[发明专利]一种曲面喷涂轨迹规划方法

权利要求书

1.一种曲面喷涂轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)输入工件STL模型，建立工件坐标系，记录各三角形面片的顶点坐标及面片法向量n，输入包括相邻喷涂轨迹间距b、喷涂高度h、喷涂速度v、喷涂流量Q、喷涂雾锥张角α的工艺参数；

2)生成等间距的平行扫描面，各扫描面与工件表面相交形成扫描线，计算扫描线与三角形面片相交形成的扫描点的坐标；

3)对于每一个三角形面片，将其扫描点沿着面片法向量n的方向偏移喷涂高度h，从而确定喷涂轨迹的平行段轨迹点，且喷涂轨迹的喷枪法向量m与面片法向量n大小相等、方向相反；

4)确定过渡段轨迹：计算相邻三角形面片单元夹角β，判断β和面片夹角阈值β_T是否满足如下关系：

β≤β_T

若是，则采用直线过渡段连接相邻平行段轨迹；若否，则采用下凸圆弧过渡段连接相邻平行段轨迹；

5)根据过渡段轨迹形式计算轨迹点坐标和法向量，若为直线过渡段，则轨迹的喷枪法向量垂直于该直线过渡段并指向工件表面；

若为下凸圆弧过渡段，则轨迹的喷枪法向量沿圆弧径向指向工件表面，按照顺序依次连接平行段轨迹点和过渡段轨迹点即得到工件的喷涂轨迹；

6)根据曲面涂层沉积率模型建立曲面涂层厚度分布模型，从而计算工件表面各个计算点的涂层厚度以及包括整个工件涂层的平均厚度、标准差和误差的涂层质量指标；

7)设定曲面涂层厚度要求的最大标准差为E_m，最大误差为δ_m，判断涂层厚度的标准差E和误差δ是否满足E≤E_m,δ≤δ_m，若否，则修改相邻喷涂轨迹间距的参数，重复步骤2)～步骤7)；若是，则结束运算，按顺序整理所有平行段和过渡段轨迹点的位姿信息，得到优化后的喷涂轨迹。

2.根据权利要求1所述的曲面喷涂轨迹规划方法，其特征在于，在步骤3中，基于坐标平移变换矩阵，确定出所有扫描点对应的平行段轨迹点。

3.根据权利要求1所述的曲面喷涂轨迹规划方法，其特征在于，

涂层质量指标中的平均厚度标准差E和误差δ的计算公式分别为：

其中∑F_zm为曲面涂层厚度的总和，A为曲面的总面积；

S表示涂层厚度计算点的个数。

4.根据权利要求1所述的曲面喷涂轨迹规划方法，其特征在于，

基于抛物线平面涂层沉积率模型，单条喷涂轨迹沉积的平面涂层厚度计算公式为：

其中，

Q是喷涂流量；

v是喷涂速度；

η为涂层沉积效率；

R为喷枪雾锥模型中涂层底面半径，而且x∈[0,R]，

x为工件上某点的水平坐标。

5.根据权利要求4所述的曲面喷涂轨迹规划方法，其特征在于，

将平面涂层厚度修正为曲面涂层厚度的公式为

其中，

M为与喷枪法向量垂直的平面上的任意一点；

M'为曲面上与M有相同倾角的点；

l为M'与喷枪中心点之间的垂直距离；

h为喷涂高度；

θ表示l与喷枪中心对应竖直方向的夹角；

为面片微元A₂的法向量；

λ为与M'P的夹角；

F_M′为点M'的涂层厚度；

F_M为点M的涂层厚度；

P表示喷枪中心。