基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法及装置与流程

1.本发明涉及人工智能技术领域，具体为基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法及装置。


背景技术：

2.基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化是指利用三维模型对实际被喷涂的对象进行建模，利用仿真模拟对建立好的模型进行喷涂轨迹设计的过程，目的在于减少人力喷涂试错的成本，提升喷涂效率。
3.根据专利申请号为cn113190889b一种曲面图案的机器人转动喷涂系统及喷涂轨迹规划方法。包括工业机器人、机器人控制器、转动喷笔支架、主控制器和至少一套气压喷涂装置。喷涂轨迹的规划步骤为：首先建立相邻轨迹漆膜厚度积累模型，以漆膜厚度极值最小偏差为优化目标获得优化的喷涂轨迹间隔；其次基于曲面图案的数字模型的离线轨迹规划，采用基于stl三角网格数据的分域切片算法，对凹多边形进行分割并按曲率划分区域后，利用区域近似平面及投影最小包容矩形生成初始切面，并对初始切面按优化的轨迹间隔生成一组平行切面，获得与面域的交线轨迹；最后将交线轨迹按喷涂高度向曲面法向偏移获得工具喷涂轨迹，并生成机器人运动程序。此方法能够在离线条件下实现自由曲面上的喷涂图案轨迹的自动规划，并保证漆膜质量，具有方便、高效的特点。
4.上述专利所提出的喷涂装置在对零部件的表面进行喷涂工艺时，不能对喷涂的轨迹进行事先模拟设计，在对不同的零部件表面进行喷涂时，提高了人力喷涂试错的成本，喷涂效率较低。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法及装置，解决了对不同的零部件表面进行喷涂时，提高了人力喷涂试错的成本，喷涂效率较低的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，包括主体，所述主体的顶面设有升降电机，且升降电机的输出端贯穿主体的顶面，所述升降电机的输出端设有升降丝杆，所述主体内设有安装块，且安装块与主体活动连接，且安装块与升降丝杆螺纹连接，所述安装块的表面设有扫描仪，所述主体的表面设有数据处理器和显示屏，且数据处理器分别与扫描仪、显示屏电性连接。
9.优选的，所述主体的内部设有安装架，且安装架与主体活动连接，所述主体的侧面设有输送电机，且输送电机的输出端贯穿主体的侧面，所述输送电机的输出端设有输送丝杆，且输送丝杆与安装架螺纹连接。
10.优选的，所述主体的底面开设有升降腔，所述升降腔内设有液压缸和支撑板，且支
撑板与升降腔活动连接，且液压缸的顶面和底面分别与升降腔、支撑板连接，所述支撑板的底面阵列设有万向轮，且万向轮与支撑板活动连接。
11.优选的，所述升降腔的侧面开设有调节槽，且调节槽贯穿主体侧面，所述液压缸的表面设有调节杆，且调节杆分别与调节槽、液压缸活动连接。
12.优选的，所述主体的内部设有喷涂装置和移动丝杆，且喷涂装置和移动丝杆分别与主体活动连接，且移动丝杆与喷涂装置螺纹连接，所述主体的表面设有移动电机，且移动电机的输出端与移动丝杆的一端连接。
13.优选的，所述安装架的顶面设有活动支架，且活动支架与安装架活动连接，所述安装架的底面设有旋转电机，且旋转电机的输出端与活动支架连接，所述活动支架的侧面设有调节电机，所述活动支架的内侧设有双向丝杆，且双向丝杆的一端与调节电机的输出端连接，所述活动支架的内侧设有夹持板，且夹持板与双向丝杆螺纹连接。
14.优选的，所述主体的侧面设有门体，且门体贯穿主体侧面，且门体与主体活动连接，所述主体的表面开设有观察窗口，且观察窗口贯穿主体的表面，所述数据处理器的顶面设有控制器，且控制器分别与升降电机、喷涂装置、移动电机、输送电机、旋转电机、调节电机电性连接。
15.优选的，所述主体的底面设有缓冲垫，所述缓冲垫采用橡胶热塑而成。
16.基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法，所述方法包括：
17.sp1：夹持定位：将需要喷涂的部件放置在夹持板之间，然后通过调节电机带动双向丝杆转动，调节夹持板之间的距离，对部件进行固定；
18.sp2：旋转扫描：旋转电机带动活动支架在安装架的顶面进行旋转，扫描仪在升降电机和升降丝杆的作用下对转动中的部件进行扫描；
19.sp3:三维建模：扫描仪将扫描的信息传递给数据处理器，然后在显示屏上进行建模与虚拟喷涂；
20.sp4:对比喷涂：输送电机和输送丝杆将部件输送至观察窗口处，然后通过喷涂装置对部件进行物理喷涂。
21.工作原理：打开门体，将需要喷涂的部件放置在夹持板之间，在调节电机的带动下，双向丝杆转动调节夹持板在活动支架内的距离，牢牢将部件进行夹持固定，关上门体后，在旋转电机的带动下，部件在安装架上转动，同时升降电机带动升降丝杆转动使安装块和扫描仪在主体内上下移动，对部件进行全方位扫描，扫描信号通过数据处理器处理后，在显示屏上显示出了需要喷涂部件的三维模型，然后对三维模型进行虚拟喷涂，观察喷涂效果，经过喷涂效果的调节之后，输送电机和输送丝杆带动部件移动到喷涂装置的下方，然后喷涂装置会对部件进行物理喷涂，在移动电机和移动丝杆的作用下，喷涂装置会对旋转的部件进行全面的现实喷涂，通过观察窗口可以实时观察部件的喷涂效果。
22.(三)有益效果
23.本发明提供了基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法及装置。具备以下
24.有益效果：
25.1、本发明通过升降电机和升降丝杆带动扫描仪上下移动，对需要喷涂的部件进行扫描，然后通过数据处理器对扫描的部件进行三维建模，然后在显示屏上对三维模型进行虚拟喷涂，通过喷涂部件与三维模型的虚实叠加，精准定位喷涂部件的三维坐标，这些设计
使需要喷涂的部件在喷涂之前进行了虚拟喷涂，降低了人力喷涂试错的成本，提高了喷涂效率。
26.2、本发明通过输送电机和输送丝杆带动安装架进行移动，安装架顶面的活动支架在对需要喷涂的部件固定之后，可以在主体内进行移动，当需要喷涂的部件经过三维建模后，不用对部件进行拆卸，在输送丝杆的作用下部件直接移动到现实喷涂位置，这些设计避免了部件在三维建模后坐标产生变化，提高了喷涂质量。
27.3、本发明在主体的底面开设有升降腔，升降腔内设有液压缸和支撑板，在液压缸的作用下，支撑板可以在升降腔内上下移动，从而使支撑板底面的万向轮可以从升降腔内收入或探出，这些设计不仅使装置在需要移动时便于移动，而且在装置进行工作时能够定位稳定。
附图说明
28.图1为本发明的轴测图；
29.图2为本发明的正视图；
30.图3为本发明的侧视图；
31.图4为本发明的正面剖视图；
32.图5为本发明的侧面剖视图；
33.图6为本发明的部分结构图；
34.图7为本发明的方法图。
35.其中，1、数据处理器；2、观察窗口；3、主体；4、调节杆；5、显示屏；6、升降电机；7、控制器；8、喷涂装置；9、移动电机；10、输送电机；11、调节槽；12、万向轮；13、支撑板；14、液压缸；15、升降腔；16、缓冲垫；17、门体；18、安装架；19、扫描仪；20、输送丝杆；21、移动丝杆；22、安装块；23、升降丝杆；24、活动支架；25、夹持板；26、旋转电机；27、双向丝杆；28、调节电机。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例一：
38.如图1-6所示，基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，包括主体3，主体3的顶面设有升降电机6，且升降电机6的输出端贯穿主体3的顶面，升降电机6的输出端设有升降丝杆23，主体3内设有安装块22，且安装块22与主体3活动连接，且安装块22与升降丝杆23螺纹连接，安装块22的表面设有扫描仪19，主体3的表面设有数据处理器1和显示屏5，且数据处理器1分别与扫描仪19、显示屏5电性连接，通过升降电机6和升降丝杆23带动扫描仪19上下移动，对需要喷涂的部件进行扫描，然后通过数据处理器1对扫描的部件进行三维建模，然后在显示屏5上对三维模型进行虚拟喷涂，通过喷涂部件与三维模型的虚实叠加，精准定位喷涂部件的三维坐标，这些设计使需要喷涂的部件在喷涂之前进行了虚拟喷涂，降低了人
力喷涂试错的成本，提高了喷涂效率。
39.主体3的内部设有喷涂装置8和移动丝杆21，且喷涂装置8和移动丝杆21分别与主体3活动连接，且移动丝杆21与喷涂装置8螺纹连接，主体3的表面设有移动电机9，且移动电机9的输出端与移动丝杆21的一端连接，通过控制器7的控制可以让喷涂装置8根据部件的形状进行全面喷涂，主体3的侧面设有门体17，且门体17贯穿主体3侧面，且门体17与主体3活动连接，主体3的表面开设有观察窗口2，且观察窗口2贯穿主体3的表面，数据处理器1的顶面设有控制器7，且控制器7分别与升降电机6、喷涂装置8、移动电机9、输送电机10、旋转电机26、调节电机28电性连接，主体3的底面设有缓冲垫16，缓冲垫16采用橡胶热塑而成，使装置工作起来更加稳定。
40.实施例二：
41.如图1-6所示，主体3的内部设有安装架18，且安装架18与主体3活动连接，主体3的侧面设有输送电机10，且输送电机10的输出端贯穿主体3的侧面，输送电机10的输出端设有输送丝杆20，且输送丝杆20与安装架18螺纹连接，通过输送电机10和输送丝杆20带动安装架18进行移动，安装架18顶面的活动支架24在对需要喷涂的部件固定之后，可以在主体3内进行移动，当需要喷涂的部件经过三维建模后，不用对部件进行拆卸，在输送丝杆20的作用下部件直接移动到现实喷涂位置，这些设计避免了部件在三维建模后坐标产生变化，提高了喷涂质量。
42.安装架18的顶面设有活动支架24，且活动支架24与安装架18活动连接，安装架18的底面设有旋转电机26，且旋转电机26的输出端与活动支架24连接，活动支架24的侧面设有调节电机28，活动支架24的内侧设有双向丝杆27，且双向丝杆27的一端与调节电机28的输出端连接，活动支架24的内侧设有夹持板25，且夹持板25与双向丝杆27螺纹连接，双向丝杆27和夹持板25的配合使装置可以对不同形状大小的部件进行喷涂。
43.实施例三：
44.如图1-6所示，主体3的底面开设有升降腔15，升降腔15内设有液压缸14和支撑板13，且支撑板13与升降腔15活动连接，且液压缸14的顶面和底面分别与升降腔15、支撑板13连接，支撑板13的底面阵列设有万向轮12，且万向轮12与支撑板13活动连接，在液压缸14的作用下，支撑板13可以在升降腔15内上下移动，从而使支撑板13底面的万向轮12可以从升降腔15内收入或探出，这些设计不仅使装置在需要移动时便于移动，而且在装置进行工作时能够定位稳定，升降腔15的侧面开设有调节槽11，且调节槽11贯穿主体3侧面，液压缸14的表面设有调节杆4，且调节杆4分别与调节槽11、液压缸14活动连接。
45.实施例四：
46.如图7所示，基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法，方法包括：
47.sp1：夹持定位：将需要喷涂的部件放置在夹持板25之间，然后通过调节电机28带动双向丝杆27转动，调节夹持板25之间的距离，对部件进行固定；
48.sp2：旋转扫描：旋转电机26带动活动支架24在安装架18的顶面进行旋转，扫描仪19在升降电机6和升降丝杆23的作用下对转动中的部件进行扫描；
49.sp3:三维建模：扫描仪19将扫描的信息传递给数据处理器1，然后在显示屏5上进行建模与虚拟喷涂；
50.sp4:对比喷涂：输送电机10和输送丝杆20将部件输送至观察窗口2处，然后通过喷
涂装置8对部件进行物理喷涂。
51.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，包括主体(3)，其特征在于：所述主体(3)的顶面设有升降电机(6)，且升降电机(6)的输出端贯穿主体(3)的顶面，所述升降电机(6)的输出端设有升降丝杆(23)，所述主体(3)内设有安装块(22)，且安装块(22)与主体(3)活动连接，且安装块(22)与升降丝杆(23)螺纹连接，所述安装块(22)的表面设有扫描仪(19)，所述主体(3)的表面设有数据处理器(1)和显示屏(5)，且数据处理器(1)分别与扫描仪(19)、显示屏(5)电性连接。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述主体(3)的内部设有安装架(18)，且安装架(18)与主体(3)活动连接，所述主体(3)的侧面设有输送电机(10)，且输送电机(10)的输出端贯穿主体(3)的侧面，所述输送电机(10)的输出端设有输送丝杆(20)，且输送丝杆(20)与安装架(18)螺纹连接。3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述主体(3)的底面开设有升降腔(15)，所述升降腔(15)内设有液压缸(14)和支撑板(13)，且支撑板(13)与升降腔(15)活动连接，且液压缸(14)的顶面和底面分别与升降腔(15)、支撑板(13)连接，所述支撑板(13)的底面阵列设有万向轮(12)，且万向轮(12)与支撑板(13)活动连接。4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述升降腔(15)的侧面开设有调节槽(11)，且调节槽(11)贯穿主体(3)侧面，所述液压缸(14)的表面设有调节杆(4)，且调节杆(4)分别与调节槽(11)、液压缸(14)活动连接。5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述主体(3)的内部设有喷涂装置(8)和移动丝杆(21)，且喷涂装置(8)和移动丝杆(21)分别与主体(3)活动连接，且移动丝杆(21)与喷涂装置(8)螺纹连接，所述主体(3)的表面设有移动电机(9)，且移动电机(9)的输出端与移动丝杆(21)的一端连接。6.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述安装架(18)的顶面设有活动支架(24)，且活动支架(24)与安装架(18)活动连接，所述安装架(18)的底面设有旋转电机(26)，且旋转电机(26)的输出端与活动支架(24)连接，所述活动支架(24)的侧面设有调节电机(28)，所述活动支架(24)的内侧设有双向丝杆(27)，且双向丝杆(27)的一端与调节电机(28)的输出端连接，所述活动支架(24)的内侧设有夹持板(25)，且夹持板(25)与双向丝杆(27)螺纹连接。7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述主体(3)的侧面设有门体(17)，且门体(17)贯穿主体(3)侧面，且门体(17)与主体(3)活动连接，所述主体(3)的表面开设有观察窗口(2)，且观察窗口(2)贯穿主体(3)的表面，所述数据处理器(1)的顶面设有控制器(7)，且控制器(7)分别与升降电机(6)、喷涂装置(8)、移动电机(9)、输送电机(10)、旋转电机(26)、调节电机(28)电性连接。8.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化装置，其特征在于：所述主体(3)的底面设有缓冲垫(16)，所述缓冲垫(16)采用橡胶热塑而成。9.基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法，其特征在于，所述方法包括：sp1：夹持定位：将需要喷涂的部件放置在夹持板(25)之间，然后通过调节电机(28)带动双向丝杆(27)转动，调节夹持板(25)之间的距离，对部件进行固定；sp2：旋转扫描：旋转电机(26)带动活动支架(24)在安装架(18)的顶面进行旋转，扫描
仪(19)在升降电机(6)和升降丝杆(23)的作用下对转动中的部件进行扫描；sp3:三维建模：扫描仪(19)将扫描的信息传递给数据处理器(1)，然后在显示屏(5)上进行建模与虚拟喷涂；sp4:对比喷涂：输送电机(10)和输送丝杆(20)将部件输送至观察窗口(2)处，然后通过喷涂装置(8)对部件进行物理喷涂。

技术总结
本发明提供基于虚拟现实的喷涂轨迹仿真优化方法及装置，涉及人工智能技术领域，包括主体，主体的顶面设有升降电机，升降电机的输出端设有升降丝杆，主体内设有安装块，且安装块与主体活动连接，且安装块与升降丝杆螺纹连接，安装块的表面设有扫描仪，主体的表面设有数据处理器和显示屏，通过升降电机和升降丝杆带动扫描仪上下移动，对需要喷涂的部件进行扫描，然后通过数据处理器对扫描的部件进行三维建模，然后在显示屏上对三维模型进行虚拟喷涂，通过喷涂部件与三维模型的虚实叠加，精准定位喷涂部件的三维坐标，这些设计使需要喷涂的部件在喷涂之前进行了虚拟喷涂，降低了人力喷涂试错的成本，提高了喷涂效率。提高了喷涂效率。提高了喷涂效率。


技术研发人员：刘河峰 赵云 林钦 张靖 刘雷
受保护的技术使用者：武汉湾流科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/20