[发明专利]车身表面三维图案的自动喷绘方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车身表面三维图案的自动喷绘方法，属于车辆数字化设计与制造领域，尤其适用于特种车辆迷彩喷绘、车身广告制作以及个性化车身装饰等方面。

技术背景

随着生产的飞速发展，汽车工业已成为我国国民经济重要的支柱产业，形式各异的车身表面喷绘图案在特种车辆迷彩绘制、车身广告制作以及个性化车身装饰等方面具有广泛的潜在应用。常见的车身图案生成方法有两种，一种是利用将塑料或纸质图案直接粘贴在车身表面，但受车身表面曲率变化的影响，图案贴纸在粘贴过程中容易起皱，直接影响图案的美观性，而且图案贴纸也容易褪色和脱落；另一种方法是手工图案喷绘，利用各种镂空模板在车身表喷绘出相应的图案，这也是目前车身迷彩的主要喷绘方法，尽管此种方法所绘图案逼真、保持时间长，但生产效率低、劳动强度大。Cleary等人申请的美国发明专利“Spray-painting system with automatic color calibration”（专利号：5434604）能够实现各种色彩的自动喷绘，但并未实现在三维物体表面的图案喷绘。到目前为止，还没出现设计图案直接驱动的车身表面三维图案的自动喷绘方法。

发明内容

为了克服现有车身图案制作方法在生产效率、图案逼真度方面的不足，本发明提供一种车身表面三维图案的自动喷绘方法，以实现由设计图案驱动、电脑自动控制喷头在车身表面进行图案喷绘，提高车身图案的喷绘效率。

本发明所采用的技术方案是：一种车身表面三维图案的自动喷绘方法，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：