面向复杂自由曲面的机器人喷涂轨迹规划

发布时间：2023-04-01 15:31

　　喷涂技术广泛应用在汽车制造、家具等领域,使用机器人代替人工进行喷涂可以显著的提升喷涂效率。实现适应性强、高效的喷涂轨迹规划是机器人喷涂技术中的重点和难点,由于喷涂轨迹规划后可以重复使用,故目前喷涂机器人主要应用于同种喷涂物品数量大的大规模生产环境,并使用人工操纵机器人示教的方式以获取轨迹,但该轨迹规划方法效率低,不能适应喷涂物品批量小、种类多的小规模生产环境,且喷涂质量完全依赖于人的经验,对人工的需求高,另外喷涂示教现场的有害物质对人的危害也不可忽视。本文针对以上问题,研究了针对复杂自由曲面的自动轨迹规划和离线示教相结合的离线轨迹规划技术。为实现离线轨迹规划,本文首先研究了模型预处理与曲面分割技术,通过对实际获取的点云模型进行噪点去除、信息提取、曲面分割,获取利于轨迹规划的模型,为轨迹规划做了准备。自动轨迹规划部分,通过使用一系列平面与模型求交线的切片法获取轨迹点,并对轨迹点排序、截断、喷涂方向设定以获取原始轨迹。此外提出算法实现了对模型边缘的原始轨迹的提取。获取原始轨迹后,提出了使用多项式拟合与样条插值相结合的方法获取光滑、指定间隔的轨迹点。在此基础上以直角坐标喷涂机器人的结构为例,...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 喷涂轨迹规划国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 模型预处理与曲面分割技术研究
    2.1 引言
    2.2 数字化三维模型简介
        2.2.1 点云模型
        2.2.2 三角网格模型
    2.3 模型预处理技术
        2.3.1 模型稀疏
        2.3.2 模型信息获取
        2.3.3 离群点去除
        2.3.4 点云模型单层化
        2.3.5 点云模型光滑
        2.3.6 点云模型三角化
    2.4 曲面分割技术
第3章 自由曲面喷涂轨迹规划技术研究
    3.1 引言
    3.2 切片法生成喷涂轨迹
        3.2.1 切片与模型交点的求取
        3.2.2 轨迹排序
        3.2.3 轨迹截断
        3.2.4 模型边缘轨迹获取
    3.3 轨迹的光滑与插值
        3.3.1 样条插值法
        3.3.2 多项式拟合法
        3.3.3 综合法
    3.4 轨迹点对应机器人姿态解算
        3.4.1 喷涂机器人硬件结构
        3.4.2 机器人姿态解算
    3.5 机器人奇异点的处理
        3.5.1 欧拉角介绍
        3.5.2 喷涂机器人的奇异点
        3.5.3 喷涂机器人的奇异点解决方案
第4章 喷涂机器人离线轨迹规划软件系统构建
    4.1 引言
    4.2 整体架构
    4.3 系统模块组成
        4.3.1 输入模块
        4.3.2 曲面分割模块
        4.3.3 轨迹生成模块
        4.3.4 轨迹显示与修改模块
        4.3.5 模型显示模块
第5章 轨迹喷涂效果仿真与实验
    5.1 引言
    5.2 机器人运动仿真
    5.3 喷涂效果仿真
        5.3.1 基于平面喷涂实验的仿真方法
        5.3.2 基于等参数线的仿真方法
        5.3.3 两种仿真方法的关系
    5.4 喷涂实验测试
结论
参考文献
致谢



本文编号：3777394