一种自由曲面喷涂机器人的喷枪轨迹规划方法

摘要

一种自由曲面喷涂机器人喷枪轨迹规划方法，本发明利用数控加工过程与喷涂过程非常相似的特点，喷枪的运动轨迹可以在刀位轨迹的基础上，经过少量的计算求得。该方法包括以下步骤：首先在三维造型软件中将被喷涂表面划分成若干个形状规则的区域，利用五轴数控加工方法在每一区域表面生成m条等间距刀位轨迹，并导出为标准APT文件；提取包含在APT文件中的刀具运动信息，对获得刀位点进行延展，并将拐角处处理成圆弧过渡，生成喷枪路径点序列，然后求得路径点序列上的喷枪位姿序列；对喷枪位姿序列进行插值，生成完整的喷枪运动轨迹。本发明方法能实现喷枪轨迹的精确控制，确保高的喷涂质量，计算过程简单，计算量小。

主权项

1.一种自由曲面喷涂机器人的喷枪轨迹规划方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1)在三维造型软件中将工件被喷涂表面划分成若干个形状规则的区域，利用数控加工方法在每一区域表面生成m条等间距刀位轨迹，并将刀位轨迹导出为标准APT文件，其中m＝1，2，…；S2)提取包含在APT文件中的的刀位点及刀轴矢量，对获得的刀位点进行延展，并将拐角处处理成半径为r的圆弧过渡，设定开枪点(3)与关枪点(6)，得到有序路径点序列P₁，P₂，...，P_i，...，P_n，点的总数为n，n＝1，2，…，记P_i点坐标为[x_iy_iz_i]，P_i点处的刀轴矢量称位于相邻两轨迹线关枪点(6)与开枪点(3)间通过延展与圆弧过渡得到的路径点为过渡段路径点；S3)在路径点P_i处建立固结在喷锥(4)底中心的局部坐标系即为P_i点处的刀轴矢量，记P_i点所在的轨迹线在m条轨迹中的次序为k，k∈[1，2，…，m]；通过以下步骤求得构造辅助矢量当1＜i＜n，P_i所在的轨迹线k为奇数时，P_i所在的轨迹线k为偶数时，当P_i为过渡段路径点时，均与关枪点(6)处辅助矢量相同；当i＝n时，在P_i、和构成的平面内求得与垂直并与夹角为锐角的矢量记令记${\bar{x}}_i={\bar{y}}_i\times {\bar{z}}_i,$${\bar{x}}_i=\left[e_i{f}_i{g}_i\right];$记上述路径点序列上以欧拉角表示的喷枪位姿序列为θ_i、ψ_i分别为局部坐标系在基础坐标系中的偏航角、俯仰角与横滚角，求得喷枪位姿为：S4)结合喷涂工艺中对喷枪速度的要求，对喷枪位姿序列进行插值，生成完整的喷枪运动轨迹(2)。