一种玩具模型表面喷涂系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种玩具模型表面喷涂系统及方法，方法包括：初始化喷涂系统；当未存储有待喷涂模型对应的喷涂路径时，获取并预处理模型的三维模型数据；构建针对喷涂轨迹间距和喷枪在轨迹上的移动速率的优化问题，并求解得到最优的喷涂路径；确定喷涂路径后，获取模型的三维图像，通过异尺度配准算法和手眼转换矩阵将喷涂路径配准至实际喷涂位置，执行喷涂；当前模型完成喷涂时，若下一待喷涂模型的类型出现变化，则进行对应的路径规划；反之，根据上一喷涂路径执行喷涂。本申请自适应地根据模型的类型或者姿态进行路径规划，精确地将喷涂路径配准到实际喷涂位置，减小喷涂路径的误差，降低了生产成本且提高了喷涂效率，实现精确喷涂。涂。涂。

【技术实现步骤摘要】
一种玩具模型表面喷涂系统及方法


[0001]本专利技术涉及喷涂控制
，特别涉及一种玩具模型表面喷涂系统及方法。

技术介绍

[0002]喷涂上色是常见的玩具模型表面加工工艺，目前的玩具模型的喷涂工艺主要分为人工喷涂、往复式自动化喷涂和智能化喷涂三种方式。其中，人工喷涂方式是一种较为落后的喷涂方式，其对喷涂工人的技术和经验要求较高，产量较小，喷涂质量参差不齐，涂料的利用率较低，存在人工、耗材成本过高等问题。而往复式喷涂方式通过技术人员编程实现往复式喷涂，在对某种模型进行喷涂前，需要技术人员先进行设备调试。如果更换喷涂的玩具模型，需要再次调试，对技术人员的调试经验要求也比较高。这样的喷涂方式不适合个性化定制的小批量生产。
[0003]不同于人工喷涂方式和往复式喷涂方式，智能化喷涂方式结合、往复式机械结构、机器视觉以及智能算法的智能设备实现喷涂工作。它能够解决自动化喷涂中对于复杂工件喷涂的问题，也能自动进行路径规划并进行精细化喷涂，解决对人工的依赖等问题。然而，目前的智能化喷涂机器人技术发展较慢，并未被广泛应用，且其存在如下缺陷：（1）在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玩具模型表面喷涂系统，其特征在于，包括：喷涂箱体和控制器终端，所述喷涂箱体的内部安装有六轴机械臂、转台组件和相机模组，所述六轴机械臂的末端设置有自动喷枪；所述转台组件包括第一喷涂平台、第二喷涂平台、转轴以及与所述转轴连接的步进电机，所述第一喷涂平台和所述第二喷涂平台用于放置玩具模型，所述第一喷涂平台和所述第二喷涂平台均与所述转轴连接，所述步进电机用于控制转轴180
°
旋转；所述第一喷涂平台与所述第二喷涂平台呈轴对称分布，所述喷涂箱体的侧面设置有开口，所述第一喷涂平台或所述第二喷涂平台中的任一个通过所述开口伸出至所述喷涂箱体外，所述相机模组设置在所述喷涂平台的正上方，所述控制器终端分别与六轴机械臂、相机模组和步进电机连接；所述控制器终端用于控制所述相机模组采集待喷涂玩具模型的三维图像，获取待喷涂玩具模型的喷涂路径，根据三维图像转换喷涂路径的坐标系，得到实际喷涂路径，根据实际喷涂路径控制六轴机械臂执行喷涂工作，以及控制所述步进电机的工作。2.根据权利要求1所述的一种玩具模型表面喷涂系统，其特征在于，还包括：相机保护装置，所述相机保护装置包括装置箱体以及与所述装置箱体连接的箱门，所述箱门的四边安装有密封圈，所述装置箱体上与所述箱门相对的一面设置有穿线孔；所述装置箱体的内部安装有子步进电机、丝杠导轨、连接板和反拉液压杠，所述丝杠导轨上安装有滑台，所述滑台与所述丝杠导轨滑动连接，所述步进电机与所述滑台连接，所述滑台的一侧连接所述连接板，所述滑台的另一侧连接所述反拉液压杠的一端，所述反拉液压杠的另一端连接所述箱门，所述相机模组固定于所述连接板上。3.一种玩具模型表面喷涂方法，应用于如权利要求1至2任一项所述的玩具模型表面喷涂系统，其特征在于,包括如下步骤：S100，初始化所述喷涂系统，待喷涂玩具模型被送入至喷涂箱体内；S200，判断系统的数据库是否存储有所述待喷涂玩具模型的喷涂路径；如果否则转至S300；如果是，获取存储于数据库的所述待喷涂玩具模型的喷涂路径，并转至S500；S300，获取所述待喷涂玩具模型的三维模型数据并对其进行预处理，得到点云块数据；S400，根据所述点云块数据，建立喷枪喷涂累积速率模型和喷涂涂层累积厚度模型，利用所述速率模型和所述厚度模型，确定针对喷涂轨迹间距和喷枪在轨迹上的移动速率的优化问题，当所述优化问题存在最优解时，得到最优的喷涂轨迹间距和喷涂移动速率，进而构成所述待喷涂玩具模型的喷涂路径；S500，采集所述待喷涂玩具模型的三维图像，通过异尺度点云配准算法将所述喷涂路径的尺度和位姿配准为所述三维图像的尺度和位姿，之后通过手眼转换矩阵转换所述喷涂路径的位姿，得到实际喷涂路径并根据此路径执行喷涂工作；其中，所述手眼转换矩阵通过初始化后的机械臂和相机模组计算得到；S600，当当前的玩具模型完成喷涂时，下一个待喷涂玩具模型被送入喷涂箱体内，判断当前待喷涂玩具模型的类型与上一个喷涂的玩具模型的类型是否一致；如果是，则返回S500；如果否，则返回S200。4.根据权利要求3所述的一种玩具模型表面喷涂方法，其特征在于，对所述三维模型数据进行预处理，得到点云块数据的步骤包括：点云化所述三维模型数据，得到所述待喷涂玩具模型上的点云数据；
对所述点云数据进行分块处理，得到若干点云块初始数据；通过主成分分析处理所述点云块初始数据，输出点云块数据。5.根据权利要求4所述的一种玩具模型表面喷涂方法，其特征在于，所述对所述点云数据进行分块处理，得到若干点云块初始数据，包括：定义所述点云数据中的每一个点都有对应的所在三角网格的法向量，且定义模型喷涂要求的厚度为，最大喷涂厚度误差为，实际喷涂涂层最大厚度为，最小厚度为，曲面上任一点的厚度为，曲面法向量与曲面投影平面的法向量最大偏角为，其中，则确定所述法向量最大偏角的范围公式为：；任意指定所述点云数据中的某一点为当前点云块的初始点，通过KD
‑
Tree计算所述初始点周围的N个最邻近点的法向量与所述初始点的法向量的夹角；判断所述夹角是否小于所述法向量最大偏角；如果是，则将所述最邻近点并入所述初始点所在的点云块；如果否，则将所述最邻近点作为另一点云块的初始点，并返回上一步骤；当所述点云数据中的所有点均并入有对应的点云块时，得到所述若干点云块初始数据。6.根据权利要求3所述的一种玩具模型表面喷涂方法，其特征在于，所述建立喷枪喷涂累积速率模型和喷涂涂层累积厚度模型，利用所述速率模型和所述厚度模型，确定针对喷涂轨迹间距和喷枪在轨迹上的移动速率的优化问题，包括：定义所述点云块数据为平面和所述喷枪在所述平面上形成的喷炬为圆形；通过Goodman方法计算所述平面上的喷涂涂层累积速率，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡泽民，陈栩聪，林祥麒，宁为博，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：