喷涂机器人是一种用于喷漆或其他涂料的工业机器人,由于具有喷涂质量高、节省涂料、可以将人工从恶劣的工作环境中解放出来等优点,已经越来越多地应用于汽车喷涂等作业中。本论文主要针对旋杯喷涂模型以及轿车面漆喷涂离线编程技术开展相关的研究工作,主要包括旋杯喷涂模型、车体曲面处理、车体表面漆膜厚度计算及离散参数选择、喷涂轨迹规划等内容。主要工作如下:1.研究了旋杯的工作原理与旋杯的数学模型,基于静态累积速率模型与匀速喷涂厚度模型,设计进行喷涂实验,建立了旋杯的喷涂模型,并利用实验数据预测给定范围内其他工艺参数下的喷涂模型,为自由曲面的漆膜厚度计算以及轨迹规划打下了基础。2.研究了曲面的厚度计算及相关参数的设置方法。研究了参数曲面和网格模型两种曲面造型方式,分析两种造型方式的优劣后,结合两种方式,确定利用参数曲面生成轨迹后,网格模型文件进行厚度计算的方案。之后推导了自由曲面上漆膜厚度的计算公式,为以上参数的选择提供了理论依据,既保证了漆膜厚度仿真的精确性,又节省了计算资源。3.搭建了离线编程漆膜厚度仿真系统。利用CREO生成STL文件、生成并导出轨迹点位姿、仿真计算漆膜厚度。其中的关键是对CREO进行二次开发,批量提取离散点位姿,得到面片文件与喷涂轨迹后,结合漆膜厚度算法,仿真每个面片的漆膜厚度,并以云图的形式直观地显示喷涂效果,再结合喷涂厚度要求与均匀性要求,对喷涂效果进行评价。4.研究了简单面片与复合曲面的轨迹规划,创建了三个典型汽车表面的刷子表。介绍了轨迹的评价指标,指出了轨迹规划的目的是针对目标工件,找到满足喷涂厚度均匀性目标的轨迹,研究了简单面片的轨迹规划方法,首先研究的是简单平面的轨迹规划方法、简单曲面的轨迹规划方法。其次,在简单面片的基础上研究了复合面片的分块轨迹规划方法,以综合各面片转弯次数与交界处均匀度的评价函数确定各面片的喷涂方向、各分块轨迹规划、解决轨迹整合问题。最后创建了刷子表,对车体喷涂中不同路径段采用不同的喷涂工艺参数,以提高喷涂均匀性。