[发明专利]车身表面三维图案的自动喷绘方法

权利要求书

1.一种车身表面三维图案的自动喷绘方法，其特征在于：首先利用三维设计软件构造所要喷绘的汽车外覆盖件模型，并将其离散成三角网格模型，进而建立三角网格模型与平面参数域之间的一一映射关系；由此建立设计图案与平面映射域之间的联系，进而确定图案像素点与参数平面域中点的坐标之间的对应关系；将图案像素点在平面域中的对应点逆映射到车身的三维模型上，建立图案像素点与车身三维点之间的对应关系，并同时保存像素的颜色信息；在车身三维模型上生成喷绘路径，并根据路径点所对应的像素色彩信息调整图案的喷绘颜色，由此驱动喷绘机器人完成车身表面三维图案的自动喷绘；具体实施步骤为：

(1)首先，在CAD设计软件中建立车身零部件的三维CAD模型，并保存为STL格式的三角网格模型，将其作为整个喷绘系统的驱动模型；

(2)通过对车身覆盖件冲压成形的逆过程进行模拟，将三维车身曲面展平到二维平面上；建立逆成形过程的非线性有限元的Newton-Raphson残余力平衡迭代求解格式，实现对平面坯料形状即网格展平状态的快速求解；迭代求解的目标函数为：

R(U)=Σi=1n({Fexti}-(Finti))=0]]>

式中，U为整体坐标系下节点虚位移向量，和为第i个节点上的外力和内力；上述迭代的过程终止准则为：

||Rt(ui)-Rt(ui-1)||∞≤ϵ]]>

式中，R_t为节点切平面上的残余力因子，ε为给定的迭代精度；

(3)利用旋转、平移、缩放操作将二维设计图案放置到平面网格上的理想位置；采用基于包围盒的搜索方法快速得到像素点所在的三角面片；

(4)得到像素点所在的平面三角形和对应的空间三角形后，采用双线性插值的方法，实现图案点q到车身表面对应点p的映射；

(5)根据喷绘图案的分辨率要求，将图案离散成喷绘单元，提取喷绘单元的中心q点并存储其色彩信息，由步骤（4）将喷绘中心点映射到车身曲面上得到对应点p；再根据喷头到车身的喷绘距离d，得到喷头的运动位置点p_CL；连接所有喷头的运动位置点{p_CL}形成喷绘运动轨迹S_path，将S_path输入到喷绘机器人的运动控制单元实现图案的自动喷绘。