[发明专利]一种燃气轮机部件曲面喷涂轨迹算法

说明书

本发明公开了一种燃气轮机部件曲面喷涂轨迹算法，所述曲面喷涂轨迹算法包括以下步骤：初始分区所有轨迹点的喷枪与部件的距离为最优状态；再通过算法将初始分割的曲面按最优喷涂间距分割成更多的喷涂区域，形成所有的喷涂轨迹点；通过空间插补算法计算出这些轨迹点的坐标以及姿态旋转信息，以确保在轨迹点空间坐标正确，最后机器人通过算法计算出的信息依次行走这些轨迹点，来完成喷涂；喷涂的层与层之间所有轨迹偏移1/2轨迹间距，以保证涂层层与层之间波峰、波谷被更好地覆盖；本发明通过一种燃气轮机部件曲面喷涂轨迹算法，防止机器人与工件碰撞，提高喷涂效率，并不会对部件造成损伤，提高喷涂的质量。

技术领域

本发明属于机器人喷涂领域，具体涉及一种燃气轮机部件曲面喷涂轨迹算法。

背景技术

燃气轮机的部件在非常恶劣条件下工作，它们长期暴露在超高温、蠕变、腐蚀氧化、高周疲劳等环境下，如果没有适当的治疗,零件会很快磨损，在某些情况下，它们在使用中只能持续几秒钟。在零件表面喷涂合适的涂层可以用来显著减少磨损,从而使部件能够在各种恶劣环境下使用更长的时间；喷涂根据涂层在部件上的位置分为扩散涂层和表面涂层，扩散涂层时将涂层渗透到部件内部，而表面涂层是将涂层喷涂到部件的表面以达到防护的作用，本技术主要应用于表面涂层；涂层的厚度是涂层的各项质量参数中比较重要的一项，如果涂层过厚会容易破裂，过薄又无法起到保护的作用；现在一般表面喷涂都是使用喷涂设备搭载6轴关节机器人进行全自动喷涂，机器人自动喷涂不但可以保证作业人员的人身安全，对喷涂后涂层的质量和重复性也有保证。机器人喷涂轨迹的算法就变成喷涂中比较重要的环节，有了合适的算法才能使机器人在不损坏部件的情况下，达到标准的涂层质量；影响涂层质量有两个关键因素喷涂轨迹之间的间距和喷枪与部件表面的间距。喷涂轨迹之间的间距一般在5mm以内为最优，喷枪与部件表面的间距也有固定的最优距离(例如大气等离子喷涂是90-150mm，超音速火焰喷涂是200-280mm)；在对普通平面进行喷涂时，喷涂间距和喷枪与部件的间距都比较好保证，只需要调整好喷枪和部件的间距后对X或者Y方向平移最优的喷涂间距就可以实现。但是当对曲面喷涂，特别是封闭式的复杂曲面喷涂时，以上两个关键因素都不容易保证，所以喷涂后的涂层质量也无法保证，并且很容易发生机器人关节对部件的碰撞事故。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种燃气轮机部件曲面喷涂轨迹算法，使用6轴关节机器人对部件曲面进行喷涂，所述曲面喷涂轨迹算法包括以下步骤：

1)、初始分区：取任意曲面上垂直的竖向截线，在该竖向截线上截取n个点，再每一个点上画取一条横向截线，将每个横向截线分割成m个点，并形成多个区域；

2)、采集分区：将机器人喷枪的喷射点垂直于部件表面，并保持最优距离，采集步骤1中形成分割点的空间坐标信息、姿态旋转四元数信息及所有点的轴配置信息，分别录入不同结构体中并将通过数据转换算法进行校准；

3)、区域分割轨迹点：通过算法对步骤1中的区域进行分割，保证分割份数为偶数个，得到机器人的喷涂轨迹点；

4)、计算机器人最佳行走轨迹点：对轨迹点坐标和姿态旋转信息的空间插补算法，得出机器人最佳行走轨迹；

5)、喷涂：执行喷涂工作；

6)、喷涂优化：每喷涂偶数变时，喷涂层与喷涂层之间进行轨迹偏移。

进一步的，所述步骤1的具体流程如下：初始分区：取任意曲面上垂直的竖向截线，在该截线上取n个点进行编号，该截线被点分割成n-1条线段，保证每条竖向线段接近于平面，再以n个点为起始点延伸n条横向截线，将每根横向截线分别选取m个点，分割成m条线段，保证每条横向线段接近于平面，将曲面公共标记了n*m个点(P11-Pmn)，共形成m*(n-1)个近似平面区域；