分形成喷扫区 ±或八、喷扫区域B、喷扫区域C;同时可以相应地看到，喷枪针对该三个不同喷扫区域进行喷扫 的移动轨迹也存在明显的不同，并在不同曲率的区域，喷枪涂料转移率也存在差异，因此需 要对不同的喷扫区域针对性的规划不同的喷扫移动速率。
[0056] c2)针对第一组喷扫路径和第二组喷扫路径中任一条喷扫路径上的任意第y个喷 扫区域，规划对所述第y个喷扫区域的喷扫移动速率Vy = Py · Vp;其中，表示所述第y个喷 扫区域的涂料转移率比，为喷涂第y个喷扫区域时的喷枪涂料转移率％与喷涂平面区域时 的喷枪涂料转移率np之比，即
由此，分别确定在第一组喷扫路径和第二组喷扫路 径中各条喷扫路径上各个喷扫区域的喷扫移动速率。
[0057]喷枪涂料转移率是指喷涂时粘附在目标壁面上的涂料量与喷枪喷出的涂料量之 比，可由喷涂试验或计算流体动力学数值模拟计算而确定。在平面上以及不同曲率的形面 上，喷枪涂料转移率是各不相同的；因此，在喷枪喷出的涂料量保持稳定的情况下，由于喷 枪涂料转移率的不同，所以在规划喷枪喷涂平面区域与喷涂不同曲率形面区域时的喷扫移 动速率时也要求不同，使得喷枪在喷枪涂料转移率较高的区域上有较高的喷扫移动速率， 而在喷枪涂料转移率较低的区域上有较低的喷扫移动速率，以保持不同区域上的涂层厚度 趋于一致，进一步提升不同形面区域上的涂层均匀性。
[0058] D)确定喷枪作业轨迹:按照上述确定的喷扫路径和喷扫移动速率规划结果，并根 据喷枪与非规则曲管工件的位姿关系，通过坐标变换计算确定喷枪对非规则曲管内壁的喷 涂作业轨迹。
[0059] 通过上述流程可以看到，采用本发明方法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，不仅通过优化搭接宽度和错位距离，借助错位喷涂法在喷扫路径 的规划上较好地确保涂层的纵向均匀性，并且借助横行断续轨迹喷涂法可以断续施工作 业、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， 使得喷涂作业轨迹的规划能够有利于简化喷涂机器人的结构设计；与此同时，还进一步的 考虑了喷扫移动速率与不同曲率形面的喷枪涂料转移率之间的相对关系，在喷扫移动速率 的规划上进一步提升了对不同形面区域上的涂层横向均匀性；因此，将本发明方法用于对 喷涂机器人的喷涂控制进行喷涂轨迹规划，不仅能够大幅提高厚涂层的均匀性，还克服了 螺旋线轨迹连续喷涂方法要求喷枪喷涂时始终在单一方向上连续转动而导致喷涂机器人 的结构设计难题，有利于简化喷涂机器人的结构设计。并且，本发明的空气喷涂非规则曲管 内壁厚涂层轨迹规划方法为国家自然科学基金资助项目（51475469)研究成果，具有很好的 技术推广和应用前景。
[0060] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实 施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方 案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明 的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种空气喷涂非规则曲管内壁厚涂层轨迹规划方法，其特征在于，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;其包括如下步骤： 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； 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。，并按如下方式规划确 定喷枪的喷扫路径： 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； 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； 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； 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： 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； c2)针对第一组喷扫路径和第二组喷扫路径中任一条喷扫路径上的任意第y个喷扫区 域，规划对所述第y个喷扫区域的喷扫移动速率Vy = Py · Vp;其中，表示所述第y个喷扫区 域的涂料转移率比，为喷涂第y个喷扫区域时的喷枪涂料转移率％与喷涂平面区域时的喷 枪涂料转移率％之比，即由此，分别确定在第一组喷扫路径和第二组喷扫路径中 各条喷扫路径上各个喷扫区域的喷扫移动速率； D) 确定喷枪作业轨迹:按照上述确定的喷扫路径和喷扫移动速率规划结果，并根据喷 枪与非规则曲管工件的位姿关系，通过坐标变换计算确定喷枪对非规则曲管内壁的喷涂作 业轨迹。2. 根据权利要求1所述的空气喷涂非规则曲管内壁厚涂层轨迹规划方法，其特征在于， 所述步骤B)中，喷扫路径规划的搭接宽度Sd和错位距离S。按照如下方式进行设定： Sd = d · ff ,Sc = C · W ； 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： ① 、de [0.1800,0.1925]，ce[〇 .495(1-(1)，0.505(1-(1)]; ② 、de [0.2950,0.3075]，ce[〇 .22(1-(1)，0.27(1-(1)]; ③ 、de [0.2950,0.3075]，ce [0.730(l-d)，0.780(1-(1)]; ④ 、de [〇 .4100,0.4375]，ce [〇 .475(1-(1) ,0.525( 1-d)]。3.根据权利要求1所述的空气喷涂非规则曲管内壁厚涂层轨迹规划方法，其特征在于， 所述步骤B)的b3)中，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，且该作业过程重复执行多次。
【专利摘要】本发明提供了一种空气喷涂非规则曲管内壁厚涂层轨迹规划方法，其不仅通过优化搭接宽度和错位距离，借助错位喷涂法在喷扫路径的规划上较好地确保涂层的纵向均匀性，并且借助横行断续轨迹喷涂法可以断续施工作业、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，使得喷涂作业轨迹的规划能够有利于简化喷涂机器人的结构设计；与此同时，还进一步的考虑了喷枪的喷扫移动速率与不同曲率形面的喷枪涂料转移率之间的相对关系，在喷扫移动速率的规划上进一步提升了对不同形面区域上的涂层横向均匀性；因此，本发明的轨迹规划方法既有利于简化喷涂机器人的结构设计，又能够大幅提高厚涂层的均匀性。
【IPC分类】B05B13/06, B05B13/04
【公开号】CN105478285
【申请号】CN201610084705
【发明人】陈雁, 张钢, 何少炜, 陈文卓, 瞿德刚, 黎波, 姜俊泽, 李江, 陈明, 管金发
【申请人】中国人民解放军后勤工程学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年2月14日