大型复杂自由曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化研究

被引量 : 52次 | 上传用户:SURE181709394
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文针对大型复杂自由曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化研究存在的问题,分别从喷枪模型的建模及其应用、大曲率特征自由曲面的喷涂分片规划、自然二次曲面上喷涂轨迹优化及复杂曲面上喷枪轨迹组合优化等角度对问题进行了系统的研究。研究并在一定程度上解决了目前面向复杂自由曲面喷涂机器人喷枪轨迹优化研究中,从喷枪3D模型的建立、提高大曲率特征自由曲面涂层均匀度和提高复杂曲面喷枪轨迹组合优化时喷涂效果的关键技术和算法。文章阐述了面向喷涂机器人离线编程系统的主要结构和技术路线,提出了喷涂机器人喷枪轨迹优化模块为本文研究的重点。在喷枪模型的建模及其应用中,基于一组喷釉实验数据,对喷枪模型的建模方法及其在平面喷枪轨迹优化中的应用进行了论述。运用二次样条曲线描述平面上涂料的生长情况,并建立了单位时间内平面和圆弧面上的涂层厚度表达式。分析了平面相对于圆弧面上涂层厚度不一致的原因,并给出了涂层厚度一致性优化方法。由于该类喷枪模型在喷枪轨迹优化时的复杂性,运用最小二乘曲线拟合的方法将复杂涂层厚度模型拟合成表达式较为简单的β分布模型以提高其实用性,给出了拟合算法,并将该模型运用到了平面喷枪轨迹优化研究中。在大曲率特征自由曲面喷涂分片规划中,研究了大曲率特征自由曲面分片造型方法和喷枪轨迹生成方法。首先,结合喷涂半径和几何拓扑分片法,给出了提取曲面中大曲率特征曲面的方法;然后,针对大曲率曲面组曲面,提出了运用最小二乘曲线曲面拟合的方法对大曲率组曲面进行拟合造型,生成面片面积较大,形状较匀整的自然二次曲面,提出了运用修正的Gauss-Newton法对非线性最小二乘问题进行求解,并给出了大曲率组曲面造型算法和整个复杂自由曲面的分片规划算法;最后,提出了运用自然二次曲面上的母线规划其上喷枪轨迹的方法。在面向自然二次曲面的喷涂轨迹优化中,研究了提高自然二次曲面上涂层均匀度的喷涂轨迹优化方法。基于一种前人已有的喷枪模型,运用面积几何放大定理建立了自然二次曲面上的喷枪3D模型,基于该3D模型在指定的喷枪路径上建立了自然二次曲面上喷枪轨迹参数优化目标函数,并运用黄金分割法和可行方向法对特定的优化问题进行求解。基于PA-PA原则,提出了先优化喷涂半径变化范围,后优化喷枪轨迹参数的方法对不同组合面片交界处的喷枪轨迹进行优化,并建立了不同组合面片交界处的喷枪轨迹参数优化目标函数,并运用乘子法对该类优化问题进行求解。在复杂曲面喷枪轨迹组合优化中,重点研究了提高整个复杂曲面上涂层均匀度和涂料利用率的方法。首先,针对喷枪路径规划方式和面片几何形状对喷涂效果的影响,提出了优化两种喷枪路径规划方式的全局路径规划算法。其次,针对影响涂层质量的面片之间的涂层分布干涉问题,运用直接修正轨迹间距法、修正喷枪喷射高度法和两者相结合的方法对交界线平行和近似平行时的涂层分布干涉问题进行论述,分别给出了优化目标函数,并运用非线性整数优化的蚁群算法对问题进行求解。再次,针对影响喷涂效果三要素中的涂料利用率问题,建立了喷涂路径规划时的涂料利用率近似表达式,在满足涂层质量要求的前提下,结合路径分段计算喷枪路径拐角处的涂层厚度法和扫描搜索算法优化了涂料利用率的影响因素,达到提高涂料利用率的目的。最后,基于优化喷涂效率和涂料利用率的矛盾,给出了最佳喷涂效果的评价函数。本文对主要的设计方案进行了仿真研究。仿真结果表明,本文提出的数学模型以及各种喷枪轨迹优化方法均可以获得良好的效果。
其他文献
<正>教学过程一、激情导入1.小朋友,在拼音王国里我们已经认识了很多拼音宝宝,他们可喜欢我们班小朋友了,还夸我们班小朋友记性特好!现在有些宝宝急着想出来与大家打招呼呢。
<正>重庆市近年来大力开展"稻鳅双千工程"的相关工作,泥鳅养殖备受瞩目。泥鳅养殖业中苗种培育是提高产量和增加经济效益至关重要的一环。一、苗种培育技术路线及流程重庆市
本文通过对我国普通高中学生批判性思维倾向现状的调查分析,结合各种教学方法以找到在高中物理教学中培养学生批判性思维的途径和方法。这样的教学方法将会对培养学生批判性
<正>虎斑乌贼俗称墨鱼,是亚热带和热带海区的头足类,在我国主要分布于南海。随着虎斑乌贼育苗技术获得突破,这一生长快、食性广、养殖周期短(4个月)、抗病力强、养殖效益高的
由于受内、外部因素的影响,多波束测深数据中包容了多种类型的测量误差,直接影响着深度测量的精度,影响较大时,可能导致地形的畸变。为此,必须对测深数据进行滤波处理,获得能够真实
石化废水排放量大、污染物成分复杂,对环境的危害较大。采用三维荧光光谱扫描技术分析了某大型石化企业综合污水处理厂各处理单元(水解酸化+ A/O+接触氧化工艺)进出水的荧光光谱特
用十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)对X分子筛改性,考察改性分子筛对水中铬酸盐的吸附平衡及吸附动力学。采用XRD和FT-IR对样品进行表征,结果表明改性后HTAB—X分子筛在保持原有结构和
本文所指的静电纺羊毛角蛋白/PVA纳米纤维,是用以还原法—C法溶解的羊毛角蛋白原溶液(利用还原法—C法溶解、过滤后得到的混合溶液,以下称原溶液)为原料,与适量的PVA或NaCl相混
大量研究证实,绿肥是保持和提高土壤肥力和质量的有效措施之一,虽然已有绿肥对土壤微生物影响的相关研究报道,但由于所用方法和技术所限,相关研究既不系统也不深入,特别是绿
<正>阅读作为语文教学的重点,也是语文试卷的重要组成部分。阅读试题命制的优劣是衡量试卷优劣的最具有分量的指标,也是衡量命题者理念、思想与水平的重要指标。这不仅仅在于