基于OpenGL的喷涂机器人喷枪轨迹优化仿真.pdf

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1、第8期机械设计与制造2010年8月MachineryDesign&Manufacture155文苹编号：1001—3997(2010)08—0155—02基于OpenGL的喷涂机器人喷枪轨迹优化仿真术胡裕渊赵德安姬伟李发忠(江苏大学电气信息工程学院，镇江212013)SimulationoftooltrajectoryoptimizationforpaintingrobotsbasedonOpenGLHUYu-yuan，ZHAODe—an，JIWei，LIFa—zhong(SchoolofElectricalandInformationEngineering，JiangsuUnive

2、rsity，Zhenjiang212013，China)【摘要】针对喷涂机器人喷枪轨迹优化研究中，采用数值仿真方法，数据复杂造成可视化分析涂层分布难度较大的问题。通过对涂层累积速率数学模型和喷枪轨迹设计的基本理论分析，在VisualC++6．0程序界面中利用OpenGL，实现图形化显示喷枪沿某一指定路径喷涂时工件表面的涂层覆盖情况，并以不同色彩的方式显示出油漆的空间分布，取得了良好的实验效果。关键词：喷涂机器人；优化；OpenGL【Abstract】Complexdataresultedinvisuallyanalysingdistributionoflmdifficultdueto

3、adoptingnumericalsimulation．Accordingtoanalyzethebasictheoryformathematicalmodeloftherateoffilmaccu—mulationandplanningoftooltrajectory，simulationoftrajectoryoptimizationforpaintingrobotsisre—searched．OverlayoffilmonthesuEfaceisgraphicallydisplayedbasedonOpenGLinVisualc++progra／Ttinterfacewhent

4、oolispaintingaroundthedesignatedspatialpath．Diferentcoloursexpressspatialdistri—butionofpaint．Exprimentisperformedwel1．KeywOrds：Paintingrobots；Optimization；OpenGL中图分类号：TH16。TP24文献标识码：A1引言())=1一／3-1,0r(1)喷涂机器人喷枪轨迹优化是喷涂机器人离线编程中的关键式中：R一喷枪在平面上形成的圆形喷涂区域的半径；技术，国内外许多学者围绕此问题进行了研究。目前，以平面和规r—表面某一点离喷枪中心投影

5、点的距离；则曲面为作业对象的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法已逐渐成熟。—最大涂层累积速率与参数口和涂料流Q有关，且Ol=对于有凹凸结构的复杂曲面，其曲率连续变化无法进行分片喷盟涂，成为了目前研究的难点。在这些研究中采用数值仿真方法，"rrR数据复杂造成可视化分析涂层分布情况难度较大。但随着计算机定义工件表面s上一点s(h(x，Y))在时间段[0，明内所软、硬件技术的飞速发展，计算机仿真技术开始从数值仿真向可获得的漆膜厚度表达式为：，r视化仿真的趋势发展。本世纪初，由于汽车、航天、造船等工业领n())=J。(a(),st)(2)域对喷涂技术提出更高的要求，这使得可视化仿真技术在喷枪则整个工

6、件表面上获得的油漆总量表达式为：轨迹优化的研究中越来越重要。OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面，适用(。(f))=fofs(a(t)，s)d(3)于广泛的计算机环境。因此，本文利用OpenGL绘图函数将可视工件表面上漆膜平均厚度函数为：化技术运用到【：件表面的涂层覆盖情况研究中，图形化显示喷枪沿某一指定路径喷涂时的喷涂效果，以不同色彩的方式显示出油(。())=()(。())(4)漆的空间分布，并进行了仿真实验。其中A=I—ds为工件表面的面积2数学模型的建立与喷枪轨迹设计从而工件表面漆膜厚度方差函数V(o())为：定义工件表面的函数表达式为：5={(，y，)Iz=h(

7、，Y)，(，s(。(t))=0J(。(￡)，s)一(。(￡)))(5)Y)D}，喷枪的方向为：o()=[，J(t)o(t)]，其中P()=[P()P(t)p(￡)]，表示喷枪的位置，o(t)=Eo()Oy(f)Oz()表示其方喷枪轨迹设计问题就是要寻找一条喷枪的空间轨迹a(t)，使向。假定喷枪喷出的油漆在空中形成一锥状物，可根据工件表得喷枪沿此轨迹进行喷涂作业时上式所表示的漆膜厚度方差最面形状与喷枪的位置和方向两者的关系来获得涂层累积速率数小，这就可以通过