【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及孿生機器，特別是一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法及系統。
技術介紹
1、工業生產過程中，在生產后段工序大多需要對生產件進行上漆噴涂作業，而涂裝質量的好壞直接影響該工件的使用壽命，與此同時由于各種工件工藝參數不同，其所對應的噴涂參數(噴涂流量、噴涂距離等)也不同，為了得到較好的涂裝效果，現階段確定噴涂參數需要經過大量實際生產測試才能將該工件所對應的工藝參數確定下來。
2、在這過程中會造成工件、涂裝等材料的浪費，也需要極大的人工與時間成本去對噴涂后的工件進行檢測，造成生產滯后等問題。本專利技術提出一種利用數字孿生技術對機器人噴涂虛擬仿真構建方法，通過構建數字孿生體，模擬真實噴涂情況，并對工件進行涂裝質量分析，一方面可以減少材料的浪費，另一方面通過虛擬測試獲得精確的噴涂參數，節省時間與人工成本。
3、現有技術下機器人噴涂主要存在以下缺點：
4、(1)噴涂機器人的噴涂路徑點位、速度、加速度等關鍵參數的設定高度依賴于工件的形狀、材質、表面狀態以及所需的涂裝效果。這種高度定制化需求使得調試示教過程變得異常復雜且耗時。工程師不僅需要具備深厚的專業知識，還需通過反復試驗與調整，此外，隨著產品設計的頻繁更新換代，噴涂參數的重新設定與調試工作更是加劇了這一難題，導致調試周期延長，成本上升，且難以快速響應市場變化。
5、(2)在實際生產過程中，由于生產環境、材料特性、設備磨損等多種因素的影響，噴涂參數往往需要進行動態調整與優化。此時需要不斷對真實設備進行現場監控、參數修改與調試，以確保
6、(3)由于噴涂時難易確定噴涂的質量，而且現有的機器人無法反饋噴涂時的影像，只有在噴涂完成后才能得到對應的結果。因此每次調節機器人數據的時候都需要等待噴涂結束后才能進行調節，降低了整體生產效率。
技術實現思路
1、針對上述缺陷，本專利技術的目的在于提出一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法及系統，解決現有技術中對于噴涂參數調試難度大，調試速度慢的問題。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，包括如下步驟：
3、步驟s1：構建被噴涂的工件與機器人的三維模型，其中所述工件的三維模型由三角網格組成；
4、步驟s2：對工件三維模型的三角網格進行網格細化，得到細化后的第一模型；
5、步驟s3：構建出bvh數據結構，通過bvh數據結構對第一模型中的三角網格參數進行存儲；
6、步驟s4：設置噴槍參數以及工件的厚度顏色表，其中所述噴槍參數為噴涂流量與霧錐角；
7、步驟s5：獲取噴嘴噴涂的中心位置：利用bvh數據結構進行噴槍的射線碰撞檢測；
8、工件與噴嘴射線碰撞后，通過射線起點與碰撞點的距離d，計算該次噴涂中每一個三角網格的染色厚度，通過染色厚度以及厚度顏色表對工件的三維模型進行顏色賦予。
9、優選的，所述機器人的三位模型構建方法如下：
10、對機器人的每一個關節進行獨立建模；
11、根據機器人的dh參數構建出機器人的正運動學與負運動學，根據正運動學與負運動學關系對機器人的關節進行裝配，得到成完整的關節運動鏈。
12、優選的，對工件的三維模型進行細化的具體步驟如下：
13、步驟s21：構建出工件三維模型的mesh的半邊數據結構；
14、步驟s22：獲取半邊數據結構中每一條邊的長度，判斷邊長是否大于長度閾值，若大于，則按照長度從大到小將邊存儲待處理合集內；
15、步驟s23：獲取待處理合集內邊的中點，通過所述中點以及該邊的對角更新該邊的半邊數據結構；重復步驟s22～步驟s23，直至待處理合集為空集。
16、優選的，所述步驟s23還包括如下步驟：
17、步驟s231：通過三角網格的頂點坐標以及頂點索引構建出哈希值；
18、步驟s232：通過哈希值判斷在三角網格中是否存在有共同邊，若存在有共同邊，則獲取共同邊的中點，通過所述中點以及該邊的兩側對角更新該邊的半邊數據結構。
19、優選的，所述步驟s3中，bvh數據結構的子節點用于存儲該節點的包圍盒數據，葉子節點存儲三角網格的頂點與索引信息數據。
20、優選的，步驟s5中染色厚度的獲取公式如下：
21、
22、其中d為射線起點與工件的距離，r為噴涂的半徑，q為流量，θ為霧錐角。
23、一種基于數字孿生的機器人噴涂控制系統，使用所述一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，包括建模模塊、細化模塊、存儲模塊、初始化模塊以及仿真噴涂模塊；
24、所述建模模塊用于構建被噴涂的工件與機器人的三維模型，其中所述工件的三維模型由三角網格組成；
25、所述細化模塊用于對工件的三維模型進行細化，得到細化后的第一模型；
26、所述存儲模塊用于構建出bvh數據結構，通過bvh數據結構對第一模型中的三角網格參數進行存儲；
27、所述初始化模塊用于設置噴槍參數以及工件的厚度顏色表，其中所述噴槍參數為噴涂流量與霧錐角；
28、所述仿真噴涂模塊用于獲取噴嘴噴涂的中心位置：利用bvh數據結構進行噴槍的射線碰撞檢測；
29、工件與噴嘴射線碰撞后，通過射線起點與碰撞點的距離d，計算該次噴涂中每一個三角網格的染色厚度，通過染色厚度以及厚度顏色表對工件進行顏色賦予。
30、優選的，所述建模模塊包括關節子模塊以及組合子模塊；
31、所述關節子模塊用于對機器人的每一個關節進行獨立建模；
32、所述組合子模塊用于根據機器人的dh參數構建出機器人的正運動學與負運動學，根據正運動學與負運動學關系對機器人的關節進行裝配，得到成完整的關節運動鏈。
33、優選的，所述細化模塊包括邊長獲取子模塊、判斷子模塊以及循環子模塊；
34、所述邊長獲取子模塊用于構建出工件三維模型的mesh的半邊數據結構；
35、所述判斷子模塊用于獲取半邊數據結構中每一條邊的長度，判斷邊長是否大于長度閾值，若大于，則按照長度從大到小將邊存儲待處理合集內；
36、所述循環子模塊用于獲取待處理合集內邊的中點，通過所述中點以及該邊的對角更新該邊的半邊數據結構；重復調用判斷子模塊以及循環子模塊；直至待處理合集為空集。
37、優選的，所述循環子模塊還包括共邊處理子單元；
38、所述共邊處理子單元用于過三角網格的頂點坐標以及頂點索引構建出哈希值；
39、通過哈希值判斷在三角網格中是否存在有共同邊，若存在有共同邊，則獲取共同邊的中點，通過所述中點以及該邊的兩側對角更新該邊的半邊數據結構。
40、上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點或有益效果：1.通過構建出工件與機器人的三維本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，所述機器人的三位模型構建方法如下：
3.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，對工件的三維模型進行細化的具體步驟如下：
4.根據權利要求3所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，所述步驟S23還包括如下步驟：
5.根據權利要求3所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，所述步驟S3中，BVH數據結構的子節點用于存儲該節點的包圍盒數據，葉子節點存儲三角網格的頂點與索引信息數據。
6.根據權利要求3所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，步驟S5中染色厚度的獲取公式如下：
7.一種基于數字孿生的機器人噴涂控制系統，使用權利要求1～6任一項所述一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，包括建模模塊、細化模塊、存儲模塊、初始化模塊以及仿真噴涂模塊；
8.根據權利要求7所述的一種基
9.根據權利要求7所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制系統，其特征在于，所述細化模塊包括邊長獲取子模塊、判斷子模塊以及循環子模塊；
10.根據權利要求7所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制系統，其特征在于，所述循環子模塊還包括共邊處理子單元；
...【技術特征摘要】
1.一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，所述機器人的三位模型構建方法如下：
3.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，對工件的三維模型進行細化的具體步驟如下：
4.根據權利要求3所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，所述步驟s23還包括如下步驟：
5.根據權利要求3所述的一種基于數字孿生的機器人噴涂控制方法，其特征在于，所述步驟s3中，bvh數據結構的子節點用于存儲該節點的包圍盒數據，葉子節點存儲三角網格的頂點與索引信息數據。
6.根據權利要求3所述的一種基...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉強，林澤楷，趙榮麗，張定，冷杰武，張浩，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：
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