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机器人静电喷涂工艺参数优化与轨迹规划方法
| 论文题名： | 机器人静电喷涂工艺参数优化与轨迹规划方法 |
| 关键词： | 汽车涂装;机器人静电喷涂;工艺参数优化;轨迹规划 |
| 摘要： | 在汽车涂装领域中，喷涂机器人的应用可以极大地提高生产效率，同时也能避免工人长时间暴露在有毒的工作环境中带来的安全问题。本文主要针对静电旋杯喷涂机器人离线编程系统中涉及的旋杯喷涂累积模型、待喷表面的提取与分区算法、刷子表的建立、曲面上的轨迹规划与组合优化等关键技术进行研究，为搭建实用先进的汽车喷涂离线编程系统奠定基础。 本文首先介绍了静电旋杯的工作原理，为了得到精确的旋杯喷涂累积模型，设计并完成了不同因素影响下旋杯的动态喷涂实验。依据实验结果分析了这些因素对旋杯动态累积模型的影响，提出了一种新的旋杯动态模型—复合样条模型，提高了模型拟合的精度，在动态模型的基础上求解了旋杯的静态模型，最后编写了给定喷涂参数自动求出旋杯动态模型的程序，为刷子表的创建及精确的仿真模拟打下基础。 研究了三维模型到STL格式文件的转换方法及从STL格式文件提取待喷面数据的算法，提出了一种基于三角面片相邻关系表的曲面分片算法，基于三角面片相邻关系表，可以获得曲面各个组成三角面片之间的相邻位置关系，在曲面分片搜索时可直接调用相邻关系表，不需遍历所有三角面片，提高搜索效率。 分析了刷子表的组成参数，并在建立的旋杯动态喷涂模型、往返轨迹求解喷涂厚度程序的基础上，运用遗传算法搭建喷涂刷子表自动生成程序，并运用轿车和SUV两款车型对刷子表进行了验证，为离线编程系统喷涂参数的设置提供了数据参考。 提出了分片后子曲面上的轨迹生成算法—两次截面法，该方法比一次截面法得到的喷涂轨迹更接近于垂直喷涂，误差更小。针对前人提出用粒子群算法、遗传算法等解决轨迹组合问题的不足，提出了一种更高效的喷涂轨迹组合算法—基于两次蚁群算法的轨迹组合优化算法，首先依靠蚁群算法获得初步的面片喷涂顺序，然后系统根据此顺序规划子曲面的喷涂轨迹，最后再用蚁群算法求出这些面片的最优组合轨迹。 分析了起喷阶段的特点，得出了起喷阶段并不能用于实际喷涂的结论，并据此提出在进入喷涂区域前要设置预喷点。根据之前所述方法规划出了某型车的各区域的喷涂轨迹，得到这些区域的组合喷涂顺序。最后在MATLAB软件平台上进行喷涂仿真模块搭建，能够可视化地显示喷涂效果，使喷涂效果的评价更为方便直观。 |
| 作者： | 李潘 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵臣;孟祥智 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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