喷漆机器人喷枪轨迹离线编程及仿真技术研究

摘要

本文首先介绍了国内外喷漆机器人离线编程系统的研究现状及意义,提出了喷枪最优轨迹规划问题(OTPP)。在自动喷涂操作中,机器人的机械手绕待涂工件表面来回移动。假定这样的系统具有高度的可重复性,随着其性能的提高,适当的路径和其它的过程参数的选择都能够引起花费代价的巨大节省。本文提供了针对Bézier曲面的喷枪的优化轨迹的求解方法,以使得在工件表面上产生最佳的喷涂效果。喷枪优化轨迹的设计主要是通过离线编程来寻找一条满足涂层厚度指标且保持涂层厚度均匀的前提下,工件表面漆膜厚度差异达到最小时的喷枪轨迹。该问题称为受约束的变分问题,主要采用非线性方法得出优化后的轨迹喷涂的仿真结果。最后,本文通过工件表面为Bézier曲面的实例来进一步说明喷涂工艺参数的选择及其喷枪轨迹的设计、求解。在给定喷枪空间路径的前提下,取漆膜生长速率函数为有限范围模型。并通过一般非线性规划方法得出依匀速喷涂和按优化方法后的轨迹喷涂的仿真结果。对于Bézier曲面,本文给出了具体求等距面的方法,通过仿真论证了这些方法的可行性。

目录

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第一章 绪论

第二章 优化原理与算法

第三章 喷枪优化轨迹设计

第四章 Bézier曲面上的分析

第五章 Bézier曲面上的喷枪轨迹优化与仿真

第六章 结束语

致谢

参考文献

附录

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