【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于飞机装配方法，尤其涉及一种飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法。
技术介绍
1、随着我国工业向自动化、智能化方向持续发展，工业机器人被广泛应用于汽车和航空制造领域。对于喷涂作业，目前很多制造厂还在使用人工方式，人工喷涂非常依赖施工者的技术经验和状态，很难保证涂层质量；另外，喷涂车间恶劣的空气环境也严重威胁着人体健康。
2、当使用喷涂机器人时，对于复杂曲面的工件，并没有现成的离线编程工具可供使用，很多时候只能依靠人工示教的方式生成喷涂轨迹。人工示教法是指由工人控制机器人末端进行手工喷涂作业，利用示教器记录下喷枪运动的路径，然后再通过示教器以及机器人控制器复现人工喷涂路径的过程。这种方法效率非常低，工件换个位置都需要重新示教，施工精度也低，严重依赖工人喷涂技术和控制机器人技术。另外，工人还需要频繁进入喷涂车间，危害健康。
3、对于大飞机的蒙皮等零件的喷涂，因为蒙皮很薄(2～5mm)，吊装时很容易变形，即使已经按照蒙皮的原始数模进行了离线编程，也会因为蒙皮的变形而导致喷涂轨迹和实际位置产生偏差，影响喷涂质量。
4、另外，通常的离线编程过程，是根据stl数模，用平行于坐标轴的等距平面去切分蒙皮，进而产生喷涂轨迹。但实际上，因为吊装等原因，蒙皮的边缘并不平行于坐标轴，这就造成了喷涂轨迹和蒙皮边缘不平行，影响了喷涂效率和质量(如图1所示)。而且，因为蒙皮是曲面的，用等距平面去切分蒙皮，实际造成了喷涂轨迹实际的间距并不相等，从而影响了喷涂效果(如图2所示)。
技术实现思路>
1、为了克服现有飞机蒙皮喷涂方法和离线编程方法存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种新的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法。
2、术语解释
3、ransac算法：随机采样一致性算法(random sample consenses)，从一组符合模型参数的局内观测点出发，通过迭代估计的方式来拟合数学模型。
4、面轨迹：蒙皮表面的喷涂轨迹。
5、边缘轨迹：蒙皮边缘的喷涂轨迹。
6、蒙皮的包围盒：蒙皮的外接最小长方体，属性包括最小的x值(xmin)，最大的x值(xmax)，最小的y值(ymin)等。
7、具体地，本专利技术提供了一种飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，本方法包括：
8、s1.利用3d激光相机实时拍摄待喷涂的蒙皮，生成点云数据；
9、s2.处理并融合上步生成的点云数据，生成stl数模；
10、s3.基于上步生成的stl数模，离线编程软件通过在蒙皮包围盒的前yz平面内规划基本轨迹点，然后将通过该点向蒙皮发出的x+方向的射线与蒙皮的交点作为实际的轨迹点，自动生成喷涂轨迹。
11、进一步地，本专利技术飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法步骤s3中包括：
12、s31.先将蒙皮上边缘的点拟合为一条直线，并计算该直线的斜率，在后续步骤中利用此斜率调整各轨迹点；
13、s32.在蒙皮包围盒的中间点位置，计算蒙皮面轨迹在包围盒前yz平面的步长标尺，在后续步骤中按照此步长标尺规划各条轨迹；
14、s33.基于蒙皮上边缘拟合直线的斜率和蒙皮包围盒前yz平面的步长标尺，计算生成蒙皮的面轨迹，用于对蒙皮进行面喷涂；
15、s34.基于蒙皮上边缘拟合直线的斜率，计算生成蒙皮的边缘轨迹，用于对蒙皮边缘进行补充喷涂。
16、进一步地，本专利技术飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法步骤s31中求蒙皮上边缘拟合直线斜率的方法如下：
17、s311.在蒙皮包围盒的前yz平面内，从左上角开始先向右，再向下循环取一点，由此点发出x+方向的射线，如果该射线和蒙皮有交点，把交点加入到数组topline中，取到一行交点后，退出循环；
18、s312.去除数组topline的头部和尾部错误的点，得到ymid和zpadding；
19、s313.利用topline中的点通过ransac算法拟合出上边缘的直线，得到它的斜率slope；
20、s314.返回斜率slope；
21、其中：topline表示蒙皮上边缘点的数组，slope表示蒙皮上边缘拟合直线斜率，ymid表示蒙皮上边缘中点的y值，zpadding表示蒙皮包围盒的zmax与上边缘中点的z值的差值。
22、进一步地，本专利技术飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法步骤312中所述的数组topline的头部和尾部错误的点包括在蒙皮左边缘或右边缘上的点。
23、进一步地，本专利技术飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法步骤s313中所述的蒙皮上边缘直线的斜率slope取该斜率的负值。
24、进一步地，本专利技术飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法步骤s32中计算蒙皮面轨迹在包围盒前yz平面的步长标尺的方法如下：
25、s321.在步骤s31中得到蒙皮上边缘中点的ymid值，以及蒙皮包围盒的zmax与上边缘中点z值的差值zpadding；
26、s322.设置x为蒙皮包围盒的xmin，y设置为ymid，z设置为蒙皮包围盒的zmax，x、y保持不变，z每次减1，循环从点(x,y,z)发出x+方向的射线，找到和蒙皮的交点；
27、s323.找到第一个交点(x0,y0,z0)后，z＝z–spacing，从点(x,y,z)再发出x+方向的射线，找到和蒙皮的交点(x2,y2,z2)，然后求点(x0,y0,z0)和点(x2,y2,z2)的距离d；循环z＝z+(d-spacing)/2，再从点(x,y,z)发出x+方向的射线，找到和蒙皮的交点(x2,y2,z2)，继续求点(x0,y0,z0)和点(x2,y2,z2)的距离d，直到d和spacing之差在预设的阈值以内，把d保存到vsteps中，对于第一个d值，需要再加上zpadding；
28、s324.更新(x,y,z)到(x0,y0,z0)中，z＝z–spacing，跳到步骤s323继续循环，直到z超出了蒙皮包围盒的zmin，停止循环；
29、s325.返回vsteps；
30、其中：vsteps表示yz平面的步长标尺，d表示蒙皮上两点间距离，spacing表示预先设置的轨迹间距。
31、进一步地，本专利技术飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法步骤s33中计算生成蒙皮的面轨迹的方法如下：
32、s331.循环计数i＝0，stepz＝蒙皮包围盒的zmax-vsteps[i]，direction＝-1，x＝蒙皮包围盒的xmin；
33、s332.如果direction＝-1，则y从蒙皮包围盒的ymax到ymin以步长-5mm循环，否则y从蒙皮包围盒的ymin到ymax以步长5mm循环，z根据y值和stepz计算，公式如下：
34、if(y<ymid)
35、z＝stepz+(ymid-y)*slope
36、else if(y>ymid)
37、z＝stepz-(y-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S3中包括：
3.根据权利要求2所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S31中求蒙皮上边缘拟合直线斜率的方法如下：
4.根据权利要求3所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S312中所述的数组topline的头部和尾部错误的点包括在蒙皮左边缘或右边缘上的点。
5.根据权利要求3所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S313中所述的蒙皮上边缘直线的斜率slope取该斜率的负值。
6.根据权利要求3所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S32中计算蒙皮面轨迹在包围盒前YZ平面的步长标尺的方法如下：
7.根据权利要求6所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S33中计算生成蒙皮的面轨迹的方法如下：
8.根据权利要求7所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤S34中计算生成蒙皮的边缘轨迹的方法如下：
9.根据权利
...【技术特征摘要】
1.一种飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤s3中包括：
3.根据权利要求2所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤s31中求蒙皮上边缘拟合直线斜率的方法如下：
4.根据权利要求3所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤s312中所述的数组topline的头部和尾部错误的点包括在蒙皮左边缘或右边缘上的点。
5.根据权利要求3所述的飞机蒙皮喷涂轨迹规划方法，其特征在于，步骤s313中所述的蒙皮上边缘直线的斜率slope取该斜率的负值。
【专利技术属性】
技术研发人员：张海宁，李豹，李现华，叶玉玲，
申请(专利权)人：北京神工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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