本文關(guān)鍵詞：汽車噴涂機器人干涉區(qū)軌跡優(yōu)化研究

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【摘要】：在所有汽車涂裝裝備中,噴涂機器人扮演著舉足輕重的作用。由于汽車噴涂質(zhì)量要求高,車型種類多,車身多為A級曲面,在幾個獨立模塊的交界區(qū)域(干涉區(qū))涂層分布易產(chǎn)生干涉,且曲率變化較大,形狀復(fù)雜。因此,開展汽車車身干涉區(qū)噴涂策略研究,進(jìn)一步提升整車的涂裝質(zhì)量,減少噴涂車間對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟環(huán)境造成負(fù)面影響是非常有必要的。本課題得到國家自然科學(xué)基金項目《乘用車車身干涉區(qū)機器人高壓靜電變量噴涂軌跡優(yōu)化》(61503162)經(jīng)費資助,全文主要由以下幾個部分構(gòu)成:第一部分首先介紹了汽車噴涂機器人軌跡優(yōu)化的研究背景、意義、發(fā)展歷程、噴涂機器人軌跡優(yōu)化算法研究概況、現(xiàn)階段存在的問題以及本文做的主要內(nèi)容。第二部分研究了一種應(yīng)用于汽車噴涂的、實用有效的噴涂模型。首先,研究了一種實用的空氣噴涂數(shù)學(xué)模型;然后,針對目前旋杯式高速靜電噴霧器(ESRB)的分析漆膜模型通用性較差的問題,研究了一種同時考慮工件表面曲率和ESRB噴霧器形狀的漆膜噴涂模型,并在此基礎(chǔ)之上來優(yōu)化機器人噴涂軌跡,從而滿足涂層均勻性、噴涂時間等幾個質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。第三部分針對汽車車身干涉區(qū)人工噴涂涂層均勻性較差、涂料浪費多、環(huán)境污染大等問題,研究了一種基于Bézier曲線技術(shù)的汽車車身干涉區(qū)噴涂機器人軌跡優(yōu)化方法。在實際應(yīng)用場合中,通常先指定期望的噴涂路徑,此時噴涂機器人軌跡優(yōu)化問題目標(biāo)就轉(zhuǎn)化為如何找出沿指定路徑的最優(yōu)時間序列,也即機器人以什么樣的速度沿指定路徑進(jìn)行噴涂作業(yè)時,工件表面上的涂層厚度方差最小或時間最短。該部分先使用Bézier曲線技術(shù)規(guī)劃汽車車身干涉區(qū)噴涂機器人路徑,再沿此規(guī)劃路徑來優(yōu)化噴涂速度。而對于干涉區(qū)曲面分片交界處的噴涂軌跡,按照噴涂路徑位置方向分三種情況研究軌跡優(yōu)化方法,最終獲得完整的汽車車身干涉區(qū)優(yōu)化軌跡。第四部分研究了一種基于遺傳算法的汽車干涉區(qū)曲面噴涂機器人軌跡優(yōu)化方法。將復(fù)雜的干涉區(qū)曲面進(jìn)行分片后,在每一片上進(jìn)行路徑規(guī)劃,而分片將導(dǎo)致噴涂路徑的分離,因此需要解決噴涂路徑組合問題,這將涉及到所有路徑組合順序,而優(yōu)化組合的目標(biāo)就是使得噴涂路徑最短。本章在介紹末端執(zhí)行器路徑規(guī)劃總體框架后,對干涉區(qū)曲面進(jìn)行分片,再討論了每一片上的噴涂機器人路徑規(guī)劃問題,并提出路徑組合問題數(shù)學(xué)表示方法,采用改進(jìn)的遺傳算法將噴涂路徑進(jìn)行優(yōu)化組合,最后再沿此規(guī)劃路徑來優(yōu)化噴涂速度,從而完成干涉區(qū)曲面上的噴涂軌跡優(yōu)化。最后,本文對主要的設(shè)計方案進(jìn)行了實驗研究。實驗結(jié)果表明,本文提出的數(shù)學(xué)模型以及面向汽車車身干涉區(qū)的噴涂機器人軌跡優(yōu)化方法均可以獲得良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：噴涂機器人 干涉區(qū) 曲面 仿真 軌跡優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題11-15
• 1.3 本文的研究目標(biāo)和內(nèi)容15-18
• 第二章 汽車車身干涉區(qū)噴涂模型的建立18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 相關(guān)數(shù)學(xué)模型的建立18-25
• 2.2.1 空氣噴涂數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.2.2 靜電噴涂數(shù)學(xué)模型20-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 基于Bézier曲線的汽車車身干涉區(qū)噴涂軌跡優(yōu)化26-42
• 3.1 引言26-27
• 3.2 基于T-Bézier曲線的噴涂路徑生成27-30
• 3.2.1 T-Bézier基的生成27-29
• 3.2.2 T-Bézier曲線的幾何性質(zhì)與自動噴涂路徑生成29-30
• 3.3 汽車干涉區(qū)噴涂機器人軌跡優(yōu)化30-40
• 3.3.1 噴涂機器人軌跡規(guī)劃的一般框架31-33
• 3.3.2 噴涂軌跡優(yōu)化33-34
• 3.3.3 分片交界處的噴涂軌跡優(yōu)化34-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 基于遺傳算法的汽車車身干涉區(qū)噴涂機器人軌跡優(yōu)化42-52
• 4.1 引言42-43
• 4.2 噴涂機器人路徑的規(guī)劃43-45
• 4.3 基于遺傳算法的噴涂路徑組合及軌跡優(yōu)化45-50
• 4.4 實驗仿真50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第五章 汽車車身噴涂實驗52-58
• 第六章 工作總結(jié)與展望58-60
• 6.1 全文總結(jié)58
• 6.2 以后的研究工作58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-66

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本文編號：906522