静电喷涂机器人喷涂轨迹规划研究

【摘要】随着人们对产品质量、经济效益、环保的重视,静电喷涂逐渐成为当代涂装行业重点研究、开发和推广应用的新兴技术,它具有良好的经济效益、涂装效率高、注重环保和最佳的涂装性能等诸多优点。喷涂作业环境、喷枪本身的技术参数、工件表面几何形状、喷枪位姿、喷枪喷涂轨迹间距以及平移速度等因素都影响着喷涂质量的好坏。本文以涂装自动生产线上的静电旋杯为研究对象,采用理论计算与仿真分析相结合的方法,从以下四个方面进行了研究。1、以涂装生产线上的静电旋杯为对象,阐述了影响涂料空间分布及涂料沉积的因素,建立了喷涂过程中涂料颗粒空间分布模型。根据喷枪喷涂速度与涂料空间分布模型之间的关系,进一步建立了平面上的涂料沉积模型,用软件对平面上任意一点的涂料沉积进行仿真,验证了其正确性。2、相同条件下,根据涂料密度不变,沉积到平面上和自由曲面上的涂料体积不变,只是沉积面积和涂料沉积厚度发生了变化,提出了面积扩大因数,把平面上的涂料沉积模型投影到自由曲面上,建立了自由曲面上的涂料沉积模型。3、由于复杂曲面几何特性十分复杂并且喷涂效果受到诸多因素的影响,在复杂曲面上直接进行喷枪轨迹规划具有一定的难度,故将复杂曲面进行三角网格化。通过涂层厚度许用偏差,找到了复杂曲面三角网格化后连片时相邻两三角网格法向量间的偏角范围,以此偏角范围建立了三角网格化后的连片目标评价函数,以此函数为优化目标对复杂曲面的三角网格进行连片规划。4、在复杂曲面进行三角网格分片规划后造型成若干个近似基本面的组合,且生成每个特征面喷枪轨迹的基础上,针对每个面片上及面片与面片交界处的喷枪轨迹组合规划问题,引入了隶属云模型理论和K-Opt局部搜索策略,来自适应调节蚁群算法中控制的随机性,提高了该算法的全局和局部搜索能力。采用改进的隶属云模型蚁群算法对OTSP问题进行求解,并和基本蚁群算法进行比较,验证了改进的隶属云模型蚁群算法的优越性,为面向复杂曲面分片规划喷涂奠定了一定的理论依据。
【作者】陈剑；
【导师】杨萍；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】静电旋杯；沉积模型；轨迹优化；复杂曲面；隶属云模型蚁群算法；

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