基于曲面分割的喷漆轨迹规划方法研究.pdf

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1、硕士学位论文基于曲面分割的喷漆轨迹规划方法研究RESEARCHONSPRAYPAINTINGTRAJECTORYPLANNINGMETHODBASEDONSURFACESEGMENTATION孙义东哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP242.2学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于曲面分割的喷漆轨迹规划方法研究硕士研究生：孙义东导师：费中阳副教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TP242.2U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSPRAYPAINTINGTRAJECTORYPLANNINGMETHODBASEDONSURFACESEGMENTATIONCandidate：SunYidongSupervisor：AssociateProf.FeiZhongyangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringNonspeci

3、alist：ControlEngineeringAffiliation：SchoolofAeronauticsDateofDefense：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要喷漆机器人轨迹规划是机器人实现自动喷涂的重要研究内容。以具体的汽车保险杠喷涂为例，目前用到的轨迹规划方法是对保险杠点云模型进行整体规划，由于保险杠表面模型并不是规则的曲面，对模型曲面直接使用切片法进行轨迹

4、求解，往往得到的轨迹点的法向不具有规律性，需要对轨迹点的法线方向进行拟合，有时还需要进行人工调整，后期处理比较麻烦，耗时较长。针对这种情况，本文提出了基于曲面分割的喷漆轨迹规划方法，主要研究内容如下：1.对于复杂曲面，通过区域分割法将其分割成若干比较平滑的面片，根据形状将这些面片组合成较大的面片，对每个大面片单独拟合成规则曲面；根据喷枪的椭圆双模型，对平面、柱面和球面等曲面上一点喷涂厚度进行了分析，得到了这些曲面上的喷涂累积模型。2.根据规则曲面上的喷涂累积模型，给出了各规则曲面上的喷漆的可行路径，在

5、喷枪以不变的高度和恒定速度进行喷涂时，使实际喷涂厚度与期望喷涂厚度之间的误差最小，并以此为目标进行优化，根据速度与喷涂累积厚度的关系，可以把速度表示为轨迹间距的函数，把两个变量简化成一个变量，使优化问题更方便求解，计算出各规则曲面上的相邻轨迹间距和喷涂速度。3.针对复杂曲面片之间连续相接的情况，将交界处的面片轨迹关系根据轨迹方向与交界线的位置关系分为三种情况，并对这三种情况的交界处轨迹进行了讨论；对于面片之间存在缝隙的情况，通过在交界线两侧面片留取一定的空间，并将交界处的缝隙拟合成一个平面，以计算出的交

6、界处点在平面上的投影作为轨迹点，得到交界缝隙处的喷涂轨迹。4.对于汽车保险杠实际喷涂，运用区域生长算法把保险杠模型分为4个面片，并将其拟合成相应的规则曲面，之后对拟合后的面片进行了轨迹规划，并对交界处的轨迹进行了求解，最终得到了保险杠模型的喷涂轨迹，以及对应的喷涂速度，完成了对汽车保险杠的轨迹规划，验证了本文所提方法的有效性。关键词：喷漆机器人；保险杠；曲面分割；曲面拟合；轨迹规划-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThetrajectoryplanningofspraypainting

7、robotisanimportantresearchcontentofrobotautomaticspraying.Takingtheautomobilebumpersprayingasanexample,thetrajectoryplanningmethodscurrentlyusedisoverallplanningforbumperpointcloudmodels.Thenormaldirectionofthetrackpointsarenotregularwhichareobtainedbyus

8、ingtheslicingmethoddirectly,becausethesurfacemodelofthebumperisnotaregularcurvedsurface.Thenormaldirectionoftrackpointsshouldbefitted,andsometimesmanualadjustmentisneeded.Laterprocessingismoretroublesomeandtime-consuming.A