CN114063570A - 机器人喷涂控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及机器人技术领域,提供了一种机器人喷涂控制方法、装置、电子设备及存储介质,包括以下步骤:基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;获取相邻两个所述喷涂路径点之间的时间间隔信息;获取约束条件信息;所述约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;基于所述喷涂路径点坐标、所述时间间隔信息和所述约束条件信息,采用粒子群算法对所述时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;所述目标参数为所述喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。本发明具有喷涂质量好、漆膜厚度均匀的有益效果。
Description
技术领域
本申请涉及机器人技术领域,具体而言,涉及一种机器人喷涂控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
机器人在现代工业中得到了广泛应用,如焊接、喷涂、码垛等等应用场景,极大地提升了生产力。比如在大型船舶制造厂中,对大曲率工件进行喷涂,需要对机器人或机械臂的喷涂速度、喷涂时间以及喷涂加速度等参数进行控制和轨迹规划,以使工件喷涂出一层厚度均匀的膜。
然而现实情况却是:目前制造厂内只是将机械臂安排在喷涂生产线上的不同工位,且以人工示教方式为主,没有充分考虑到机器人或机械臂的喷涂速度、喷涂时间以及喷涂加速度等参数,导致喷涂出来的工件漆膜厚度不均匀。
针对上述问题,目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请的目的在于提供一种机器人喷涂控制方法、装置、电子设备及存储介质,旨在解决现有的机械臂在对大曲率工件进行喷涂时,喷涂出的漆膜厚度不均匀的技术问题。
第一方面,本申请提供了一种机器人喷涂控制方法,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,包括以下步骤:
S1.基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;
S2.获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;
S3.获取约束条件信息;所述约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;
S4.基于所述喷涂路径点坐标、所述时间间隔信息和所述约束条件信息,采用粒子群算法对所述时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;所述目标参数为所述喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
本申请提供的机器人喷涂控制方法,可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
可选地,在本申请所述的机器人喷涂控制方法中,所述步骤S4包括以下步骤:
A1.根据所述喷涂路径点坐标和所述时间间隔信息获取在各个喷涂路径点对应的喷枪移动速度和加速度;
A2.根据所述喷枪移动速度获取各个喷涂路径点的漆膜厚度;
A3.在所述喷枪移动速度、所述加速度和所述漆膜厚度不满足约束条件时,执行步骤A7;否则执行步骤A4;
A4.根据所述时间间隔信息和各个所述喷涂路径点的漆膜厚度计算所述目标参数;
A5.在所述目标参数大于上一次计算得到的目标参数时,结束循环;
A6.在所述目标参数不大于上一次计算得到的目标参数时,判断循环次数是否达到预设的次数阈值,若否,则执行步骤A7,若是,则结束循环;
A7.根据更新算法更新所述时间间隔信息,并返回步骤A1。
通过这种方式,达到不断更新喷涂路径点的移动速度来获取新的时间间隔信息,然后根据新的时间间隔信息来得到满足约束条件信息的移动速度、加速度和漆膜厚度,使得目标参数(漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数)最小。
可选地,在本申请所述的机器人喷涂控制方法中,所述步骤A1包括:
A101.根据所述喷涂路径点坐标和所述时间间隔信息,拟合喷涂位置随时间变化的喷涂路径曲线方程;
A102.对所述喷涂路径曲线方程进行一阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的所述喷枪移动速度;
A103.对所述喷涂路径曲线方程进行二阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的所述加速度。
可选地,在本申请所述的机器人喷涂控制方法中,所述步骤A101包括:
B1.对所述喷涂路径点坐标进行运动学正逆解计算,以获取各个喷涂路径点所对应的机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值;
B2.对所述机器人末端的空间位置坐标和所述机器人关节的角度值采用三次B样条曲线进行轨迹插补拟合,从而获取所述喷涂路径曲线方程;
其中,上述步骤B2的具体计算公式如下:
通过这种方式,采用B样条函数进行曲线拟合具有局部性和连续性,即使其中一个喷涂路径点的值被改变,也不会影响整个拟合函数。
可选地,在本申请所述的机器人喷涂控制方法中,所述步骤A2包括,根据以下公式计算各个喷涂路径点的漆膜厚度:
其中, 为所述漆膜厚度;为喷涂路径点在喷涂椭圆面上的x轴位置,为单位时间对应喷涂路径点的最大漆膜厚度;为喷涂椭圆面的长轴;b为喷涂椭圆面的短轴;为喷枪移动速度;t为喷枪经过喷涂路径点的时间;和 为椭圆双喷涂模型参数。
可选地,在本申请所述的机器人喷涂控制方法中,所述步骤A4中,所述目标参数的具体计算公式如下:
可选地,在本申请所述的机器人喷涂控制方法中,所述步骤A7中,所述更新算法包括以下公式:
其中,为惯性权值;为第个喷涂路径点在t时刻所达到的最佳位置;为所有喷涂路径点搜寻的最优位置;为局部最优位置的学习因子;为对全局最优位置的学习因子;、为生成的随机数;为第个喷涂路径点在t时刻的位置;为第个喷涂路径点在t时刻的移动速度;为第条喷涂路径曲线;为时间间隔信息;为第个喷涂路径点在t+1时刻的移动速度;为第个喷涂路径点在t+1时刻的位置。
第二方面,本申请提供一种机器人喷涂控制装置,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,包括以下模块:
第一获取模块:用于基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;
第二获取模块:用于获取相邻两个所述喷涂路径点之间的时间间隔信息;
第三获取模块:用于获取约束条件信息;所述约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;
优化模块:用于基于所述喷涂路径点坐标、所述时间间隔信息和所述约束条件信息,采用粒子群算法对所述时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;所述目标参数为所述喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
本申请提供的机器人喷涂控制装置,可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
第三方面,本申请提供一种电子设备,包括处理器以及存储器,所述存储器存储有计算机可读取指令,当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时,运行如上述第一方面提供的所述方法中的步骤。
第四方面,本申请提供一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时运行如上述第一方面提供的所述方法中的步骤。
由上可知,本申请提供的机器人喷涂控制方法、装置、电子设备及存储介质,可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本申请提供的机器人喷涂控制方法的一种流程图。
图2为本申请提供的机器人喷涂控制装置的一种结构示意图。
图3为本申请提供的步骤S4的一种流程图。
图4为本申请提供的电子设备的结构示意图。
标号说明:
201、第一获取模块;202、第二获取模块;203、第三获取模块;204、优化模块;301、处理器;302、存储器;303、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在实际应用中,工厂或者船舶制造厂内会设置喷涂机器人(臂)和微电脑控制系统,喷涂机器人(臂)上一般设置有探头,该喷涂机器人(臂)和微电脑控制系统之间通讯连接,微电脑控制系统用于接收喷涂机器人(臂)获取的工件数据以及控制喷涂机器人(臂)进行喷涂。
由于本申请涉及机器人运动学原理,为了方便理解,所以下文会出现机器人的移动速度或者机器人关节移动速度等相关表达术语,但在本申请中,其实质上相当于喷枪移动速度。
下文出现的“单位时间对应的喷涂路径点的最大漆膜厚度”可以是预先设置的值,“喷枪移动速度”以及“喷枪经过喷涂路径点的时间”均可以通过机器人上设置的传感器直接获取;相邻两个喷涂路径点间的时间间隔信息相同。
请参照图1,图1是本申请一些实施方式中的机器人喷涂控制方法的流程图,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,其中,包括以下步骤:
S1.基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;
S2.获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;
S3.获取约束条件信息;约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;
S4.基于喷涂路径点坐标、时间间隔信息和约束条件信息,采用粒子群算法对时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;目标参数为喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
该机器人喷涂控制方法可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
其中,在步骤S1中,机器人包括光栅自动喷涂系统,光栅自动喷涂系统利用光栅检测工件的外形,然后把检测到的工件外形数据送到微电脑PLC进行存储,这些工件数据经过微电脑运算处理后去控制喷枪开关,从而实现获取工件表面的喷涂路径点坐标。
其中,在步骤S2中,时间间隔信息可以是预先设置;也可以是由机器人在采集喷涂路径点时顺带获取时间信息,相邻两个喷涂路径点的时间信息的差值作为时间间隔信息。
其中,在步骤S3中,约束条件信息可以是根据工件的结构参数预先设置的最佳理想值,具体的,约束条件信息包括:最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度。
其中,粒子群优化算法(PSO:Particle swarm optimization) 是一种进化计算技术。源于对鸟群捕食的行为研究。粒子群优化算法的基本思想:是通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解。该算法在于简单容易实现并且没有许多参数的调节。目前已被广泛应用于函数优化、神经网络训练、模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。其中,粒子仅具有两个属性:速度和位置;每个粒子在搜索空间中单独的搜寻最优解,并将其记为当前个体极值,并将个体极值与整个粒子群里的其他粒子共享,找到最优的那个个体极值作为整个粒子群的当前全局最优解,粒子群中的所有粒子根据自己找到的当前个体极值和整个粒子群共享的当前全局最优解来调整自己的速度和位置。
在一些实施方式中,步骤S4包括以下步骤:
A1.根据喷涂路径点坐标和时间间隔信息获取在各个喷涂路径点对应的喷枪移动速度和加速度;
A2.根据喷枪移动速度获取各个喷涂路径点的漆膜厚度;
A3.在喷枪移动速度、加速度和漆膜厚度均不满足约束条件时,执行步骤A7;否则执行步骤A4;
A4.根据时间间隔信息和各个喷涂路径点的漆膜厚度计算目标参数;
A5.在目标参数大于上一次计算得到的目标参数时,结束循环;
A6.在目标参数不大于上一次计算得到的目标参数时,判断循环次数是否达到预设的次数阈值,若否,则执行步骤A7,若是,则结束循环;
A7.根据更新算法更新时间间隔信息,并返回步骤A1。
其中,步骤A1包括:
A101.根据喷涂路径点坐标和时间间隔信息,拟合喷涂位置随时间变化的喷涂路径曲线方程;
A102.对喷涂路径曲线方程进行一阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的喷枪移动速度;
A103.对喷涂路径曲线方程进行二阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的加速度。
在一些实施方式中,步骤A101中的喷涂路径曲线方程可以通过贝塞尔曲线方法、多项式曲线方法进行拟合,在此本申请不做具体限定。
在优选的实施方式中,本申请的喷涂路径曲线方程通过B样条曲线方法进行拟合。具体的,步骤A101包括:
B1.对喷涂路径点坐标进行运动学正逆解计算,以获取各个喷涂路径点所对应的机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值;
B2.对机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值采用三次B样条曲线进行轨迹插补拟合,从而获取喷涂路径曲线方程;
其中,上述步骤B2的具体计算公式如下:
步骤B1中,一般机器人关节会设置有传感器,可以获取关节的角度和其他运动参数,正解是指已知各关节的运动参数,求机器人末端的相对参考坐标系的位姿;逆解是指已知机器人末端的位置和姿态,计算机器人各关节的角度值。因此我们可以通过这种方式获得喷涂路径点对应的机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值。
步骤B2中,采用B样条函数进行曲线拟合具有局部性和连续性,即使其中一个喷涂路径点的值被改变,也不会影响整个拟合函数。
在一些实施方式中,步骤A2包括,根据以下公式计算各个喷涂路径点的漆膜厚度:
其中, 为所述漆膜厚度;为喷涂路径点在喷涂椭圆面上的x轴位置,为单位时间对应喷涂路径点的最大漆膜厚度;为喷涂椭圆面的长轴;b为喷涂椭圆面的短轴;为喷枪移动速度;t为喷枪经过喷涂路径点的时间;和 为椭圆双喷涂模型参数。
通过采用椭圆双β喷枪建模方法获取漆膜厚度,可以确保喷枪在同一纬度进行喷涂时的喷涂参数(喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间)保持不变,使喷出来的漆膜厚度得到有效控制。
在另一些实施方式中,还可以采用弧长间隔喷涂方式获取漆膜厚度,保证工件表面重叠的部分两层喷涂,提高喷涂效率和喷涂质量。
其中,步骤A102和步骤A103的求导计算为现有的计算方法,在此本申请不再赘述。
在一些实施方式中,步骤A4中,目标参数的具体计算公式如下:
通过这种方式,可以获得每个喷涂路径点的待优化的目标参数,从而采用粒子群算法对上述目标参数进行优化。由此可见,优化的变量其实只有一个,就是每两个喷涂路径点之间的时间间隔信息,而漆膜厚度可以用时间间隔信息进行表示,最终只需优化时间间隔信息,使目标参数最小即可。
在一些实施方式中,步骤A7中,更新算法包括以下公式:
其中,为惯性权值;为第个喷涂路径点在t时刻所达到的最佳位置;为所有喷涂路径点搜寻的最优位置;为局部最优位置的学习因子;为对全局最优位置的学习因子;、为生成的随机数;为第个喷涂路径点在t时刻的位置;为第个喷涂路径点在t时刻的移动速度;为第条喷涂路径曲线;为时间间隔信息;为第个喷涂路径点在t+1时刻的移动速度;为第个喷涂路径点在t+1时刻的位置。
在实际应用中,喷涂路径点的移动速度可以通过时间间隔信息进行表示,从而达到不断更新喷涂路径点的移动速度来获取新的时间间隔信息,然后根据新的时间间隔信息来得到满足约束条件信息的移动速度、加速度和漆膜厚度,使得目标参数(漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数)最小;而且通过利用本申请的这种随机机制,还可以扩大算法的搜寻范围,避免陷入局部最优。
由上可知,本申请提供的机器人喷涂控制方法,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,通过基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;获取约束条件信息;约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;基于喷涂路径点坐标、时间间隔信息和约束条件信息,采用粒子群算法对时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;目标参数为喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数;从而可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
请参照图3,图3是本申请一些实施方式中的机器人喷涂控制装置,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,包括以下模块:
第一获取模块201:用于基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;
第二获取模块202:用于获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;
第三获取模块203:用于获取约束条件信息;约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;
优化模块204:用于基于喷涂路径点坐标、时间间隔信息和约束条件信息,采用粒子群算法对时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;目标参数为喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
该机器人喷涂控制方法可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
其中,由第一获取模块201获取的喷涂路径点坐标可以是在机器人设置光栅自动喷涂系统,光栅自动喷涂系统利用光栅检测工件的外形,然后把检测到的工件外形数据送到微电脑PLC进行存储,这些工件数据经过微电脑运算处理后去控制喷枪开关,从而实现获取工件表面的喷涂路径点坐标。
其中,由第二获取模块202获取的时间间隔信息可以是预先设置;也可以是由机器人在采集喷涂路径点时顺带获取时间信息,相邻两个喷涂路径点的时间信息的差值作为时间间隔信息。
其中,由第三获取模块203获取的约束条件信息可以是根据工件的结构参数预先设置的最佳理想值,具体的,约束条件信息包括:最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度。
其中,粒子群优化算法(PSO:Particle swarm optimization) 是一种进化计算技术。源于对鸟群捕食的行为研究。粒子群优化算法的基本思想:是通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解。该算法在于简单容易实现并且没有许多参数的调节。目前已被广泛应用于函数优化、神经网络训练、模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。其中,粒子仅具有两个属性:速度和位置;每个粒子在搜索空间中单独的搜寻最优解,并将其记为当前个体极值,并将个体极值与整个粒子群里的其他粒子共享,找到最优的那个个体极值作为整个粒子群的当前全局最优解,粒子群中的所有粒子根据自己找到的当前个体极值和整个粒子群共享的当前全局最优解来调整自己的速度和位置。
在一些实施方式中,优化模块204在用于对时间间隔信息进行优化的时候,执行以下步骤:
A1.根据喷涂路径点坐标和时间间隔信息获取在各个喷涂路径点对应的喷枪移动速度和加速度;
A2.根据喷枪移动速度获取各个喷涂路径点的漆膜厚度;
A3.在喷枪移动速度、加速度和漆膜厚度均不满足约束条件时,执行步骤A7;否则执行步骤A4;
A4.根据时间间隔信息和各个喷涂路径点的漆膜厚度计算目标参数;
A5.在目标参数大于上一次计算得到的目标参数时,结束循环;
A6.在目标参数不大于上一次计算得到的目标参数时,判断循环次数是否达到预设的次数阈值,若否,则执行步骤A7,若是,则结束循环;
A7.根据更新算法更新时间间隔信息,并返回步骤A1。
其中,步骤A1包括:
A101.根据喷涂路径点坐标和时间间隔信息,拟合喷涂位置随时间变化的喷涂路径曲线方程;
A102.对喷涂路径曲线方程进行一阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的喷枪移动速度;
A103.对喷涂路径曲线方程进行二阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的加速度。
在一些实施方式中,步骤A101中的喷涂路径曲线方程可以通过贝塞尔曲线方法、多项式曲线方法进行拟合,在此本申请不做具体限定。
在优选的实施方式中,本申请的喷涂路径曲线方程通过B样条曲线方法进行拟合。具体的,步骤A101包括:
B1.对喷涂路径点坐标进行运动学正逆解计算,以获取各个喷涂路径点所对应的机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值;
B2.对机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值采用三次B样条曲线进行轨迹插补拟合,从而获取喷涂路径曲线方程;
其中,上述步骤B2的具体计算公式如下:
步骤B1中,一般机器人关节会设置有传感器,可以获取关节的角度和其他运动参数,正解是指已知各关节的运动参数,求机器人末端的相对参考坐标系的位姿;逆解是指已知机器人末端的位置和姿态,计算机器人各关节的角度值。因此我们可以通过这种方式获得喷涂路径点对应的机器人末端的空间位置坐标和机器人关节的角度值。
步骤B2中,采用B样条函数进行曲线拟合具有局部性和连续性,即使其中一个喷涂路径点的值被改变,也不会影响整个拟合函数。
在一些实施方式中,步骤A2包括,根据以下公式计算各个喷涂路径点的漆膜厚度:
其中, 为所述漆膜厚度;为喷涂路径点在喷涂椭圆面上的x轴位置,为单位时间对应喷涂路径点的最大漆膜厚度;为喷涂椭圆面的长轴;b为喷涂椭圆面的短轴;为喷枪移动速度;t为喷枪经过喷涂路径点的时间;和 为椭圆双喷涂模型参数。
通过采用椭圆双β喷枪建模方法获取漆膜厚度,可以确保喷枪在同一纬度进行喷涂时的喷涂参数(喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间)保持不变,使喷出来的漆膜厚度得到有效控制。
在另一些实施方式中,还可以采用弧长间隔喷涂方式获取漆膜厚度,保证工件表面重叠的部分两层喷涂,提高喷涂效率和喷涂质量。
其中,步骤A102和步骤A103的求导计算为现有的计算方法,在此本申请不再赘述。
在一些实施方式中,步骤A4中,目标参数的具体计算公式如下:
通过这种方式,可以获得每个喷涂路径点的待优化的目标参数,从而采用粒子群算法对上述目标参数进行优化。由此可见,优化的变量其实只有一个,就是每个喷涂路径点之间的时间间隔信息,而漆膜厚度可以用时间间隔信息进行表示,最终只需优化时间间隔信息,使目标参数最小即可。
在一些实施方式中,步骤A7中,更新算法包括以下公式:
其中,为惯性权值;为第个喷涂路径点在t时刻所达到的最佳位置;为所有喷涂路径点搜寻的最优位置;为局部最优位置的学习因子;为对全局最优位置的学习因子;、为生成的随机数;为第个喷涂路径点在t时刻的位置;为第个喷涂路径点在t时刻的移动速度;为第条喷涂路径曲线;为时间间隔信息; 为第个喷涂路径点在t+1时刻的移动速度;为第个喷涂路径点在t+1时刻的位置。
在实际应用中,喷涂路径点的移动速度可以通过时间间隔信息进行表示,从而达到不断更新喷涂路径点的移动速度来获取新的时间间隔信息,然后根据新的时间间隔信息来得到满足约束条件信息的移动速度、加速度和漆膜厚度,使得目标参数(漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数)最小;而且通过利用本申请的这种随机机制,还可以扩大算法的搜寻范围,避免陷入局部最优。
由上可知,本申请提供的机器人喷涂控制装置,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,通过第一获取模块201基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;第二获取模块202获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;第三获取模块203获取约束条件信息;约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;优化模块204基于喷涂路径点坐标、时间间隔信息和约束条件信息,采用粒子群算法对时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;目标参数为喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数;从而可以对大曲率工件进行全面喷涂,并且在喷涂过程中,不需人工示教,节省人力资源,还充分考虑喷枪移动速度、移动加速度和喷涂时间等参数,使机器人在大曲率工件表面各处喷涂出厚度均匀的漆膜,保证喷涂质量。
请参照图4,图4为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图,本申请提供一种电子设备,包括:处理器301和存储器302,处理器301和存储器302通过通信总线303和/或其他形式的连接机构(未标出)互连并相互通讯,存储器302存储有处理器301可执行的计算机程序,当计算设备运行时,处理器301执行该计算机程序,以在执行时执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法,以实现以下功能:基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;获取约束条件信息;约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;基于喷涂路径点坐标、时间间隔信息和约束条件信息,采用粒子群算法对时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;目标参数为喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
本申请实施例提供一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,执行上述实施例的任一可选的实现方式中的方法,以实现以下功能:基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;获取约束条件信息;约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;基于喷涂路径点坐标、时间间隔信息和约束条件信息,采用粒子群算法对时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;目标参数为喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。其中,存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现,如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory, 简称SRAM),电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, 简称EEPROM),可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory, 简称EPROM),可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory, 简称PROM),只读存储器(Read-Only Memory, 简称ROM),磁存储器,快闪存储器,磁盘或光盘。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露系统和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,系统或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
另外,作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者,在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分,也可以是各个模块单独存在,也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种机器人喷涂控制方法,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,其特征在于,包括以下步骤:
S1.基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;
S2.获取相邻两个喷涂路径点之间的时间间隔信息;
S3.获取约束条件信息;所述约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;
S4.基于所述喷涂路径点坐标、所述时间间隔信息和所述约束条件信息,采用粒子群算法对所述时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;所述目标参数为所述喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
2.根据权利要求1所述的机器人喷涂控制方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下步骤:
A1.根据所述喷涂路径点坐标和所述时间间隔信息获取在各个喷涂路径点对应的喷枪移动速度和加速度;
A2.根据所述喷枪移动速度获取各个喷涂路径点的漆膜厚度;
A3.在所述喷枪移动速度、所述加速度和所述漆膜厚度不满足约束条件时,执行步骤A7;否则执行步骤A4;
A4.根据所述时间间隔信息和各个所述喷涂路径点的漆膜厚度计算所述目标参数;
A5.在所述目标参数大于上一次计算得到的目标参数时,结束循环;
A6.在所述目标参数不大于上一次计算得到的目标参数时,判断循环次数是否达到预设的次数阈值,若否,则执行步骤A7,若是,则结束循环;
A7.根据更新算法更新所述时间间隔信息,并返回步骤A1。
3.根据权利要求2所述的机器人喷涂控制方法,其特征在于,所述步骤A1包括:
A101.根据所述喷涂路径点坐标和所述时间间隔信息,拟合喷涂位置随时间变化的喷涂路径曲线方程;
A102.对所述喷涂路径曲线方程进行一阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的所述喷枪移动速度;
A103.对所述喷涂路径曲线方程进行二阶求导,以获取在各个喷涂路径点对应的所述加速度。
8.一种机器人喷涂控制装置,用于控制机器人对大曲率的工件进行喷涂,其特征在于,包括以下模块:
第一获取模块:用于基于光栅喷涂方法获取工件表面的喷涂路径点坐标;
第二获取模块:用于获取相邻两个所述喷涂路径点之间的时间间隔信息;
第三获取模块:用于获取约束条件信息;所述约束条件信息包括最大漆膜厚度、最大移动速度和最大加速度;
优化模块:用于基于所述喷涂路径点坐标、所述时间间隔信息和所述约束条件信息,采用粒子群算法对所述时间间隔信息进行优化,使得目标参数最小;所述目标参数为所述喷涂路径点的漆膜厚度方差、喷涂总时间和时间间隔信息方差的函数。
9.一种电子设备,其特征在于,包括处理器以及存储器,所述存储器存储有计算机可读取指令,当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时,运行如权利要求1-7任一项所述机器人喷涂控制方法中的步骤。
10.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-7任一项所述机器人喷涂控制方法中的步骤。
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