一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法的制作方法

1.本发明涉及喷涂技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法。


背景技术：

2.传统的人工喷涂，需要工人在严峻、恶劣、有毒的环境中喷涂作业，并且喷涂出来的效果可能会出现喷涂不均匀、质量不达标的情况。喷涂机器人的出现，有效解决了该问题，机器人喷涂具有喷涂均匀、质量好、工作效率高等特点，最早的喷涂机器人主要应用在汽车、飞机、轮船等一些具有复杂曲面零件的喷涂作业中。喷涂机器人的轨迹规划是整个喷涂过程中的核心技术之一，要考虑喷涂过程的重叠区域、喷涂厚度、喷涂的均匀性、喷枪移动的速度、喷枪的姿态及偏差要求等。
3.目前曲面喷涂主要分两个大步骤，一是获取曲面的尺寸信息，根据得到不同的尺寸信息采用不用的规划方法，二是轨迹规划完成后对喷枪的姿态进行规划，其中包括喷枪高度信息、速度、单位时间的喷涂量、喷枪的方向等要求的设置。一般的喷涂机器人设定的喷涂宽度、喷枪高度信息和喷涂量固定不变的方式进行喷涂，喷涂的路径是等间距的，但对曲面宽度不均匀情况，就会出现过喷或欠喷产生的涂层厚度不均匀、增加喷枪的路径等现象。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，通过该算法能够对喷涂的参数进行优化，提高喷涂的效率和均匀度。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其改进之处在于，该算法包括以下步骤：
6.s10、将喷枪模型设置为高斯分布模型，漆膜厚度符合正态函数关系式；
7.s20、采用图示方式将喷枪模型与圆柱面在同一图中展出，喷雾沉积速率模型为抛物线模型；
8.s30、第一次喷涂形成第一道喷涂轨迹，第一道喷涂轨迹绕坐标原点旋转后，得到第二道喷涂轨迹，两道喷涂轨迹的相交点记为p点，求取p点坐标；
9.s40、控制p点处的漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值，或接近第二次喷涂漆膜厚度的最大值，以提高两次喷涂漆膜的均匀性；
10.s50、求解出第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度，并求解出第二道喷涂轨迹的解析式；
11.s60、根据步骤s10至s50，对漆膜厚度的均匀性进行分析。
12.进一步的，步骤s10中，正态函数关系式如下：
[0013][0014]
其中，-3σ＜x＜3σ。
[0015]
进一步的，步骤s20中，喷雾沉积速率模型满足关系式：
[0016]
y＝-ax2+h；
[0017]
其中，a为喷雾喷幅，h为喷枪距离工件的高度，设定圆柱体的半径为r，漆膜厚度值为h-r。
[0018]
进一步的，步骤s20中，所述的a、h通过实际喷涂测定得到。
[0019]
进一步的，在静态喷涂后，在一个喷涂点下，通过测厚仪实测漆膜的厚度，通过pass数据处理软件分析得到漆膜分布模型，得到需要的a、h。
[0020]
进一步的，步骤s30中，所述p点处的漆膜厚度值为(h-r)/2；p点的横坐标、纵坐标满足关系式：
[0021][0022]
同时p点坐标满足抛物线的基本公式，得到以下公式：
[0023][0024]
求得p点坐标为：
[0025][0026]
进一步的，所述步骤s40中，求得p点漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值时，第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度：
[0027][0028]
进一步的，所述步骤s40中，求得p点漆膜厚度接近第二次喷涂漆膜厚度的最大值，第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度：
[0029][0030]
进一步的，所述步骤s50中，根据旋转矩阵求解得到第二道喷涂轨迹的解析式：
[0031]
y cosθ+x sinθ＝-a(x cosθ-y sinθ)2+h。
[0032]
进一步的，所述步骤s60中，通过建立漆膜厚度分析模型，实现对漆膜厚度均匀性的分析。
[0033]
本发明的有益效果是：本发明提供了一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，该算法针对圆柱面喷涂进行了研究，通过该算法能够对喷涂的参数进行优化，提高喷涂的效率和均匀度。
附图说明
[0034]
图1为本发明的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法的流程示意图。
[0035]
图2为本发明中喷枪模型与圆柱面的示意图。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0037]
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
[0038]
参照图1所示，本发明提供了一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，对于曲面喷涂而言，其与平面喷涂存在较大的差异，主要在于曲面影响了漆料沉积分布，喷涂均匀性受到圆柱体的曲率半径、弧度等因素的影响。
[0039]
本实施例中，该算法包括以下的步骤：
[0040]
s10、将喷枪模型设置为高斯分布模型，漆膜厚度符合正态函数关系式；
[0041]
步骤s10中，正态函数关系式如下：
[0042][0043]
其中，-3σ＜x＜3σ；
[0044]
s20、采用图示方式将喷枪模型与圆柱面在同一图中展出，喷雾沉积速率模型为抛物线模型；
[0045]
本实施例中，针对圆柱面喷涂，结合图2所示，即为喷枪模型与圆柱面的示意图。
[0046]
步骤s20中，喷雾沉积速率模型满足关系式：
[0047]
y＝-ax2+h；
[0048]
其中，a为喷雾喷幅，h为喷枪距离工件的高度，设定圆柱体的半径为r，漆膜厚度值为h-r；并且，所述的a、h通过实际喷涂测定得到：在静态喷涂后，在一个喷涂点下，通过测厚仪实测漆膜的厚度，通过pass数据处理软件分析得到漆膜分布模型，得到需要的a、h。
[0049]
s30、第一次喷涂形成第一道喷涂轨迹，第一道喷涂轨迹绕坐标原点旋转后，得到第二道喷涂轨迹，两道喷涂轨迹的相交点记为p点，求取p点坐标；
[0050]
本实施例中，结合图2所示，所述p点处的漆膜厚度值为(h-r)/2；p点的横坐标、纵坐标满足关系式：
[0051][0052]
同时p点坐标满足抛物线的基本公式，得到以下公式：
[0053][0054]
求得p点坐标为：
[0055][0056]
s40、控制p点处的漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值，以提高两次喷涂漆膜的均匀性；步骤s40中，求得p点漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值时，第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度：
[0057][0058]
在另一个实施例中，控制p点处的漆膜厚度接近接近第二次喷涂漆膜厚度的最大值，以提高两次喷涂漆膜的均匀性。
[0059]
s50、求解出第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度，并求解出第二道喷涂轨迹的解析式；
[0060]
所述步骤s50中，根据旋转矩阵求解得到第二道喷涂轨迹的解析式：
[0061]
y cosθ+x sin θ＝-a(x cosθ-y sinθ)2+h。
[0062]
s60、根据步骤s10至s50，对漆膜厚度的均匀性进行分析；
[0063]
所述步骤s60中，通过建立漆膜厚度分析模型，实现对漆膜厚度均匀性的分析。
[0064]
在本实施例中，采用matlab gui平台，结合步骤s10至步骤s50的内容，建立漆膜厚度分析模型，来观测工艺参数与漆膜厚度均匀性之间的问题。针对圆柱面喷涂，其基本思想是：第一道喷涂轨迹与第二道喷涂轨迹均垂直于圆柱件表面，第二道喷涂轨迹不再是由第一道喷涂轨迹垂直于水平偏移一定角度得到，而是将第一道喷涂轨迹绕坐标原点(曲率中心)旋转一定角度得到。根据两道轨迹重叠区域漆膜厚度的分布，来判断喷涂间距与喷涂高度之间的关系。其中喷涂间距为喷涂道之间的距离。
[0065]
基于此，本发明提供了一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，该算法针对圆柱面喷涂进行了研究，通过该算法能够对喷涂的参数进行优化，提高喷涂的效率和均匀度。
[0066]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，该算法包括以下步骤：s10、将喷枪模型设置为高斯分布模型，漆膜厚度符合正态函数关系式；s20、采用图示方式将喷枪模型与圆柱面在同一图中展出，喷雾沉积速率模型为抛物线模型；s30、第一次喷涂形成第一道喷涂轨迹，第一道喷涂轨迹绕坐标原点旋转后，得到第二道喷涂轨迹，两道喷涂轨迹的相交点记为p点，求取p点坐标；s40、控制p点处的漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值，或接近第二次喷涂漆膜厚度的最大值，以提高两次喷涂漆膜的均匀性；s50、求解出第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度，并求解出第二道喷涂轨迹的解析式；s60、根据步骤s10至s50，对漆膜厚度的均匀性进行分析。2.根据权利要求1所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，步骤s10中，正态函数关系式如下：其中，-3σ＜x＜3σ。3.根据权利要求1所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，步骤s20中，喷雾沉积速率模型满足关系式：y＝-ax2+h；其中，a为喷雾喷幅，h为喷枪距离工件的高度，设定圆柱体的半径为r，漆膜厚度值为h-r。4.根据权利要求3所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，步骤s20中，所述的a、h通过实际喷涂测定得到。5.根据权利要求4所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，在静态喷涂后，在一个喷涂点下，通过测厚仪实测漆膜的厚度，通过pass数据处理软件分析得到漆膜分布模型，得到需要的a、h。6.根据权利要求3所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，步骤s30中，所述p点处的漆膜厚度值为(h-r)/2；p点的横坐标、纵坐标满足关系式：同时p点坐标满足抛物线的基本公式，得到以下公式：求得p点坐标为：7.根据权利要求6所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，所述步骤s40中，求得p点漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值时，第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度：
8.根据权利要求6所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，所述步骤s40中，求得p点漆膜厚度接近第二次喷涂漆膜厚度的最大值，第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度：9.根据权利要求7或8所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，所述步骤s50中，根据旋转矩阵求解得到第二道喷涂轨迹的解析式：y cosθ+x sinθ＝-a(x cosθ-y sinθ)2+h。10.根据权利要求9所述的一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，其特征在于，所述步骤s60中，通过建立漆膜厚度分析模型，实现对漆膜厚度均匀性的分析。

技术总结
本发明提供了一种用于圆柱面喷涂的参数优化算法，涉及喷涂技术领域；包括以：S10、将喷枪模型设置为高斯分布模型；S20、采用图示方式将喷枪模型与圆柱面在同一图中展出；S30、第一次喷涂形成第一道喷涂轨迹，第一道喷涂轨迹绕坐标原点旋转后，得到第二道喷涂轨迹，两道喷涂轨迹的相交点记为P点，求取P点坐标；S40、控制P点处的漆膜厚度接近第一次喷涂时漆膜厚度的最大值，或接近第二次喷涂漆膜厚度的最大值；S50、求解出第二道喷涂轨迹与第一道喷涂轨迹之间的旋转偏移角度，并求解出第二道喷涂轨迹的解析式；S60、对漆膜厚度的均匀性进行分析；本发明的有益效果是：能够对喷涂的参数进行优化，提高喷涂的效率和均匀度。提高喷涂的效率和均匀度。提高喷涂的效率和均匀度。


技术研发人员：刘曙 张耀林 高杰 甘霖 赵雅 郑峰 严小霞 郭鹏 陈宇钡
受保护的技术使用者：中建科工集团武汉有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/10/7