A7喷涂机器人轨迹优化技术研究

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外喷涂机器人发展现状 5

1.2.1 国外喷涂机器人发展现状 5

1.2.2 国内喷涂机器人发展现状 9

1.3 喷涂机器人轨迹优化与离线编程技术研究概述 10

1.3.1 基本知识 10

1.3.2 喷涂机器人离线编程系统简介 13

1.3.3 国内外研究现状及存在的问题 15

1.4 主要研究内容 20

第2章 喷涂工件曲面造型方法研究 24

2.1 引言 24

2.1.1 基于参数曲面的造型方法 24

2.1.2 基于CAD模型的曲面造型方法 25

2.1.3 基于工件扫描系统的曲面造型方法 25

2.2 基于平面片连接图FPAG的曲面造型方法 26

2.2.1 三角面连接成平面片的算法 27

2.2.2 基于平面片连接图FPAG的合并算法 28

2.2.3 应用实例 30

2.3 基于点云切片技术的曲面造型方法 32

2.3.1 点云切片数据获取 33

2.3.2 截面数据处理 42

2.3.3 应用实例 48

2.4 喷涂工件Bezier曲面造型研究 53

2.4.1 预备知识 53

2.4.2 喷涂工件Bezier张量积曲面造型方法 61

2.4.3 喷涂工件Bezier三角曲面造型方法 63

2.4.4 应用举例 68

2.5 本章小结 73

第3章 喷涂机器人空间路径规划方法研究 75

3.1 引言 75

3.2 基于分片技术的喷涂机器人空间路径规划 76

3.2.1 复杂曲面分片方法 77

3.2.2 每一片上进行喷涂路径规划 82

3.2.3 应用实例 83

3.3 基于点云切片技术的喷涂机器人空间路径规划 89

3.3.1 末端执行器位姿数学模型 89

3.3.2 喷涂机器人空间路径的获取 90

3.3.3 应用实例 92

3.4 本章小结 95

第4章 平面和规则曲面上的喷涂机器人轨迹优化 97

4.1 引言 97

4.2 涂层累积速率数学模型的建立 97

4.2.1 β分布模型 99

4.2.2 无限范围模型 100

4.2.3 有限范围模型 100

4.3 喷涂机器人轨迹优化问题 103

4.3.1 喷涂机器人轨迹优化问题中的约束条件 105

4.3.2 沿指定空间路径的喷涂机器人轨迹优化问题 106

4.4 喷涂机器人轨迹优化问题的求解技术 107

4.5 仿真实验 109

4.6 本章小结 111

第5章 面向三维实体的喷涂机器人空间轨迹优化研究 112

5.1 引言 112

5.2 数学模型的建立 114

5.3 三维实体分片及每一片上的喷涂轨迹优化 115

5.3.1 三维实体分片 115

5.3.2 每一片上的轨迹优化 116

5.3.3 两片交界处的轨迹优化 118

5.3.4 多片交界处的轨迹优化 125

5.3.5 实验仿真 126

5.4 三维实体上的喷涂轨迹优化组合 128

5.4.1 喷涂轨迹优化组合问题的转化与建模 128

5.4.2 遗传算法求解TTOI问题 130

5.4.3 蚁群算法求解TTOI问题 132

5.4.4 粒子群算法求解TTOI问题 135

5.5 喷涂实验研究及算法比较 137

5.6 本章小结 139

第6章 曲面上的喷涂机器人空间轨迹优化研究 140

6.1 引言 140

6.2 一种简单的曲面上喷涂机器人轨迹优化方法 141

6.3 自由曲面上喷涂机器人空间轨迹优化方法 145

6.3.1 基于长方体模型法的喷涂机器人空间路径规划 146

6.3.2 自由曲面上的喷涂模型 150

6.3.3 自由曲面上的喷涂轨迹优化 152

6.3.4 仿真实验 154

6.3.5 喷涂实验 156

6.4 曲面上的静电喷涂机器人轨迹优化 157

6.4.1 ESRB喷涂模型的建立 159

6.4.2 静电喷涂实验 162

6.5 本章小结 168

第7章 Bezier曲面上的喷涂机器人轨迹优化 170

7.1 引言 170

7.2 喷涂机器人最优初始轨迹选择方法 171

7.2.1 初始轨迹相对位置确定 173

7.2.2 初始轨迹方向选择 174

7.3 喷涂机器人空间路径生成方法 175

7.3.1 Bezier曲面等距面离散点列计算 176

7.3.2 离散点列的连接 177

7.4 喷涂机器人轨迹优化 181

7.5 应用实例 183

7.6 本章小结 186

第8章 基于Bezier方法的复杂曲面喷涂机器人轨迹优化 187

8.1 引言 187

8.2 基于指数平均Bezier曲线的喷涂空间路径生成方法 189

8.2.1 指数平均族及其性质 189

8.2.2 指数平均Bezier曲线定义与性质 193

8.2.3 指数平均Bezier曲线喷涂空间路径生成 199

8.3 复杂曲面上喷涂机器人轨迹优化算法 201

8.4 喷涂实验 204

8.5 本章小结 206

第9章 高压静电喷涂机器人轨迹优化研究 208

9.1 引言 208

9.2 高压静电喷涂中相关数学模型研究 209

9.2.1 空气场湍流模型 210

9.2.2 静电场模型 212

9.2.3 静电喷涂雾滴轨迹模型 212

9.2.4 静电旋转喷杯喷涂模型 215

9.3 基于T-Bezier曲线的喷涂机器人路径生成 217

9.3.1 T-Bezier基的生成 217

9.3.2 T-Bezier曲线的几何性质与喷涂机器人路径生成 220

9.4 高压静电喷涂模型仿真实验 221

9.4.1 网格划分 221

9.4.2 空气场 221

9.4.3 静电场 224

9.5 高压静电喷涂实验 224

9.6 本章小结 230

第10章 结束语 231

10.1 总结 231

10.2 以后的研究工作 235

参考文献 238