Welcome-球速体育一种基于数字孪生的机器人喷涂控制方法及系统

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　　1、工业生产过程中，在生产后段工序大多需要对生产件进行上漆喷涂作业，而涂装质量的好坏直接影响该工件的使用寿命，与此同时由于各种工件工艺参数不同，其所对应的喷涂参数(喷涂流量、喷涂距离等)也不同，为了得到较好的涂装效果，现阶段确定喷涂参数需要经过大量实际生产测试才能将该工件所对应的工艺参数确定下来。

　　2、在这过程中会造成工件、涂装等材料的浪费，也需要极大的人工与时间成本去对喷涂后的工件进行检测，造成生产滞后等问题。本发明提出一种利用数字孪生技术对机器人喷涂虚拟仿真构建方法，通过构建数字孪生体，模拟真实喷涂情况，并对工件进行涂装质量分析，一方面可以减少材料的浪费，另一方面通过虚拟测试获得精确的喷涂参数，节省时间与人工成本。

　　4、(1)喷涂机器人的喷涂路径点位、速度、加速度等关键参数的设定高度依赖于工件的形状、材质、表面状态以及所需的涂装效果。这种高度定制化需求使得调试示教过程变得异常复杂且耗时。工程师不仅需要具备深厚的专业知识，还需通过反复试验与调整，此外，随着产品设计的频繁更新换代，喷涂参数的重新设定与调试工作更是加剧了这一难题，导致调试周期延长，成本上升，且难以快速响应市场变化。

　　5、(2)在实际生产过程中，由于生产环境、材料特性、设备磨损等多种因素的影响，喷涂参数往往需要进行动态调整与优化。此时需要不断对真实设备进行现场监控、参数修改与调试，以确保涂装质量的稳定。这一过程不仅消耗了大量的人力资源，还增加了停机时间，降低了整体生产效率。

　　6、(3)由于喷涂时难易确定喷涂的质量，而且现有的机器人无法反馈喷涂时的影像，只有在喷涂完成后才能得到对应的结果。因此每次调节机器人数据的时候都需要等待喷涂结束后才能进行调节，降低了整体生产效率。

　　1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于数字孪生的机器人喷涂控制方法及系统，解决现有技术中对于喷涂参数调试难度大，调试速度慢的问题。

　　2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种基于数字孪生的机器人喷涂控制方法，包括如下步骤：

　　3、步骤s1：构建被喷涂的工件与机器人的三维模型，其中所述工件的三维模型由三角网格组成；

　　4、步骤s2：对工件三维模型的三角网格进行网格细化，得到细化后的第一模型；

　　5、步骤s3：构建出bvh数据结构，通过bvh数据结构对第一模型中的三角网格参数进行存储；

　　6、步骤s4：设置喷枪参数以及工件的厚度颜色表，其中所述喷枪参数为喷涂流量与雾锥角；

　　7、步骤s5：获取喷嘴喷涂的中心位置：利用bvh数据结构进行喷枪的射线、工件与喷嘴射线碰撞后，通过射线起点与碰撞点的距离d，计算该次喷涂中每一个三角网格的染色厚度，通过染色厚度以及厚度颜色表对工件的三维模型进行颜色赋予。

　　11、根据机器人的dh参数构建出机器人的正运动学与负运动学，根据正运动学与负运动学关系对机器人的关节进行装配，得到成完整的关节运动链。

　　14、步骤s22：获取半边数据结构中每一条边的长度，判断边长是否大于长度阈值，若大于，则按照长度从大到小将边存储待处理合集内；

　　15、步骤s23：获取待处理合集内边的中点，通过所述中点以及该边的对角更新该边的半边数据结构；重复步骤s22～步骤s23，直至待处理合集为空集。

　　18、步骤s232：通过哈希值判断在三角网格中是否存在有共同边，若存在有共同边，则获取共同边的中点，通过所述中点以及该边的两侧对角更新该边的半边数据结构。

　　19、优选的，所述步骤s3中，bvh数据结构的子节点用于存储该节点的包围盒数据，叶子节点存储三角网格的顶点与索引信息数据。

　　22、其中d为射线起点与工件的距离，r为喷涂的半径，q为流量，θ为雾锥角。

　　23、一种基于数字孪生的机器人喷涂控制系统，使用所述一种基于数字孪生的机器人喷涂控制方法，包括建模模块、细化模块、存储模块、初始化模块以及仿线、所述建模模块用于构建被喷涂的工件与机器人的三维模型，其中所述工件的三维模型由三角网格组成；

　　26、所述存储模块用于构建出bvh数据结构，通过bvh数据结构对第一模型中的三角网格参数进行存储；

　　27、所述初始化模块用于设置喷枪参数以及工件的厚度颜色表，其中所述喷枪参数为喷涂流量与雾锥角；

　　28、所述仿真喷涂模块用于获取喷嘴喷涂的中心位置：利用bvh数据结构进行喷枪的射线、工件与喷嘴射线碰撞后，通过射线起点与碰撞点的距离d，计算该次喷涂中每一个三角网格的染色厚度，通过染色厚度以及厚度颜色表对工件进行颜色赋予。

　　32、所述组合子模块用于根据机器人的dh参数构建出机器人的正运动学与负运动学，根据正运动学与负运动学关系对机器人的关节进行装配，得到成完整的关节运动链。

　　33、优选的，所述细化模块包括边长获取子模块、判断子模块以及循环子模块；

　　34、所述边长获取子模块用于构建出工件三维模型的mesh的半边数据结构；

　　35、所述判断子模块用于获取半边数据结构中每一条边的长度，判断边长是否大于长度阈值，若大于，则按照长度从大到小将边存储待处理合集内；

　　36、所述循环子模块用于获取待处理合集内边的中点，通过所述中点以及该边的对角更新该边的半边数据结构；重复调用判断子模块以及循环子模块；直至待处理合集为空集。

　　38、所述共边处理子单元用于过三角网格的顶点坐标以及顶点索引构建出哈希值；

　　39、通过哈希值判断在三角网格中是否存在有共同边，若存在有共同边，则获取共同边的中点，通过所述中点以及该边的两侧对角更新该边的半边数据结构。

　　40、上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：1.通过构建出工件与机器人的三维模型，封装机器人参数，同时具有精确的点位坐标，可以更好更简便的对机器人姿态及参数的调整。解决了喷涂机器人调试难度大的问题。

　　41、2.能够精准对工件三维模型进行着色。以实现喷涂的可视化，用户可以根据着色后的三维模型判断喷涂是否符合自身的要求，当不符合要求时，可以通过不断调节喷枪参数，使得喷涂结果符合自身需求，提高了调试的效率。