本文關(guān)鍵詞： 噴涂機(jī)器人 噴槍模型 軌跡優(yōu)化 大曲率曲面 智能算法　出處：《蘭州理工大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：針對(duì)大曲率復(fù)雜曲面上噴涂機(jī)器人噴槍軌跡優(yōu)化研究中存在的軌跡分布與組合等問題,分別從修正已有的噴槍模型及應(yīng)用參數(shù)、大曲率直紋面片與其組合面片上的軌跡優(yōu)化與軌跡組合、大曲率特征曲面上的噴槍軌跡優(yōu)化與軌跡組合、復(fù)雜自由曲面中不同曲率面片交界處的軌跡優(yōu)化與軌跡組合等角度對(duì)問題進(jìn)行了深入研究。全文主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:(1)基于曲面曲率特性,提出面向復(fù)雜自由曲面的曲率識(shí)別方法,即將復(fù)雜自由曲面劃分為大曲率與小曲率曲面,并通過圖形實(shí)例說明了方案的可行性。同時(shí),針對(duì)噴涂機(jī)器人噴涂大曲率曲面上軌跡優(yōu)化的研究中采用的三維噴槍模型尚未考慮噴涂流量的問題展開研究�；趪娡繖C(jī)器人噴槍建模理論,在原有三維噴槍模型的基礎(chǔ)上建立了一種新的三維圓弧噴槍模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該模型可以有效提高被噴區(qū)域的涂層均勻度。最后,結(jié)合實(shí)例給出了所建模型的使用方法。(2)提出了一種求解大曲率直紋組合面片上的噴槍軌跡優(yōu)化方法。首先,基于新建噴槍圓弧模型給出了直紋曲面片上的軌跡優(yōu)化方法,在每一直紋曲面片上以獲得最佳涂層均勻度為優(yōu)化目標(biāo)建立了考慮噴涂速率的軌跡優(yōu)化模型,從而實(shí)現(xiàn)了在每一直紋面片上的噴涂軌跡優(yōu)化。其次,討論了直紋組合面片交界處的軌跡優(yōu)化方法,依據(jù)直紋面片交界處的幾何模型進(jìn)行軌跡優(yōu)化。最后,討論了直紋組合面片之間的軌跡連接方法,設(shè)計(jì)了一種滿足求解直紋組合面片上的噴涂軌跡彼此連接的優(yōu)化算法,并選擇了任意直紋組合面片上的軌跡連接作為實(shí)例,通過仿真驗(yàn)證了算法的有效性。噴涂實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于相同噴涂物理模型的軌跡組合優(yōu)化算法噴涂相比隨機(jī)噴涂方法,可有效提高噴涂效率,并可獲得較好的涂層均勻度。(3)基于大曲率直紋面片上的機(jī)器人噴槍軌跡優(yōu)化原理,提出了一種求解大曲率組合面片上的噴涂軌跡優(yōu)化與連接的方法,解決了大曲率組合曲面上軌跡首尾銜接的問題。首先,依據(jù)大曲率曲面擬合思想,提出將大曲率組合曲面轉(zhuǎn)換為自然二次曲面的面片組合進(jìn)行軌跡優(yōu)化的方法。該方法主要是建立相應(yīng)的面片涂層增長模型,并依據(jù)該模型及面片交界處的噴涂軌跡優(yōu)化理論對(duì)隨機(jī)組合的自然二次曲面片的交界處實(shí)現(xiàn)噴涂軌跡優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,面片交界處涂層波動(dòng)值遠(yuǎn)小于預(yù)設(shè)偏差值,證明該方法能夠達(dá)到更佳的噴涂效果。最后,基于直紋組合面片上的軌跡連接算法程序,設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)大曲率組合面片之間的噴涂軌跡首尾銜接的優(yōu)化方法。通過模擬噴涂實(shí)驗(yàn)得出該算法在滿足涂層均勻度要求的前提下與同類算法相比系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間短,可顯著提高噴涂效率。(4)提出針對(duì)一種復(fù)雜自由曲面上噴涂機(jī)器人噴槍軌跡優(yōu)化的方法,并以噴涂時(shí)間為優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計(jì)出面向復(fù)雜自由曲面片上的軌跡連接算法程序,提高了曲面整體噴涂效率。依據(jù)不同曲率曲面上的噴槍軌跡模型實(shí)現(xiàn)軌跡優(yōu)化的方法。結(jié)合最小二乘法擬合思想與小曲率曲面的拓?fù)渚W(wǎng)格劃分理論,將不同曲率面片交界處的軌跡優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為近似平面面片與自然二次曲面交界處的軌跡規(guī)劃問題。在不同曲率面片上建立相應(yīng)的軌跡優(yōu)化模型,并通過仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。針對(duì)不同曲率面片上的軌跡連接問題,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的連接算法。經(jīng)過仿真驗(yàn)證達(dá)到預(yù)期效果,基本實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜曲面上整體軌跡連接及連續(xù)噴涂的要求。噴涂實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用軌跡連接算法的優(yōu)化噴涂方法在提高噴涂效率的情況下,可有效的改善涂層均勻度,并實(shí)現(xiàn)自由曲面片的連續(xù)噴涂。
[Abstract]:In this paper , a new method for optimizing the trajectory of spray gun is proposed based on the model of spray gun . ( 4 ) The trajectory optimization method for the spraying robot spray gun on a complex free surface is proposed . The trajectory optimization method is designed based on the spray gun trajectory model on the complex free curved surface . The trajectory optimization problem on the surface of different curvature is transformed into the trajectory planning problem at the intersection of the planar patches and the natural quadratic surfaces .

【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1468279