大型工件自動噴涂裝備控制技術(shù)研究.pdf

1、本文以航天大型工件隔熱層自動噴涂作業(yè)為研究背景，對大型工件自動噴涂裝備控制系統(tǒng)開展研究。研究工作主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計、工件曲面重構(gòu)、噴涂軌跡規(guī)劃、軟件系統(tǒng)開發(fā)和噴涂工藝研究等。在研究基礎(chǔ)上研制了一套噴涂裝備縮比原理樣機并開展相關(guān)實驗對本文提出的方案和算法進行驗證。
　　在方案設(shè)計中，根據(jù)工件特點和噴涂要求，論述了自動噴涂裝備由機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)四部分組成。機械系統(tǒng)主要由框架式噴涂機器人構(gòu)成，共有五個自由度，完成

2、了噴涂機器人的軸設(shè)計和電機選型。確定控制系統(tǒng)采用IPC+ACR9000運動控制器的組成方式，檢測系統(tǒng)采用卡薩提激光傳感器GT60-120S采集工件表面型值點。
　　在工件曲面重構(gòu)中，介紹了NURBS樣條曲線的相關(guān)基礎(chǔ)，詳細研究了NURBS曲線曲面插值算法，并給出了工件曲面重構(gòu)的步驟。
　　在噴涂軌跡規(guī)劃中，采用D-H法對噴涂機器人進行建模，推導(dǎo)出了噴涂機器人正逆運動學(xué)方程，然后根據(jù)工件特點采用Z字形噴涂方式，詳細論述了軌跡規(guī)

3、劃的流程。
　　軟件系統(tǒng)由運動控制、曲面重構(gòu)、噴涂作業(yè)、三維顯示、厚度分析等五部分組成，采用Qt進行開發(fā)，使用OpenGL圖形庫實現(xiàn)了工件三維可視化，使用SQLite對工件模型和噴涂參數(shù)進行存儲。
　　最后，在研制的噴涂裝備縮比原理樣機上開展噴涂工藝研究，通過定點噴涂獲取了噴斑模型（涂層累計生長速率模型），并對噴涂距離、噴涂速率和噴涂間距三個噴涂要素進行實驗，在此基礎(chǔ)上對縮比工件進行噴涂，噴涂效果良好，滿足項目要求。