[发明专利]一种基于工业机器人的平面图案的曲面喷涂方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于工业机器人的平面图案的曲面喷涂方法及系统，该方法包括以下步骤：a、基于边界检测算法和线状要素抽稀算法提取平面图案的边缘轨迹点；b、基于螺旋区域填充算法和涂层沉积速率模型规划区域喷涂轨迹；c、基于STL三角网格完成曲面模型的读取与喷涂轨迹点投影；d、将轨迹点按喷涂高度向曲面法向偏移得到最终的曲面喷涂轨迹并生成相应的机器人运动程序；e、将工件放置在机器人运动空间内，建立相应的工件坐标系，安装机器人末端执行器，建立工具坐标系，在机器人仿真软件中验证轨迹的可行性后，上传生成的机器人控制程序，并完成最终的喷涂任务。该方法及系统有利于提高喷涂的精度、质量和效率，操作便捷、安全。

技术领域

本发明属于机器人喷涂领域，具体涉及一种基于工业机器人的平面图案的曲面喷涂方法及系统。

背景技术

在各种工件加工领域，经常涉及到对工件的喷涂作业。而现有技术中，主要采用人工对需要喷涂的工件进行上料，且使用人工在线示教的方法规划喷涂轨迹，对于自由曲面的零件具有一点的难度，且效率低下。自由曲面由于其形状的不规则性，人工示教喷涂也存在喷涂的膜厚不均、精度不高等问题。除此之外工件喷涂现场工作环境恶劣，喷涂涂料危害性高，因此，长期作业对操作人员身体健康危害大。与此同时，人工作业需要多位操作人员不间断的进行工作，劳动力成本较高，且劳动强度高，喷涂精度低。

申请号为201711495063.9的中国专利公开了一种基于三维模型的机器人喷涂轨迹生成方法，该方法能够基于工件的三维模型自动生成机器人喷涂轨迹，但该方法没有针对喷漆工艺及漆膜厚度等进行相关优化，也无法完成平面图像向曲面投影的轨迹规划。因此，提供一种能够适配喷涂形状且能够对喷涂质量进行参数优化的曲面图案的机器人喷涂系统及喷涂轨迹规划方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于工业机器人的平面图案的曲面喷涂方法及系统，该方法及系统有利于提高喷涂的精度、质量和效率，操作便捷、安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于工业机器人的平面图案的曲面喷涂方法，包括以下步骤：

步骤a：基于边界检测算法和线状要素抽稀算法提取平面图案的边缘轨迹点；

步骤b：基于螺旋区域填充算法和涂层沉积速率模型规划区域喷涂轨迹；

步骤c：基于STL三角网格完成曲面模型的读取与喷涂轨迹点投影；

步骤d：将轨迹点按喷涂高度向曲面法向偏移得到最终的曲面喷涂轨迹并生成相应的机器人运动程序；

步骤e：将工件放置在机器人运动空间内，建立相应的工件坐标系，安装机器人末端执行器，建立工具坐标系，在机器人仿真软件中验证轨迹的可行性后，上传生成的机器人控制程序，并完成最终的喷涂任务。

进一步地，步骤a中，基于边界检测法和线状要素抽稀算法提取平面图案的边缘轨迹点，包括以下步骤：

步骤a1：输入待喷涂的平面图案图像文件，通过微分算子边界检测算法计算并得到喷涂图案的边缘像素点的坐标特征，对图像运用导数算子，通过设置导数阈值，提取边界的点集；将所有的边缘像素点的坐标特征按照边界顺序进行储存；

步骤a2：采用道格拉斯普克算法去除边缘像素点中的冗余数据点，通过设置适当的抽稀阈值d_threshold，在保留几何形状的基础上精简数据量；将待处理曲线的首末点虚连一条直线，求所有中间点与直线的距离的最大值d_max，若d_maxd_threshold，则将这条曲线上的中间点全部舍去；若d_max≥d_threshold，则以最大值d_max对应的中间点为界，把曲线分为两个部分，对两个部分曲线重复上述过程，直至所有点都被处理完；从而提取得到平面图案的边缘轨迹点。