專利名稱：一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)，特別是一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器 人綜合控制系統(tǒng)。本發(fā)明還包括該系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual reality，VR)，又稱靈境技術(shù)，是一種由計(jì)算機(jī)和電子技 術(shù)創(chuàng)造的新世界，用戶能與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)空間進(jìn)行直觀的、感性的、自然的交互。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近年來在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注的技術(shù)，三維建模技術(shù)是虛擬 現(xiàn)實(shí)中最重要的技術(shù)領(lǐng)域，是整個虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)；隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛 擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將成為極具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的研究方向之一， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是新一代人機(jī)交互系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，用戶通過計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個虛擬仿 真環(huán)境，既可節(jié)省大量的建造物理仿真環(huán)境的經(jīng)費(fèi)，也可以方便地修正仿真環(huán)境的物理參 數(shù)。OpenGL是近幾年發(fā)展起來的一個性能卓越的三維圖形標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于硬件的軟件接 口，當(dāng)前，Microsoft公司開發(fā)的面向?qū)ο蟮腣C++6. 0中已經(jīng)集成OpenGL圖形標(biāo)準(zhǔn)，再加上 OpenGL具有編程建模、容易實(shí)現(xiàn)高度清晰感的實(shí)時三維仿真等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被廣泛應(yīng)用與機(jī) 器人的設(shè)計(jì)和運(yùn)動仿真中。雖然此類虛擬仿真系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)，但還存在諸多的不足，如采用VB+VRML開發(fā)的 仿真模型僅僅具有單調(diào)的顏色和簡單的反光特性；三維模型瀏覽需借助于外部已有的瀏覽 器，而外部的瀏覽器需要單獨(dú)安裝，這使得整個系統(tǒng)的移植性不強(qiáng)；VC+VRML系統(tǒng)交互方式 單一，拆裝、機(jī)構(gòu)運(yùn)動只能被動的進(jìn)行動畫瀏覽；運(yùn)用Java語言建立機(jī)器人仿真平臺并進(jìn) 行內(nèi)部數(shù)據(jù)處理，由VRML建立機(jī)器人仿真模型的系統(tǒng)，對用戶計(jì)算機(jī)要求性能比較高，通 過廣域網(wǎng)訪問時，下載大量數(shù)據(jù)耗時比較多。綜上所述，開發(fā)一種功能完善、通用性好、交互性強(qiáng)的虛擬仿真系統(tǒng)具有實(shí)際的生產(chǎn)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系統(tǒng)的目的在于提供了一種功能完善、交互性好、實(shí)用性強(qiáng)的基于虛擬現(xiàn) 實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)。本發(fā)明包括如下技術(shù)特征一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系 統(tǒng)，其特征在于包括虛擬環(huán)境操作平臺、機(jī)器人控制器和噴涂機(jī)器人；所述機(jī)器人控制器 與噴涂機(jī)器人連接；所述虛擬環(huán)境控制器與機(jī)器人控制器連接；所述虛擬環(huán)境控制器包括模型數(shù)據(jù)輸入模塊、通信與接口模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、噴槍 軌跡生成模塊、機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊、噴涂過程動態(tài)仿真模塊、分析顯示噴涂結(jié)果模 塊、機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫和作業(yè)指令生成模塊；
所述模型數(shù)據(jù)輸入模塊與通信與接口模塊連接，所述通信與接口模塊與數(shù)據(jù)庫模 塊連接，所述數(shù)據(jù)庫模塊與噴槍軌跡生成模塊連接，所述噴槍軌跡生成模塊與機(jī)器人運(yùn)動 軌跡生成模塊連接，所述機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊與噴涂過程動態(tài)仿真模塊連接，所述噴 涂過程動態(tài)仿真模塊與分析顯示噴涂結(jié)果模塊連接，所述分析顯示噴涂結(jié)果模塊與機(jī)器人 運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫連接，所述機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫與作業(yè)指令生成模塊連接，所述作業(yè)指 令生成模塊與通信與接口模塊連接，并通過機(jī)器人控制器對噴涂機(jī)器人進(jìn)行控制。進(jìn)一步的，還包括噴涂設(shè)置模塊，所述噴涂設(shè)置模塊分別與數(shù)據(jù)庫模塊、噴槍軌跡 生成模塊、噴涂過程動態(tài)仿真模塊、分析顯示噴涂結(jié)果模塊、通信與接口模塊和機(jī)器人運(yùn)動 軌跡數(shù)據(jù)庫模塊連接。模型數(shù)據(jù)輸入模塊的輸入數(shù)據(jù)包括噴涂工件CAD數(shù)據(jù)機(jī)器人模型CAD數(shù)據(jù)和掃描 得到的噴涂工件數(shù)據(jù)及其人模型數(shù)據(jù)。本發(fā)明另外一個目的還在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合 控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括如下步驟第一步驟搭建作業(yè)環(huán)境；采用VC++6. 0構(gòu)建系統(tǒng)平臺和相關(guān)界面，利用OpenGL圖形庫來實(shí)現(xiàn)噴涂機(jī)器人噴 涂過程的動態(tài)虛擬仿真； 第二步驟噴涂機(jī)器人三維建模與顯示；機(jī)器人三維模型包括機(jī)器人的幾何實(shí)體模型和運(yùn)動學(xué)模型；第三步驟噴涂工件的三維建模與顯示；采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理對噴涂工件進(jìn)行造型，并將造型后的CAD數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù) 庫，系統(tǒng)還可以通過格式轉(zhuǎn)換讀取其他CAD軟件存儲的工件CAD數(shù)據(jù)或通過掃描直接獲得 噴涂工件的三維CAD數(shù)據(jù)；第四步驟噴涂過程的動態(tài)虛擬仿真；系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)和噴槍軌跡進(jìn)行可視化仿真，用戶通過三維仿真平臺實(shí) 時觀察噴涂過程，查看噴涂結(jié)果，如果噴涂過程中，機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，噴涂效果滿足要求，則 將生成的機(jī)器人運(yùn)動軌跡相關(guān)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，否則，用戶可以調(diào)整噴槍參數(shù)，選擇插值方 法，重新進(jìn)行虛擬仿真，直到獲得滿意噴涂效果的機(jī)器人運(yùn)動軌跡為止；通過人機(jī)交互界面 的控制菜單，用戶可以通查看仿真過程中機(jī)器人的各關(guān)節(jié)位置、速度、加速度的實(shí)時曲線和 噴涂時間、漆膜厚度方差等測評噴涂效果好壞的參數(shù)，用戶通過人機(jī)交互界面觀察噴涂過 程中是否發(fā)生機(jī)器人碰撞工件；第五步驟機(jī)器人編程結(jié)果下載；用戶將滿足噴涂效果的機(jī)器人編程結(jié)果，通過通信與接口模塊將機(jī)器人傳輸給機(jī) 器人控制器控制噴涂機(jī)器人。本發(fā)明系統(tǒng)提供了一種嶄新的人機(jī)交互環(huán)境，通過系統(tǒng)的虛擬仿真，完成整個噴 涂過程的預(yù)演；用戶通過在系統(tǒng)上的虛擬操作，可以實(shí)時觀察噴涂作業(yè)的整個過程，分析噴 涂效果，從而選擇滿足噴涂效果的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)，不僅縮短了機(jī)器人程序的開發(fā)周期，更 提高了系統(tǒng)的噴涂精度，是一種經(jīng)濟(jì)效益高，易被用戶接受的平臺。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示本發(fā)明為一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系 統(tǒng)，其特征在于包括虛擬環(huán)境操作平臺、機(jī)器人控制器和噴涂機(jī)器人；所述機(jī)器人控制器 與噴涂機(jī)器人連接；所述虛擬環(huán)境控制器與機(jī)器人控制器連接；用戶在給定一個噴涂任務(wù)命令前，先將此命令發(fā)送給虛擬仿真系統(tǒng)，通過虛擬仿 真，完成噴涂過程的預(yù)演，在仿真過程中，用戶可以觀察虛擬仿真系統(tǒng)的噴涂結(jié)果，如果噴 涂機(jī)器人運(yùn)行過程平穩(wěn)且噴涂效果達(dá)到要求，即將滿足此要求的機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)存儲 并將相應(yīng)的機(jī)器人文件傳輸給實(shí)際操作系統(tǒng)的噴涂機(jī)器人控制器，否則，用戶可以通過控 制菜單，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，選擇不同的插值方法重新進(jìn)行噴涂機(jī)器人的動態(tài)仿真，最終生成一 條滿足噴涂效果的最優(yōu)機(jī)器人運(yùn)動軌跡，存儲相關(guān)數(shù)據(jù)并將相應(yīng)的機(jī)器人可識別作業(yè)指令 文件傳輸給實(shí)際操作系統(tǒng)的機(jī)器人控制器；所述虛擬環(huán)境控制器包括模型數(shù)據(jù)輸入模塊1、通信與接口模塊2、數(shù)據(jù)庫模塊3、 噴槍軌跡生成模塊4、機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊5、噴涂過程動態(tài)仿真模塊6、分析顯示噴涂 結(jié)果模塊7、機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫8和作業(yè)指令生成模塊9 ；所述模型數(shù)據(jù)輸入模塊1與通信與接口模塊2連接，所述通信與接口模塊2與數(shù) 據(jù)庫模塊3連接，所述數(shù)據(jù)庫模塊3與噴槍軌跡生成模塊4連接，所述噴槍軌跡生成模塊4 與機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊5連接，所述機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊5與噴涂過程動態(tài)仿真 模塊6連接，所述噴涂過程動態(tài)仿真模塊6與分析顯示噴涂結(jié)果模塊7連接，所述分析顯示 噴涂結(jié)果模塊7與機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫8連接，所述機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫8與作業(yè)指 令生成模塊9連接，所述作業(yè)指令生成模塊9與通信與接口模塊2連接，并通過機(jī)器人控制 器對噴涂機(jī)器人進(jìn)行控制。系統(tǒng)還包括噴涂設(shè)置模塊10，所述噴涂設(shè)置模塊10分別與數(shù)據(jù)庫模塊3、噴槍軌 跡生成模塊4、噴涂過程動態(tài)仿真模塊6、分析顯示噴涂結(jié)果模塊7、通信與接口模塊2和機(jī) 器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫模塊8連接。其中，模型數(shù)據(jù)輸入模塊1的輸入數(shù)據(jù)包括噴涂工件CAD數(shù)據(jù)機(jī)器人模型CAD數(shù) 據(jù)和掃描得到的噴涂工件數(shù)據(jù)及其人模型數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的方法是以三維建模技術(shù)、可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn) 實(shí)技術(shù)為核心，以VC++6. 0和OpenGL圖形庫為實(shí)現(xiàn)工具，結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動學(xué)動力學(xué)原理，建 立了一個六自由度噴涂機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)，其構(gòu)思如下為了使用戶能夠?qū)崟r地觀察到六自由度噴涂機(jī)器人的噴涂過程，把軟件分為控制 菜單和圖像顯示兩部分，控制菜單用于控制和輸出，圖像顯示部分用于顯示圖像。在控制菜單中，包括數(shù)據(jù)庫管理、噴涂設(shè)置、關(guān)節(jié)軌跡實(shí)時顯示、代碼生成及遠(yuǎn)程 通訊等，用戶通過控制菜單可以控制機(jī)器人的噴涂動作、設(shè)置噴涂參數(shù)、選擇機(jī)器人模型及 不同的插值方法等，用戶還可以通過控制菜單實(shí)時查看機(jī)器人關(guān)節(jié)變量曲線，噴涂時間等。在圖像顯示部分，包括噴涂空間的三維模型顯示、噴涂機(jī)器人三維動態(tài)顯示、噴涂工件三維模型、噴涂過程中機(jī)器人運(yùn)行情況顯示及噴涂效果顯示等，為了使整個虛擬場景更加 “真實(shí)”，圖像顯示部分還加入了光照、視點(diǎn)等要素，用戶通過圖像顯示部分可以實(shí)時觀察噴涂過 程，檢查機(jī)器人碰撞工件等情況，從而判斷機(jī)器人運(yùn)行過程是否平穩(wěn)、噴涂效果是否滿意。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案，其具體步驟如下第一步驟搭建作業(yè)環(huán)境。虛擬作業(yè)環(huán)境主要由一個六自由度的噴涂機(jī)器人和被噴涂工件組成，為了使整個 虛擬場景更加“真實(shí)”，虛擬場景中還加入了工作平臺、環(huán)境背景等要素，本發(fā)明系統(tǒng)采用 VC++6. 0構(gòu)建系統(tǒng)平臺和相關(guān)界面，利用OpenGL圖形庫來實(shí)現(xiàn)噴涂機(jī)器人噴涂過程的動態(tài) 虛擬仿真；第二步驟噴涂機(jī)器人三維建模與顯示。噴涂機(jī)器人三維建模是整個虛擬仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵，機(jī)器人三維模型包括機(jī)器人的 幾何實(shí)體模型和運(yùn)動學(xué)模型；獲得機(jī)器人模型通常有三種方式內(nèi)置建模、從模型庫導(dǎo)入、 以及從其它應(yīng)用程序文件轉(zhuǎn)換；幾何實(shí)體建模，是將實(shí)際機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的方法在計(jì)算機(jī)上描 繪出來，即建立噴涂機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的幾何實(shí)體模型，還可以通過調(diào)用OpenGL圖形庫中的 二次曲面和多邊形鑲嵌工具來實(shí)現(xiàn)；運(yùn)動學(xué)建模，即建立在機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正問題基礎(chǔ)上的， 包括確定各個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角的運(yùn)動范圍、關(guān)節(jié)點(diǎn)位置在機(jī)器人坐標(biāo)系中的描述及其在世界坐標(biāo) 系中的描述，根據(jù)機(jī)器人的D-H參數(shù)構(gòu)造機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型，可以使機(jī)器人模型按實(shí)際 機(jī)器人的運(yùn)動規(guī)律移動，并正確反映機(jī)器人的實(shí)際位置坐標(biāo)；第三步驟噴涂工件的三維建模與顯示。采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理對噴涂工件進(jìn)行造型，并將造型后的CAD數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù) 庫，系統(tǒng)還可以通過格式轉(zhuǎn)換讀取其他CAD軟件中存儲的工件CAD數(shù)據(jù)或通過掃描直接獲 得，噴涂工件的三維CAD數(shù)據(jù)噴涂工件的三維模型主要包括工件形狀及幾何參數(shù)，其中幾 何參數(shù)包括空間位置、尺寸大小、傾斜角度等。第四步驟噴涂過程的動態(tài)虛擬仿真。系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)和機(jī)器人運(yùn)動軌跡進(jìn)行可視化仿真，用戶通過本發(fā)明系 統(tǒng)可以實(shí)時觀察噴涂過程，查看噴涂結(jié)果，如果噴涂過程中，機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，噴涂效果滿 足要求，則將生成的機(jī)器人運(yùn)動軌跡相關(guān)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，否則，用戶可以調(diào)整噴槍參數(shù)， 選擇插值方法，重新進(jìn)行虛擬仿真，直到獲得滿意噴涂效果的機(jī)器人運(yùn)動軌跡為止；通過人 機(jī)交互界面的控制菜單，用戶可以查看仿真過程中機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度的實(shí) 時曲線和噴涂時間、漆膜厚度方差等測評噴涂效果好壞的參數(shù)，用戶也可以通過人機(jī)交互 界面觀察噴涂過程中是否發(fā)生機(jī)器人碰撞工件。第五步驟機(jī)器人編程結(jié)果下載。該系統(tǒng)的目的就是通過在計(jì)算機(jī)上完成噴涂過程的預(yù)演，將滿足噴涂效果的機(jī)器 人驅(qū)動程序及相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給實(shí)際操作系統(tǒng)的機(jī)器人控制柜，因此，必須通過通信接口將 機(jī)器人編程結(jié)果下載到實(shí)際機(jī)器人控制柜中；一般的通信方式有兩種一種是將編程結(jié)果 轉(zhuǎn)換成機(jī)器人可識別的作業(yè)指令文件，傳遞給機(jī)器人控制柜，直接驅(qū)動機(jī)器人；一種是直接 把相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給機(jī)器人控制柜，最終驅(qū)動機(jī)器人，傳遞給機(jī)器人控制柜的數(shù)據(jù)必須保證 機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)行，噴涂效果達(dá)標(biāo)。
相對于傳統(tǒng)的噴涂機(jī)器人編程系統(tǒng)，本發(fā)明的突出特點(diǎn)是精確、可靠，該系統(tǒng)通過 虛擬仿真，完成實(shí)際噴涂過程的預(yù)演，用戶可直觀的查看噴涂機(jī)器人噴涂過程的相關(guān)信息， 實(shí)現(xiàn)對噴涂過程的可視化動態(tài)仿真，通過虛擬仿真，用戶可以直接分析噴涂效果，不斷調(diào)整 參數(shù)，選擇滿足噴涂效果的最優(yōu)機(jī)器人運(yùn)動軌跡，最大限度的減少了機(jī)器人的在線調(diào)試時 間，不但縮短了機(jī)器人程序開發(fā)周期，更提高了系統(tǒng)的噴涂精度；相對于現(xiàn)有噴涂機(jī)器人 的編程系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是功能完善，由于本發(fā)明系統(tǒng)提供了多種機(jī)器人模型， 用戶在虛擬仿真過程中，可以直接調(diào)用所需機(jī)器人模型，無需重新編程，對同一種型號的機(jī) 器人又提供了不同的軌跡規(guī)劃方法和插值方法，用戶可以通過系統(tǒng)的虛擬仿真，對各種軌 跡規(guī)劃方法和插值方法所產(chǎn)生的噴涂結(jié)果、機(jī)器人運(yùn)動情況、能量消耗及噴涂時間進(jìn)行對 比；本發(fā)明系統(tǒng)的另一個重要優(yōu)點(diǎn)是交互性好、真實(shí)感強(qiáng)，該系統(tǒng)通過編程將復(fù)雜的噴涂作 業(yè)信息轉(zhuǎn)換為直觀的、以圖形圖像顯示的、隨時間和空間變化的仿真過程，通過虛擬仿真， 完成整個噴涂過程的預(yù)演，用戶可以直接獲得噴涂機(jī)器人的靜態(tài)和動態(tài)特性及噴涂效果信 息，用戶還可以通過控制菜單管理機(jī)器人動作，交互修改相關(guān)參數(shù)，并實(shí)時觀察噴涂結(jié)果。
權(quán)利要求
一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)，其特征在于包括虛擬環(huán)境操作平臺、機(jī)器人控制器和噴涂機(jī)器人；所述機(jī)器人控制器與噴涂機(jī)器人連接；所述虛擬環(huán)境控制器與機(jī)器人控制器連接；所述虛擬環(huán)境控制器包括模型數(shù)據(jù)輸入模塊(1)、通信與接口模塊(2)、數(shù)據(jù)庫模塊(3)、噴槍軌跡生成模塊(4)、機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊(5)、噴涂過程動態(tài)仿真模塊(6)、分析顯示噴涂結(jié)果模塊(7)、機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫(8)和作業(yè)指令生成模塊(9)；所述模型數(shù)據(jù)輸入模塊(1)與通信與接口模塊(2)連接，所述通信與接口模塊(2)與數(shù)據(jù)庫模塊(3)連接，所述數(shù)據(jù)庫模塊(3)與噴槍軌跡生成模塊(4)連接，所述噴槍軌跡生成模塊(4)與機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊(5)連接，所述機(jī)器人運(yùn)動軌跡生成模塊(5)與噴涂過程動態(tài)仿真模塊(6)連接，所述噴涂過程動態(tài)仿真模塊(6)與分析顯示噴涂結(jié)果模塊(7)連接，所述分析顯示噴涂結(jié)果模塊(7)與機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫(8)連接，所述機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫(8)與作業(yè)指令生成模塊(9)連接，所述作業(yè)指令生成模塊(9)與通信與接口模塊(2)連接，并通過機(jī)器人控制器對噴涂機(jī)器人進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)，其特征 在于還包括噴涂設(shè)置模塊(10)，所述噴涂設(shè)置模塊(10)分別與數(shù)據(jù)庫模塊(3)、噴槍軌 跡生成模塊(4)、噴涂過程動態(tài)仿真模塊(6)、分析顯示噴涂結(jié)果模塊(7)、通信與接口模塊 (2)和機(jī)器人運(yùn)動軌跡數(shù)據(jù)庫模塊(8)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)，其特征 在于模型數(shù)據(jù)輸入模塊(1)的輸入數(shù)據(jù)包括噴涂工件CAD數(shù)據(jù)機(jī)器人模型CAD數(shù)據(jù)和掃 描得到的噴涂工件數(shù)據(jù)及其人模型數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)的控制 方法，其特征在于包括如下步驟第一步驟搭建作業(yè)環(huán)境；采用VC++6. 0構(gòu)建系統(tǒng)平臺和相關(guān)界面，利用OpenGL圖形庫來實(shí)現(xiàn)噴涂機(jī)器人噴涂過 程的動態(tài)虛擬仿真；第二步驟噴涂機(jī)器人三維建模與顯示；機(jī)器人三維模型包括機(jī)器人的幾何實(shí)體模型和運(yùn)動學(xué)模型；第三步驟噴涂工件的三維建模與顯示；采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理對噴涂工件進(jìn)行造型，并將造型后的CAD數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，系 統(tǒng)還可以通過格式轉(zhuǎn)換讀取其他CAD軟件存儲的工件CAD數(shù)據(jù)或通過掃描直接獲得噴涂工 件的三維CAD數(shù)據(jù)；第四步驟噴涂過程的動態(tài)虛擬仿真；系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)和噴槍軌跡進(jìn)行可視化仿真，用戶通過三維仿真平臺實(shí)時觀 察噴涂過程，查看噴涂結(jié)果，如果噴涂過程中，機(jī)器人運(yùn)行平穩(wěn)，噴涂效果滿足要求，則將生 成的機(jī)器人運(yùn)動軌跡相關(guān)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，否則，用戶可以調(diào)整噴槍參數(shù)，選擇插值方法， 重新進(jìn)行虛擬仿真，直到獲得滿意噴涂效果的機(jī)器人運(yùn)動軌跡為止；通過人機(jī)交互界面的 控制菜單，用戶可以通查看仿真過程中機(jī)器人的各關(guān)節(jié)位置、速度、加速度的實(shí)時曲線和噴 涂時間、漆膜厚度方差等測評噴涂效果好壞的參數(shù)，用戶通過人機(jī)交互界面觀察噴涂過程 中是否發(fā)生機(jī)器人碰撞工件；第五步驟機(jī)器人編程結(jié)果下載；用戶將滿足噴涂效果的機(jī)器人編程結(jié)果，通過通信與接口模塊將機(jī)器人傳輸給機(jī)器人 控制器控制噴涂機(jī)器人。
全文摘要
本發(fā)明包括一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的噴涂工業(yè)機(jī)器人綜合控制系統(tǒng)及其控制方法，其特征在于包括虛擬環(huán)境操作平臺、機(jī)器人控制器和噴涂機(jī)器人；所述機(jī)器人控制器與噴涂機(jī)器人連接；所述虛擬環(huán)境控制器與機(jī)器人控制器連接；本發(fā)明系統(tǒng)提供了一種嶄新的人機(jī)交互環(huán)境，通過系統(tǒng)的虛擬仿真，完成整個噴涂過程的預(yù)演；用戶通過在系統(tǒng)上的虛擬操作，可以實(shí)時觀察噴涂作業(yè)的整個過程，分析噴涂效果，從而選擇滿足噴涂效果的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)，不僅縮短了機(jī)器人程序的開發(fā)周期，更提高了系統(tǒng)的噴涂精度，是一種經(jīng)濟(jì)效益高，易被用戶接受的平臺。
文檔編號B05B13/00GK101920233SQ20101022409
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者劉治, 章云, 蔣海仙 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)