[发明专利]一种曲面均匀热喷涂的机器人轨迹规划方法

摘要

一种曲面均匀热喷涂的机器人轨迹规划方法，属于热喷涂技术领域。本发明的技术方案是：针对球面上涂层在法向上的厚度，开展基于球面上涂层均匀分布的研究，构建涂层厚度模型；控制喷枪沿着球面经线作匀变速运动，确定喷枪的旋转角度，控制喷枪依次转过该角度，直至完成整个球面工件表面的热喷涂，以期得到均匀性较好的涂层。本发明不仅局限于球形表面的喷涂，也适用于非完整球面等大曲率曲面工件的热喷涂。本发明提出的喷涂方案降低了成本，对提高作业效率具有重要意义和应用价值。

主权项

1.一种曲面均匀热喷涂的机器人轨迹规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：选择喷涂的球形曲面工件以及喷涂粉末材料；步骤二：基于球体曲面半径建立所要喷涂的球形曲面工件的模型以及球体曲面坐标系，用来描述基体上涂层在法线方向上的厚度；基于热喷涂过程中喷涂粉末在工件表面的沉积具有概率分布的特征，涂层的分布基本都是呈中间厚边缘薄的趋势，采用高斯模型作为经验公式建立涂层厚度的数学模型，并绘制涂层轮廓；步骤三：基于球坐标系中的参数φ，喷枪沿着φ减小的方向作匀加速运动，并以同样的加速度大小沿着φ增大的方向作匀减速运动，即喷枪始终沿着球体曲面的经线进行匀变速的喷涂；步骤四：基于球体曲面的半径以及高斯分布的分布范围，选择能够保证相邻经线上的涂层进行叠加的最大的角度，即单道涂层弧长对应的角度作为喷枪喷涂的旋转角度，完成整个表面的喷涂；步骤五：基于数值分析和计算的方法求解和拟合出该旋转角度下基体法线方向上涂层的厚度以及最终的涂层轮廓；步骤六：以单道涂层弧长对应的角度作为最大喷枪旋转角度，依次减小，重复第四步到第五步，研究不同喷枪旋转角度下的涂层厚度以及涂层轮廓；步骤七：针对不同喷枪旋转角度下得到的涂层轮廓，计算并分析对应的涂层在法线方向上的厚度和涂层的均匀性，基于涂层厚度要求，在实际允许的涂层厚度误差范围内选择喷枪旋转角度的最大值；步骤八：基于上一步得到的最佳的喷枪旋转角度，生成机器人喷涂轨迹，并在虚拟仿真环境中完成喷枪轨迹的仿真，形成喷涂机器人的程序语言；步骤九：根据上述的步骤以及确定的喷涂轨迹，对实物进行热喷涂。