间模型。建立非规则曲管内壁三维空间模型，是用以作为喷涂作 业轨迹规划的数据基础。现有技术中，应用成熟的三维空间建模手段和相关计算机软件非 常多，均可以应用于本发明方案中实现对非规则曲管内壁三维空间模型的建模。
[0037] B)规划喷扫路径:设定喷扫路径规划的搭接宽度Sd和错位距离S。，并按如下bl)~ b3)所述的方式规划确定喷枪的喷扫路径：
[0038] bl)沿非规则曲管内壁三维空间模型的中轴延伸线每间隔(W-Sd)的距离设置一个 垂直于所述中轴延伸线的横截面，将该一系列横截面作为第一组横截面，W表示喷枪对平面 进行喷涂的喷幅宽度，将所述第一组横截面分别与非规则曲管内壁相交得到的一系列截面 线作为第一组喷扫路径。
[0039] 在本发明中，非规则曲管内壁三维空间模型的中轴延伸线，是指由非规则曲管内 壁三维空间模型在其曲管延展方向上的各不同横截面的几何中心点所连接形成的连线。图 1示出了由步骤bl)的方法在非规则曲管内壁上规划得到第一组喷扫路径的一种状态示意 图；其中，nu、m 2、m3表示该第一组喷扫路径之中的三条喷扫路径，每条喷扫路径均由一个垂 直于中轴延伸线的横截面与非规则曲管内壁相交而得到;m表示喷扫路径m与!11 2的间隔距 离，Π 2表示喷扫路径m2与m3的间隔距离，并且ηι = Π 2= (W-Sd)。
[0040] b2)沿非规则曲管内壁三维空间模型中轴延伸线，将所述第一组横截面向后或向 前移动距离S。的位置处所得到的一系列横截面，作为第二组横截面，将所述第二组横截面 分别与非规则曲管内壁相交得到的一系列截面线作为第二组喷扫路径。
[0041] 图2示出了由此在非规则曲管内壁上规划得到第一组喷扫路径和第二组喷扫路径 后的一种状态示意图；其中，表示第一组喷扫路径之中的三条喷扫路径， ai、a2、a3则 表示第二组喷扫路径之中分别与Hi1M 3相对应的三条喷扫路径;m表示喷扫路径m与m2的 间隔距尚，Π 2表不喷扫路径Π 12与Π 13的间隔距尚，而bi表不喷扫路径ai与a2的间隔距尚，b2表不 喷扫路径32与33的间隔距离，并且有111 = 112 = 131 = &2=(1-3(〇，但31与1]11、32与1112、32与1113的间 隔距离均为S。。
[0042] b3)规划喷枪按照先完成第一组喷扫路径、再完成第二组喷扫路径的顺序多次循 环执行喷涂作业;其中，对喷枪执行任一组喷扫路径的喷扫方向规划方法为，喷枪对同一组 喷扫路径中的相邻两条喷扫路径进行喷涂时的喷扫运动方向相反，且在喷扫完一条喷扫路 径后执行关枪操作，平移到同一组喷扫路径中的下一条喷扫路径位置后再执行开枪操作进 行喷涂作业，直至完成该组喷扫路径中各条喷扫路径上的喷涂作业。
[0043] 由此，喷枪执行其中任一组喷扫路径的喷涂作业方法即为横行断续轨迹喷涂法， 而喷枪按照先完成第一组喷扫路径、再完成第二组喷扫路径的顺序执行喷涂作业的操作过 程即构成错位喷涂法。在该过程中，所设定的搭接宽度S d和错位距离S。是错位喷涂法的主要 参数，而搭接宽度Sd和错位距离S。与喷枪的喷幅宽度W之间的相对关系如图3所示，图3中横 轴X方向为喷涂面延展的方向，纵轴h方向为涂层厚度方向，搭接宽度Sd是指在单遍横行断 续轨迹喷涂法过程中在同一组喷扫路径内的两个相邻喷扫路径上喷扫的喷雾图形的重叠 区域宽度，而错位距离S。是指在错位喷涂法过程中第一组喷扫路径的一个喷扫路径与第二 组喷扫路径之中相对应一个喷扫路径上喷扫的喷雾图形的错位区域(非重叠区域)宽度。从 中也可以看到，喷涂涂层的纵向均匀性受到搭接宽度Sd和错位距离S c的影响，同时搭接宽度 Sd和错位距离S。又与喷枪的喷幅宽度W密切相关。
[0044] 为了得到较好的涂层纵向均匀性，在步骤B)中喷扫路径规划的搭接宽度Sd和错位 距离S。优选按照如下方式进行设定：
[0045] Sd = d · ff,Sc = c · ff；
[0046] 其中，d为搭接宽度比例系数，c为错位距离比例系数，且二者按照下列任意一组的 取值范围进行取值：
[0047] ①、de [0.1800,0.1925]，cE[0.495(1-(1)，0.505(1-(1)];
[0048] ②、de [0.2950,0.3075]，cE[0.22(1-(1)，0.27(1-(1)];
[0049] ③、de [0.2950,0.3075]，ce [0.730( 1-d) ,0.780(l-d)];
[0050] ④、de [0.4100,0.4375]，ce[0.475a_d) ,0.525( 1-d)]。
[0051] 搭接宽度比例系数d和错位距离比例系数c是搭接宽度Sd和错位距离S。分别与喷幅 宽度的W比值，搭接宽度比例系数d和错位距离比例系数c在上述任意一组的取值范围进行 取值，可以使得错位喷涂法中搭接宽度Sd和错位距离S。均调整到适当的值，从而使得规划的 喷扫路径能够较好地确保涂层的纵向均匀性。
[0052] 此外，在步骤B)的b3)中，若为了让喷涂的厚涂层达到所设定的较大的涂层厚度 值，应规划喷枪按照先完成第一组喷扫路径、再完成第二组喷扫路径的顺序执行喷涂作业 的作业过程重复执行多次。由于每次喷涂形成的涂层均能够保证较好的均匀性，因此重复 执行多次所喷涂形成的厚涂层依然能够具有优良的均匀性。
[0053] C)规划喷扫移动速率:设定喷枪的喷雾图形中心在平面区域的喷扫路径上的喷扫 移动速率VP，并按如下cl)~C3)所述的方式规划确定在第一组喷扫路径和第二组喷扫路径 上的喷扫移动速率：
[0054] cl)计算所述第一组喷扫路径和第二组喷扫路径中每一条喷扫路径上各部分的线 条曲率，将每条喷扫路径上线条连续且曲率相同的部分划分为一个喷扫区域，进而根据线 条曲率的不同将每条喷扫路径划分为若干个不同的喷扫区域。
[0055]图4示出了一条喷扫路径上针对不同线条曲率进行喷扫区域划分的一种状态示意 图，其中，根据水平直线条、圆弧线条、竖直直线条的线条曲率不同，而依次划