[发明专利]复杂曲面上的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法

摘要

本发明公开了一种复杂曲面上的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法，先对复杂曲面进行分片，并将每片近似看成平面，运用平面上的喷枪轨迹优化方法进行每片上的轨迹设计；再根据两片交界线与交界处轨迹的相对位置关系，分情况讨论交界处的喷枪轨迹优化，采用喷枪轨迹分段的方法对交界处轨迹进行优化；将喷枪轨迹优化组合问题看成乡村邮递员问题(ORPP)，采用哈密尔顿图形法表示ORPP，采用改进的遗传算法对每片上的喷枪轨迹进行优化组合，实现大面积复杂曲面上的喷枪轨迹优化，本发明具有很强的实用性，能够提供对表面为复杂曲面的工件的机器人自动喷涂方法，可提高喷涂机器人工作效率，保证了喷涂质量且节约涂料。

主权项

1.一种复杂曲面上的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法，包括先对曲面进行分片，将每片近似看成平面，再运用平面上的喷枪轨迹优化方法进行每片上的轨迹设计，其特征在于依次包括如下步骤：(1)运用试验方法设计一个涂层累积模型；(2)在对曲面进行分片后，以曲面上离散点的涂层厚度与理想涂层厚度的方差为目标函数，优化两个喷涂行程的涂层重叠区域宽度d以及喷枪速度v，实现每一片上的喷枪轨迹的优化；(3)根据喷枪轨迹和片与片之间交界处的位置关系，分平行-平行、平行-垂直、垂直-垂直三种情况进行讨论；当喷枪轨迹垂直于交界线时，采用对轨迹分段的方法计算交界处不同位置的离散点的实际涂层厚度，并以离散点的实际涂层厚度与理想涂层厚度的方差为目标函数，对轨迹与交界线的距离、喷枪各段轨迹上的移动速度等参数进行优化，使整个复杂曲面上都能达到理想的喷涂要求；(4)将喷枪轨迹优化组合问题看成乡村邮递员问题(ORPP)，采用哈密尔顿图形法表示ORPP，用遗传算法进行求解；个体编码中除了包含哈密尔顿图顶点信息的实数编码外，还有表示每片上轨迹方向的二进制编码；在选取适应度函数时，将最小值优化问题转换为最大值优化问题；交叉操作采用顺序交叉和双点交叉相结合的方法，顺序交叉操作中为了能生成性能更加优良的后代，先在种群中随机选取五对个体，再选择其中适应度值最高的一对个体作为父代进行顺序交叉操作；变异操作采用倒位变异和基本变异相结合的方法，实现对问题空间的全局寻优。