基于遗传算法的喷涂机器人喷枪路径规划

根据复杂曲面的几何特性和拓扑结构,对曲面进行分片处理,在每一片上进行喷涂机器人喷枪路径的规划。将整个曲面上的喷枪路径顺序组合问题看成乡村邮递员问题（ORPP）,并采用哈密尔顿图形法表示ORPP,用遗传算法进行求解。个体编码采用代表哈密尔顿图中顶点的实数编码和代表每片上路径方向的编码相结合的方法,可实现对问题空间的全局快速寻优。最后以某品牌汽车车身后盖为喷涂对象进行仿真实验,实验结果验证了所提算法的有效性。     

基于蚁群算法的喷涂机器人喷枪路径规划

根据复杂曲面的几何特性,对曲面进行分片处理,并建立喷枪路径的评价函数,在每一片上进行喷涂机器人喷枪路径的规划。为了使喷涂机器人喷涂作业的时间最短,将整个曲面上的喷枪路径优化组合问题看成乡村邮递员问题(ORPP),并利用改进的蚁群算法求解ORPP问题。算法中通过在进化过程中动态调整蚂蚁的个体信息,激励蚁群搜索可行空间并发现最优解集。最后以一个复杂曲面工件为喷涂对象进行喷涂实验,结果证明了改进的蚁群算法比一般性随机算法效果更佳。     

喷涂机器人的喷枪轨迹优化设计与实验

针对工件上涂层厚度均匀性与喷涂时间相互制约的问题,提出一种曲面上喷涂机器人喷枪轨迹优化设计方法。首先根据复杂曲面的几何特性,对曲面进行分片处理,求解每个曲面片上的喷涂速度和涂层重叠区域宽度的最优值;再利用无方向的连接图表示曲面上的喷枪轨迹优化组合问题,采用改进的粒子群算法进行求解。仿真和喷涂实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

面向球面的喷涂机器人经线喷涂轨迹优化

针对复杂自由曲面喷涂轨迹优化中出现的球面喷涂轨迹优化问题,根据喷涂实验得到了涂层生长速率模型,基于曲面上用测地线规划喷枪轨迹的优点,采用球面上的经线规划球面的喷枪轨迹,基于经线规划喷枪轨迹的特点,我们运用改变喷枪喷射高度的方法来保证涂层的均匀性,根据许用喷射高度范围,运用bounding-box法对球面进行分片规划处理,并给出了喷枪轨迹的生成方法,重点讨论了每片上的涂层厚度计算方法和相关参数的优化问题,最后通过仿真实验证明该方法可有效地保证涂层的均匀性,并给出了喷枪速率与轨迹间距及喷炬半径的关系.     

复杂曲面上机器人自动喷涂路径规划方法

针对目前含有岛屿或空洞的复杂曲面上机器人喷涂路径规划中存在的问题,提出一种能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径设计方法。利用最小二乘坐标映射原理,将被喷涂曲面映射到二维平面域,建立目标曲面与二维平面域之间的一一映射关系,然后对平面映射域的内外边界进行连续偏置,构造能够保持轮廓平行的二维偏置曲线;进而以被喷涂曲面到二维平面域的坐标映射为向导,将无干涉二维偏置曲线逆映射到被喷涂曲面上,生成能够保持轮廓平行的喷涂路径,实现多岛屿或空洞复杂曲面上三维喷绘路径设计到二维平面的降维处理。实例仿真实验结果表明,所提方法简单实用,可在含有岛屿或空洞的复杂曲面上快速地生成能够保持轮廓平行的机器人喷涂路径。     

面向直纹曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化

针对复杂曲面中直纹曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化问题,由实验数据得到平面上的喷枪2D模型,推导得出圆弧面上的喷枪3D模型;提出通过最小二乘圆弧逼近直纹曲面的思想,将直纹曲面分成若干圆弧面片的组合,直纹曲面上的喷涂轨迹优化问题可近似看作圆弧面来处理,并在每个圆弧面片上建立喷枪轨迹优化目标函数;讨论了两圆弧面片交界处的涂层厚度计算方法及喷枪轨迹优化问题。仿真实验验证了分片算法及数学模型的有效性,证明该喷枪轨迹优化方法与传统方法相比,可有效地提高曲率较大曲面的涂层均匀性,且在保证喷涂精度的前提下,有效地减少分片数。     

倾角喷涂轨迹优化方法研究

为解决内外犄角曲面喷涂时的犄角处涂层不均匀和涂料浪费问题,基于已有的喷枪模型,提出运用微分几何面积放大定理建立考虑喷枪倾角因素喷涂模型的方法,基于此模型给出了倾角喷涂三种情况下的喷枪轨迹优化目标函数,并运用黄金分割法进行求解,为倾角喷涂模型在喷涂轨迹优化中的应用提供了理论基础。仿真实验表明,喷枪倾角喷涂的建模方法有效;倾角喷涂轨迹优化方法可行,且涂层的均匀度受到喷枪倾角大小和方向的影响。     

大型复杂曲面喷漆机器人啧枪轨迹优化研究

根据实验数据推出平面上漆膜累积速率二次函数后,对大型复杂曲面进行分片,在每一片上进行喷漆机器人喷枪轨迹优化。按照两片交界处喷枪路径的位置关系,分三种情况讨论漆膜厚度的计算方法和喷枪轨迹优化问题,采用最速下降法和模式搜索法进行求解。最后通过计算机仿真验证了优化算法的可行性。     

大型复杂曲面喷漆机器人喷枪轨迹优化研究

根据实验数据推出平面上漆膜累积速率二次函数后,对大型复杂曲面进行分片,在每一片上进行喷漆机器人喷枪轨迹优化.按照两片交界处喷枪路径的位置关系,分三种情况讨论漆膜厚度的计算方法和喷枪轨迹优化问题,采用最速下降法和模式搜索法进行求解.最后通过计算机仿真验证了优化算法的可行性.     

面向大曲率曲面的喷涂机器人喷枪轨迹规划研究

为提高机器人喷涂大曲率曲面的效果,首先基于曲面特性建立大曲率曲面数学表达模型,对其进行分片造型,并生成面片喷枪轨迹,最后建立优化目标函数实现轨迹优化;为了解决大曲率曲面分片后面片间的轨迹组合问题,降低算法中参数的使用,消除相应的除梯度信息,运用粒子群优化算法的思想,制定了算法程序技术路线,并依此编写了优化喷枪轨迹的算法程序。实验证明了该算法的高效性和适用性,达到了提高大曲率曲面喷涂效果的目的。     

基于隶属云模型蚁群算法的喷涂机器人喷枪轨迹组合规划

在复杂曲面分片规划成若干个近似平面及每片面喷涂轨迹规划的基础上,将每个片上及片与片交界处的喷枪轨迹组合规划问题转化为广义开环旅行商问题(OTSP),并采用隶属云模型蚁群算法对OTSP问题进行求解.仿真实验结果证明了该方法更佳的全局搜索性和收敛性.     

自动热喷涂机器人喷枪轨迹研究综述

热喷涂机器人喷枪轨迹生成和规划是喷涂过程的重要研究内容之一。归纳了影响喷涂质量的关键因素,总结了喷涂方式的类型和轨迹生成的方法。在此基础上,对自动喷涂机器人路径规划的研究前景进行了展望。     

基于MATLAB施釉机器人喷枪喷涂仿真及实验研究

针对喷枪垂直喷涂平面情况下喷枪参数对喷涂质量的影响,采用MATLAB软件对施釉机器人进行了仿真及实验研究。首先,建立和确定施釉机器人喷枪数学基础模型;然后在各项喷涂指标不变的情况下进行定点喷涂实验仿真;最后通过喷涂实验与仿真实验的对比分析,验证了在误差允许的范围内喷枪基础数学模型的正确性,这有助于推动施釉机器人在陶瓷制造领域的应用。     

面向多联体叶片的机器人喷涂无干涉路径规划

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离与喷涂夹角无法量化导致喷涂质量不均且示教方法繁琐、效率低。基于此,提出一种面向多联体叶片的工业机器人等离子喷涂无干涉路径生成及光顺方法。首先,根据CAD模型,将多联体叶片型面转为非均匀有理B样条(NURBS)曲面,利用NURBS曲面解析特性,生成约束喷涂行距与喷涂叶片边缘距离的初始路径点;然后将喷涂焰流简化为方向包围盒,将干涉曲面转为三角面片,采用基于分离轴检测的方法进行碰撞干涉检测,生成考虑最小喷涂倾角约束的喷涂姿态。采用基于球面样条四元数插值变步长姿态优化方法进行姿态光顺,生成无干涉且路径光顺的喷涂路径。经过仿真与实验验证,提出干涉避免算法能有效避免喷涂过程中的干涉现象。对比未光顺路径,所提出算法机器人运行效率提高52.6%,机器人振动下降,运行更加平稳,其中关节加速度最大下降55.8%,最小下降2.9%,末端瞬时加速度最大下降39.6%,最小下降14.4%。     

基于OpenGL的喷涂机器人喷枪轨迹优化仿真

针对喷涂机器人喷枪轨迹优化研究中,采用数值仿真方法,数据复杂造成可视化分析涂层分布难度较大的问题.通过对涂层累积速率数学模型和喷枪轨迹设计的基本理论分析,在Visual C++6.0程序界面中利用OpenGL,实现图形化显示喷枪沿某一指定路径喷涂时工件表面的涂层覆盖情况,并以不同色彩的方式显示出油漆的空间分布,取得了良好的实验效果.     

漆膜制备机器人喷枪轨迹生成与优化研究综述

漆膜制备机器人喷枪轨迹生成与优化是保证漆膜质量的前提。介绍了适用于规则曲面和复杂自由曲面的涂料沉积模型,归纳了3种工件曲面造型方法,分析了喷涂轨迹的优化目标,总结了两种轨迹优化问题,并对漆膜制备机器人喷枪轨迹生成与优化的前景进行了展望。     

喷漆机器人空气喷枪的新模型

针对实际生产中喷漆机器人空气喷枪喷雾的形状及其附着在平面工件表面形成椭圆形喷漆区域的情况,进行喷枪静止的喷涂试验,得到漆膜厚度测量数据。采用BP神经网络方法进行漆膜表面函数拟合,通过比较拟合后的x、y方向的不同断面上的漆膜分布曲线,提出一种新的椭圆形区域的漆膜厚度分布函数——椭圆双b 分布模型,采用遗传算法及最小二乘法对椭圆双b 分布模型进行数学拟合,求得其参数。以此模型对一个喷枪行程进行仿真,并与实际的单行程喷漆试验结果进行比较,验证了所建模型的正确性。给出该模型用于一般曲面喷涂时工件表面上任意点的漆膜厚度计算公式,以及喷漆机器人为了保持喷枪姿态需要的喷涂运动方程,为喷漆机器人采用离线编程技术提供一个更为实用的空气喷枪模型。     

双目视觉人工喷涂轨迹示教编程方法研究

喷涂轨迹的路径规划技术是喷涂机器人应用研究的关键点.针对人工示教编程中机械示教装置使用的局限性,即示教操作不便,示教空间范围受限等,提出一种基于双目视觉的人工喷涂轨迹示教编程系统方法.首先,在示教喷枪进行色球安装预处理;接着,双目视觉位姿跟踪系统利用色球识别方案,分别计算色球的坐标位置与喷枪的位姿信息,捕获喷枪实时运动...     

基于Z-map理论的喷枪轨迹生成方法

喷漆机器人作为一种先进的涂装生产设备已广泛应用于产品内外表面的喷涂,由于现代工业产品外形相当复杂,如何实现涂层均匀化变得极为重要。基于Z-map理论,在自由曲面CAD模型的基础上,将自由曲面三角网格化得到多面体模型,然后利用Z-map方法实现了等距喷涂情况下喷涂节点的坐标及其法向量的提取,将喷涂节点插补优化后连接为喷枪的喷涂轨迹,从而实现了自动生成自由曲面上喷枪轨迹。最后,以一汽车CAD模型为例生成了机器人喷涂轨迹。     

电动喷枪流场特性的数值模拟与实验

为揭示电动喷枪喷涂过程的流场特性规律,对喷枪喷涂过程进行了有限元数值模拟与实验研究。利用RNG k-ε湍流模型模拟喷枪内部流场,获得喷枪内流场速度分布规律;在保证数值传递准确的前提下,利用VOF模型和DPM模型模拟喷枪外部流场,得到喷枪外流场速度分布规律和粒径分布规律。对比不同截面速度曲线,确定喷枪最佳喷涂距离为距离喷嘴200 mm～300 mm处。搭建PIV实验平台,测得喷枪外流场速度分布数据;利用滴盘实验法采集喷枪喷雾粒子,经后处理获得喷雾粒径柱状分布图。对比仿真结果和实验结果,两者吻合性较好,表明采用两者相结合的方法,能够准确地揭示电动喷枪流场分布规律,为喷枪喷涂特性的优化设计提供参考依据。