大型工件自動(dòng)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(dòng)噴涂作業(yè)為研究背景，對(duì)大型工件自動(dòng)噴涂裝備控制系統(tǒng)開(kāi)展研究。研究工作主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工件曲面重構(gòu)、噴涂軌跡規(guī)劃、軟件系統(tǒng)開(kāi)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(jī)并開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)本文提出的方案和算法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　在方案設(shè)計(jì)中，根據(jù)工件特點(diǎn)和噴涂要求，論述了自動(dòng)噴涂裝備由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)四部分組成。機(jī)械系統(tǒng)主要由框架式噴涂機(jī)器人構(gòu)成，共有五個(gè)自由度，完成

2、了噴涂機(jī)器人的軸設(shè)計(jì)和電機(jī)選型。確定控制系統(tǒng)采用IPC+ACR9000運(yùn)動(dòng)控制器的組成方式，檢測(cè)系統(tǒng)采用卡薩提激光傳感器GT60-120S采集工件表面型值點(diǎn)。
　　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(xì)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(duì)噴涂機(jī)器人進(jìn)行建模，推導(dǎo)出了噴涂機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，然后根據(jù)工件特點(diǎn)采用Z字形噴涂方式，詳細(xì)論述了軌跡規(guī)

3、劃的流程。
　　軟件系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)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(jìn)行開(kāi)發(fā)，使用OpenGL圖形庫(kù)實(shí)現(xiàn)了工件三維可視化，使用SQLite對(duì)工件模型和噴涂參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)。
　　最后，在研制的噴涂裝備縮比原理樣機(jī)上開(kāi)展噴涂工藝研究，通過(guò)定點(diǎn)噴涂獲取了噴斑模型（涂層累計(jì)生長(zhǎng)速率模型），并對(duì)噴涂距離、噴涂速率和噴涂間距三個(gè)噴涂要素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)縮比工件進(jìn)行噴涂，噴涂效果良好，滿足項(xiàng)目要求。