[发明专利]机器人喷涂工件曲面造型方法

权利要求书

1.一种机器人喷涂工件曲面造型方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）工件曲面三角网格划分；曲面进行三角网格划分后用数学表达式表示为：

M=｛T_i:i=1,…,P｝

其中T_i是三角网格中的第i个三角面，P是三角网格中三角面的总个数；

2）设定最大法向量阈值θ_th；

3）根据三角面连接法将三角面连接成较小的平面片；所述三角面连接法包括以下步骤：

（1）指定任意一个三角面为初始三角面；

（2）寻找与初始三角面邻近的三角面并与初始三角面相连接成一个片；

（3）判断连接成的片是否满足平面片的特征；

平面片的特征的判断方法为：

A.计算片的平均法向量na→=Σi=1psini→Σi=1psi/||Σi=1psini→Σi=1psi||]]>

其中，表示第T_i个三角面的法向量，s_i表示第T_i个三角面的面积，P表示该曲面三角划分后三角面的数量；

B.计算片的最大投影面的法向量，即最大偏角法向量其步骤为：

写出片的最大投影面面积表达式令求解方程得出最大投影面的法向量

C.片的平均法向量与其最大偏角法向量之间的夹角为最大法向量偏角θ_MDA，

如果θ_MDA≤θ_th，则满足平面片的特征，确认连接有效；

如果θ_MDA﹥θ_th，则不满足平面片的特征，连接无效，放弃该连接；

（4）寻遍与该片相邻的所有新的三角面与该片连接，并对是否满足平面片的特征进行判断；

4）寻找尚未连接成片的三角面作为新的初始三角面，用所述三角面连接法将三角面连接成较小的平面片，直到所有三角面都连接成平面片；

5）建立平面片连接图；具体步骤为：

（1）将一个喷涂曲面上的每个平面片表示为一个节点，并且用一个无方向的连接图G=(V,E)表示该曲面的拓扑结构，则无方向的连接图G为该喷涂曲面上的平面片连接图，其中，V表示连接图中的节点，E表示该组节点组成的图形的边界线，且

（2）设平面片连接图中任意第i个节点v_i所表示的平面片的法向量为平面片面积为A_i，平面片上的最大法向量偏角为θ_MDAi，则可将节点v_i表示为

（3）设e_ij为节点v_i与节点v_j的边，ω(i,j)表示边e_ij的权值，权值即每两片的法向量的夹角，则法向量夹角最小的两个片即为平面片连接图中权值ω(i,j)最小的边；

建立的某个平面片连接图需要满足以下特征：

A.一个平面片连接图是一个连通图；

B.当一个平面片连接图中的任一节点合并另外一节点后所得到的新的无方向的连接图仍然是一个平面片连接图；

C.每一次合并过程只能合并平面片连接图中的一个节点；

6）根据平面片连接图合并算法将各个较小平面片合并为新的较大平面片，具体步骤为：

（1）在平面片连接图中寻找相邻的法向量夹角最小的两个节点（v_i,v_j）；

（2）计算边e_ij的权值ω(i,j)，设BV=2θ_th，并判断ω(i,j)≤BV是否成立,若成立，进入下一步，否则合并停止；

（3）将节点v_i与节点v_j合并为新的片v_ij后，将该片v_ij用数学表达式表示为：

vij=vi⊕vj={npi→,Ai,θMDAi}⊕{npj→,Aj,θMDAj}={npi→Ai+npj→AjAi+Aj,Ai+Aj,θMDAij}]]>

上式中，A_i与A_j分别表示第i个和第j个平面片的面积，θ_MDAij表示新的片v_ij最大法向量偏角；

（4）判定v_ij是否为平面片，若是，进入第（5）步，否则令BV为初始的2θ_th到3θ_th之间的一个人工设定值，再转入第（1）步；

（5）更新平面片连接图并按照（1）—（4）步重新计算；

（6）判断平面片连接图中是否所有节点都已合并，若是则结束，否则转到步骤（1）。

2.如权利要求1所述的机器人喷涂工件曲面造型方法，其特征在于，所述步骤2）的最大法向量阈值θ_th设在15°～20°之间。