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涂层厚度控制及机器人喷枪轨迹规划模拟

作　者: 王康
导　师: 张宜生
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 喷涂机器人轨迹规划不规则曲面模拟仿真
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

喷涂机器人作为现代涂装生产的一种重要设备,在国内外已经得到了广泛的应用。喷涂机器人的喷涂效果与诸多因素有关,比如工艺参数,工件表面形状等。有关于喷涂数学模型建立和自动控制系统的研究一直是国内外学者们关注的热点。本课题研究针对与现实喷涂分布相似的高斯函数喷涂模型的轨迹生成问题而展开,研究以涂层厚度均匀性控制为目标的机器人轨迹生成方法。本文采用将三维造型软件UG和数值计算工具MATLAB利用二次开发相结合的方式来进行机器人喷涂的模拟仿真。UG进行前台图形处理可以读取各种复杂零件,从而使本文所提出的研究方法具有广泛的适应性;利用MATLAB强大的数学处理及可视化功能可以对理论模型进行深入的探讨。本文主要由以下几个部分构成:第一部分介绍了喷涂机器人喷枪轨迹规划的研究背景、意义、喷涂机器人离线编程系统的主要结构、喷涂技术概况以及本文研究的主要内容。第二部分提出了喷涂机器人轨迹规划的数学模型。利用已有的涂层生长模型以及喷枪轨迹模型,以迭代求解二阶导数的方法来求解出喷涂轨迹路径参数。第三部分是针对基于涂层厚度控制技术的喷涂模拟实现技术,以UG为前处理平台读取零件的三维造型文件,完成喷涂面的轨迹点生成,并收集轨迹点的坐标。本文的试验模型所输入的文件是经过纠错修复后的STL文件。第四部分以MATLAB作为模型的计算和后处理工具,依据第二部分建立的数学模型,针对规则曲面进行了计算,分析找出参数变化对喷涂厚度影响的规律,并利用第三部分导出的点云坐标数据,进行任意曲面喷涂模拟,探讨其影响因素及变化规律。本文对针对机器人曲面喷涂的几种模式,采用基于涂层厚度控制的轨迹代码生成方法进行了模拟。仿真结果表明,本文所提出的数学模型以及求解方法能获得良好的喷涂效果,具有进一步工程应用研究意义。

涂层厚度控制及机器人喷枪轨迹规划模拟

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