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第1章 绪论1

1.1 研究背景和意义1

1.2 国内外喷涂机器人发展现状5

1.2.1 国外喷涂机器人发展现状5

1.2.2 国内喷涂机器人发展现状9

1.3 喷涂机器人轨迹优化与离线编程技术研究概述10

1.3.1 基本知识10

1.3.2 喷涂机器人离线编程系统简介13

1.3.3 国内外研究现状及存在的问题15

1.4 主要研究内容20

第2章 喷涂工件曲面造型方法研究24

2.1 引言24

2.1.1 基于参数曲面的造型方法24

2.1.2 基于CAD模型的曲面造型方法25

2.1.3 基于工件扫描系统的曲面造型方法25

2.2 基于平面片连接图FPAG的曲面造型方法26

2.2.1 三角面连接成平面片的算法27

2.2.2 基于平面片连接图FPAG的合并算法28

2.2.3 应用实例30

2.3 基于点云切片技术的曲面造型方法32

2.3.1 点云切片数据获取33

2.3.2 截面数据处理42

2.3.3 应用实例48

2.4 喷涂工件Bezier曲面造型研究53

2.4.1 预备知识53

2.4.2 喷涂工件Bezier张量积曲面造型方法61

2.4.3 喷涂工件Bezier三角曲面造型方法63

2.4.4 应用举例68

2.5 本章小结73

第3章 喷涂机器人空间路径规划方法研究75

3.1 引言75

3.2 基于分片技术的喷涂机器人空间路径规划76

3.2.1 复杂曲面分片方法77

3.2.2 每一片上进行喷涂路径规划82

3.2.3 应用实例83

3.3 基于点云切片技术的喷涂机器人空间路径规划89

3.3.1 末端执行器位姿数学模型89

3.3.2 喷涂机器人空间路径的获取90

3.3.3 应用实例92

3.4 本章小结95

第4章 平面和规则曲面上的喷涂机器人轨迹优化97

4.1 引言97

4.2 涂层累积速率数学模型的建立97

4.2.1 β分布模型99

4.2.2 无限范围模型100

4.2.3 有限范围模型100

4.3 喷涂机器人轨迹优化问题103

4.3.1 喷涂机器人轨迹优化问题中的约束条件105

4.3.2 沿指定空间路径的喷涂机器人轨迹优化问题106

4.4 喷涂机器人轨迹优化问题的求解技术107

4.5 仿真实验109

4.6 本章小结111

第5章 面向三维实体的喷涂机器人空间轨迹优化研究112

5.1 引言112

5.2 数学模型的建立114

5.3 三维实体分片及每一片上的喷涂轨迹优化115

5.3.1 三维实体分片115

5.3.2 每一片上的轨迹优化116

5.3.3 两片交界处的轨迹优化118

5.3.4 多片交界处的轨迹优化125

5.3.5 实验仿真126

5.4 三维实体上的喷涂轨迹优化组合128

5.4.1 喷涂轨迹优化组合问题的转化与建模128

5.4.2 遗传算法求解TTOI问题130

5.4.3 蚁群算法求解TTOI问题132

5.4.4 粒子群算法求解TTOI问题135

5.5 喷涂实验研究及算法比较137

5.6 本章小结139

第6章 曲面上的喷涂机器人空间轨迹优化研究140

6.1 引言140

6.2 一种简单的曲面上喷涂机器人轨迹优化方法141

6.3 自由曲面上喷涂机器人空间轨迹优化方法145

6.3.1 基于长方体模型法的喷涂机器人空间路径规划146

6.3.2 自由曲面上的喷涂模型150

6.3.3 自由曲面上的喷涂轨迹优化152

6.3.4 仿真实验154

6.3.5 喷涂实验156

6.4 曲面上的静电喷涂机器人轨迹优化157

6.4.1 ESRB喷涂模型的建立159

6.4.2 静电喷涂实验162

6.5 本章小结168

第7章 Bezier曲面上的喷涂机器人轨迹优化170

7.1 引言170

7.2 喷涂机器人最优初始轨迹选择方法171

7.2.1 初始轨迹相对位置确定173

7.2.2 初始轨迹方向选择174

7.3 喷涂机器人空间路径生成方法175

7.3.1 Bezier曲面等距面离散点列计算176

7.3.2 离散点列的连接177

7.4 喷涂机器人轨迹优化181

7.5 应用实例183

7.6 本章小结186

第8章 基于Bezier方法的复杂曲面喷涂机器人轨迹优化187

8.1 引言187

8.2 基于指数平均Bezier曲线的喷涂空间路径生成方法189

8.2.1 指数平均族及其性质189

8.2.2 指数平均Bezier曲线定义与性质193

8.2.3 指数平均Bezier曲线喷涂空间路径生成199

8.3 复杂曲面上喷涂机器人轨迹优化算法201

8.4 喷涂实验204

8.5 本章小结206

第9章 高压静电喷涂机器人轨迹优化研究208

9.1 引言208

9.2 高压静电喷涂中相关数学模型研究209

9.2.1 空气场湍流模型210

9.2.2 静电场模型212

9.2.3 静电喷涂雾滴轨迹模型212

9.2.4 静电旋转喷杯喷涂模型215

9.3 基于T-Bezier曲线的喷涂机器人路径生成217

9.3.1 T-Bezier基的生成217

9.3.2 T-Bezier曲线的几何性质与喷涂机器人路径生成220

9.4 高压静电喷涂模型仿真实验221

9.4.1 网格划分221

9.4.2 空气场221

9.4.3 静电场224

9.5 高压静电喷涂实验224

9.6 本章小结230

第10章 结束语231

10.1 总结231

10.2 以后的研究工作235

参考文献238