面向复杂曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化

根据试验数据推导出平面上的涂层累积速率二次函数后,对复杂曲面进行分片,在每一片上进行喷枪轨迹优化.为保证曲面上涂层厚度的均匀性,按照两片交界处喷枪路径的位置关系分三种情况讨论涂层厚度的计算方法和喷枪轨迹优化问题,并采用最速下降法和模式搜索法进行求解.通过计算机仿真验证了数学模型和优化算法的可行性,证明出当喷枪路径平行于两片的交界线时工件表面的涂层均

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第2 8卷第 5期20 0 7年 9月

江苏大学学报 (自然科学版)Junlo i gu U i ri ( aua S i c dt n ora fJ n s nv s y N trl c neE io ) a e t e i

Vo . 8 N . 12 o 5 Sp e .2 0 07

面向复杂曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化赵德安，陈伟汤养 ,( .京航空航天大学自动化学院， 1南江苏南京 20 1 2江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江 2 2 1 3江苏大学理学院 10 6; . 1 03; .江苏镇江 22 1 ) 10 3

摘要：据试验数据推导出平面上的涂层累积速率二次函数后，复杂曲面进行分片，每一片上根对在进行喷枪轨迹优化 .为保证曲面上涂层厚度的均匀性，照两片交界处喷枪路径的位置关系分三种按

情况讨论涂层厚度的计算方法和喷枪轨迹优化问题，采用最速下降法和模式搜索法进行求解.并通过计算机仿真验证了数学模型和优化算法的可行性，明出当喷枪路径平行于两片的交界线时工证件表面的涂层均匀性最佳 .

关键词：复杂曲面；喷涂机器人；迹优化；涂层厚度；曲面分片轨 中图分类号： P 4 T 2文献标志码：A 文章编号： 6 1— 7 5 2 0 ) 5—0 2 0 17 77 (07 0 4 5— 5

T aetr pi z t n o o oi s r yp it gfr rjco yo t ai fr b t p a ani mi o c n oc m pe u v d s ra e o lx c r e u f c sZHAO . n’ De a CHEN i We,T ANG a g Yn

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( . oeeo uo ai nier g aj gU iesyo eoat sadA t nuis aj g J ns 10 6 hn; .col f 1 C l g f tm t nE g e n,N ni nvri fA rn ui n s oat,N ni, i gu2 0 1,C ia 2 Sh o o l A o n i n t c r c n aE e tc l n noma o n ie r g i g uU i ri, h nin, i g u2 2 1, hn; . a u y o S in e J n s nvri, l r a a dI f ci r t nE g e n,J n s nv s t Z ej g Ja s 1 0

3 C ia 3 F c l f c c, i g u U ie t i n i a e y a n t e a s y Z e j n, in s 1 0 3 hn ) h ni g Ja gu2 2 1,C ia a

A b t ac: Afe h mae i l e o iin ae u c in i r v d d c o dng t t e e p rm e d t sr t t rte tra d p sto r t f n to s p o i e a c r i o h x e i nt aa, a

cm lxc re uf ei dvdd it svrl ac e n r etr o t i t nfr ahp t sp r o pe uv ds r c iie n e ea p t sa dt jc y pi z i o c a h i e— a s o h a o m ao e c f r e I r e o s t f h tra n f r t e u r me t o m d. n o d rt ai y t e ma e ilu io miy r q ie n s,o t iain ag rt m s o h h e i- s pi z to l o h ft e t r e d f m i

frn ae r eeo e nert tet jc r so eit scigae fw a h s h t— ee t ssa d vlpdt it a a t e nt e et rao opt e.T es e c e o g eh re o i h n r n t c ep s e c ntag rt m nd pat r e r h m eh d a e a o td t p i z h r me e . Th e u t f e td s e lo h a te n s a c t o r d p e o o tmie t e pa a t r i s e rs l o s sm u ainsha e s o h tt e mo e n h o lp a n ng ag rt m r e sbl . I i o e h tt e i lto v h wn t a h d la d t e to ln i lo h a e fa i e t spr v d t a h i mae a h c n s sq ie u io n t e i t re tn r awh n t e p i un p t sa e p r l lt h n tr lt ik e s i u t n fr o h n e s ci g a e e h antg a h r a al ot e i— i m e tre t n l . e s ci i o n

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Ke r s cmpe uvdsr c s rb t pa anig t jc r ot i t n ywod: o l c re uf e; o o csr p it; r ety pi z i; x a i y n a o m aom aei lt ik s tra h c ne s;pa t i n s f c ri o ura e t

喷涂机器人喷枪轨迹生成与优化是喷涂机器人离线编程法中的关键技术，内外许多学者围绕此国问题进行了研究 .目前，以平面或规则曲面为作业对象的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法已逐渐成熟，并得到了试验论证 .有关如何在自由曲面上进但

行喷枪轨迹优化的研究，始于本世纪初，则主要源于

汽车、天、船等工业领域对该项技术的需求.航造文献[ 6研究了复杂曲面上的喷枪空间路径自动 4—]生成方法，但并未涉及到喷枪轨迹优化问题，无法达

到较高要求的喷涂效果 .文献[提出了简单的自 7]

收稿 1: 0 7一O 3期 2 0 1—1 6

基金项目：江苏省高新技术研究项目( G 0 6 2 ) B 20 0 3作者简介：赵德安( 9 6一)男， 15,江苏常州人，教授，士生导师( aho j,d, n,博 d za@useu c )主要从事机器人控制和计算机控制技术研究陈伟 (9 1一)男， 18,江苏镇江人，士研究生( waga ao,o c )主要从事机器人控制技术研究，硕 ctny@yhocn, n,

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