CN114227677B - 工业机器人喷涂作业规划方法、装置、设备以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种工业机器人喷涂作业规划方法，包括：获取待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，目标工业机器人用于对待喷涂产品进行喷涂操作；利用多个点位信息，获得多个喷涂点对应的多个喷涂姿态；基于喷涂轨迹和多个喷涂姿态，获得待喷涂产品的喷涂规划结果。本发明还公开一种工业机器人喷涂作业规划装置、设备以及存储介质。利用本发明的方法，大大降低了喷涂规划结果获得时长，提高了喷涂规划结果获得效率，进而提高了工业机器人喷涂效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种工业机器人喷涂作业规划方法、装置、设备以及存储介质。
背景技术
目前，工业机器人喷涂时，需要技术人员手动进行工业机器人喷涂作业的规划，然后利用技术人员规划的结果，控制工业机器人进行喷涂操作。
但是，采用现有的方法，工业机器人喷涂效率较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种工业机器人喷涂作业规划方法、装置、设备以及存储介质，旨在解决现有技术中采用现有的方法，工业机器人喷涂效率较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种工业机器人喷涂作业规划方法，用于设备，所述方法包括以下步骤：
在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；
基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；
利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；
其中，每个所述点位信息包括每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的法矢；所述利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态的步骤，包括：
利用每个所述喷涂点对应的法矢，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第一旋转向量，每个所述喷涂点对应的工具坐标系是所述目标工业机器人的执行末端对应的坐标系；
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；其中，所述喷涂姿态调整轴为除法矢所在轴以外的坐标轴；所述利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，获得向量n；其中，n*y＝0时，n*x＝az，n*z＝-ax，一个喷涂点对应的工具坐标系为R，
其中，n(nx，ny，nz)、o(ox，oy，oz)和a(ax，ay，az)为两两正交的三个向量，分别为该喷涂点的工具坐标系在世界坐标系X、Y、Z方向的矢量；
对所述向量n进行单位化，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，所述坐标轴之间的关系为两两正交的关系；所述利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算获得向量o；
对所述向量o进行单位化，获得每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，计算向量o，利用公式二计算，公式二如下：
利用所述第一旋转向量、所述第二旋转向量和所述第三旋转向量，构建每个所述喷涂点的表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
对每个所述喷涂点的表示矩阵进行单位化处理，获得每个所述喷涂点的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
基于每个所述喷涂点的单位表示矩阵，利用公式一，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述公式一为：
其中，α、β和γ为每个所述喷涂点对应的姿态角，R0为每个所述喷涂点对应的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的姿态角，构建每个所述喷涂点的喷涂姿态；
基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
可选的，所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤之前，所述方法还包括：
获取所述目标工业机器人的初始站位值；
利用每个所述喷涂点的喷涂姿态，确定每个所述喷涂点的移动值；
利用每个所述喷涂点的移动值和每个所述喷涂点的喷涂姿态，进行喷涂仿真操作；
所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤，包括：
若所述仿真操作的仿真结果符合预设条件，则基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
可选的，所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤之前，所述方法还包括：
获取所述待喷涂产品的实际喷涂工艺；
在预设喷涂工艺库中获取与所述实际喷涂工艺对应的选定喷涂工艺，所述预设喷涂工艺库包括不同实际喷涂工艺对应的喷涂工艺；
所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤，包括：
基于所述选定喷涂工艺、所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
可选的，所述基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹的步骤，包括：
基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，利用CATIA软件中的Maching Operations，获得目标工业机器人的喷涂轨迹。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种工业机器人喷涂作业规划装置，用于设备，所述装置包括：
参数获取模块，用于在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；
轨迹获得模块，用于基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；
姿态获得模块，用于利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；
其中，每个所述点位信息包括每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的法矢；所述利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态的步骤，包括：
利用每个所述喷涂点对应的法矢，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第一旋转向量，每个所述喷涂点对应的工具坐标系是所述目标工业机器人的执行末端对应的坐标系；
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；其中，所述喷涂姿态调整轴为除法矢所在轴以外的坐标轴；所述利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，获得向量n；其中，n*y＝0时，n*x＝az，n*z＝-ax，一个喷涂点对应的工具坐标系为R，
其中，n(nx，ny，nz)、o(ox，oy，oz)和a(ax，ay，az)为两两正交的三个向量，分别为该喷涂点的工具坐标系在世界坐标系X、Y、Z方向的矢量；
对所述向量n进行单位化，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，所述坐标轴之间的关系为两两正交的关系；所述利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算获得向量o；
对所述向量o进行单位化，获得每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，计算向量o，利用公式二计算，公式二如下：
利用所述第一旋转向量、所述第二旋转向量和所述第三旋转向量，构建每个所述喷涂点的表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
对每个所述喷涂点的表示矩阵进行单位化处理，获得每个所述喷涂点的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
基于每个所述喷涂点的单位表示矩阵，利用公式一，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述公式一为：
其中，α、β和γ为每个所述喷涂点对应的姿态角，R0为每个所述喷涂点对应的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的姿态角，构建每个所述喷涂点的喷涂姿态；
结果获得模块，用于基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行工业机器人喷涂作业规划程序，所述工业机器人喷涂作业规划程序被所述处理器执行时实现如上述任一项所述的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种存储介质，所述存储介质上存储有工业机器人喷涂作业规划程序，所述工业机器人喷涂作业规划程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。
本发明技术方案提出了一种工业机器人喷涂作业规划方法，用于设备，所述方法包括以下步骤：在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
现有方法中，需要技术人员手动规划工业机器人的喷涂作业，技术人员手动规划时，耗费时间较长，使得喷涂规划结果的获得效率较低，导致工业机器人喷涂效率较低。利用本发明的方法，设备自动获得最终的喷涂规划结果，设备可以快速的获得最终的喷涂规划结果，大大降低了喷涂规划结果获得时长，提高了喷涂规划结果获得效率，进而提高了工业机器人喷涂效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
图2为本发明工业机器人喷涂作业规划方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明工业机器人喷涂作业规划装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
通常，设备包括：至少一个处理器301、存储器302以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的工业机器人喷涂作业规划程序，所述工业机器人喷涂作业规划程序配置为实现如前所述的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。
处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。处理器301还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关工业机器人喷涂作业规划方法操作，使得工业机器人喷涂作业规划方法模型可以自主训练学习，提高效率和准确度。
存储器302可以包括一个或多个存储介质，该存储介质可以是非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器301所执行以实现本申请中方法实施例提供的工业机器人喷涂作业规划方法。
在一些实施例中，终端还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。
通信接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。在一些实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。
射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路304将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路304包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路304可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路304还可以包括NFC(NearField Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。
显示屏305用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏305是触摸显示屏时，显示屏305还具有采集在显示屏305的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器301进行处理。此时，显示屏305还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏305可以为一个，电子设备的前面板；在另一些实施例中，显示屏305可以为至少两个，分别设置在电子设备的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏305可以是柔性显示屏，设置在电子设备的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏305还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏305可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。
电源306用于为电子设备中的各个组件进行供电。电源306可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源306包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有工业机器人喷涂作业规划程序，所述工业机器人喷涂作业规划程序被处理器执行时实现如上文所述的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本申请所涉及的存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个设备上执行，或者在位于一个地点的多个设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个设备备上执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
基于上述硬件结构，提出本发明工业机器人喷涂作业规划方法的实施例。
参照图2，图2为本发明工业机器人喷涂作业规划方法第一实施例的流程示意图，方法用于设备，所述方法包括以下步骤：
步骤S11：在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息。
需要说明的是，本发明的执行主体是设备，设备安装有工业机器人喷涂作业规划程序，设备执行工业机器人喷涂作业规划程序时，实现本发明的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。
待喷涂产品即是指待喷涂的零件、产品或工艺品等，在本发明中，待喷涂产品尤其是指飞机的零部件。待喷涂产品对应的数字三维模型即为待喷涂工艺数模。待喷涂工艺数模的是一种结构树形式，待喷涂工艺数模的结构树包括待喷涂工艺数模对应的喷涂参数：喷涂区域、喷涂要求、喷枪规格和喷涂面材料等信息。
步骤S12：基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作。
其中，所述基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹的步骤，包括：基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，利用CATIA软件中的Maching Operations，获得目标工业机器人的喷涂轨迹。CATIA软件中的AdvancedMaching模块的Maching Operations。预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距可以是用户基于需求设定的值，本发明不做过多限定，例如预设喷涂轨迹间距30mm，预设喷涂点间距50mm。
具体应用中，利用CATIA软件获得的喷涂轨迹是一种APT文件。在该APT文件中包括所述待喷涂工艺数模的多个喷涂点各自的喷涂轨迹，同时，在该APT文件中包括所述待喷涂工艺数模的多个喷涂点各自的点位信息。每个所述点位信息包括每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的法矢。具体应用中，一个喷涂点的坐标表示为(x，y，z)，法矢表示为(I，J，K)。
步骤S13：利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态。
利用每个喷涂点的点位信息，获得每个喷涂点的喷涂姿态，喷涂姿态包括喷涂点的坐标和喷涂点的姿态角。姿态角表示为α、β和γ，分别是指与世界坐标系的Z轴、Y轴和X轴的夹角。
具体的，所述利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态的步骤，包括：利用每个所述喷涂点对应的法矢，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第一旋转向量，每个所述喷涂点对应的工具坐标系是所述目标工业机器人的执行末端对应的坐标系；利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；利用所述第一旋转向量、所述第二旋转向量和所述第三旋转向量，构建每个所述喷涂点的表示矩阵；利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角；利用每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的姿态角，构建每个所述喷涂点的喷涂姿态。
对于一个喷涂点对应的工具坐标系表示为R，其中，n(nx，ny，nz)、o(ox，oy，oz)和a(ax，ay，az)为两两正交的三个向量，为别为该喷涂点的工具坐标系在世界坐标系X、Y、Z方向的矢量。
将一个喷涂点的法矢作为目标工业机器人在该点喷涂时，目标工业机器人的执行末端的工具坐标系的法向轴，也即利用每个所述喷涂点对应的法矢，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的a向量：ax＝I，ay＝J，az＝K。此时，向量a为已知的，还需要对其进行单位化，获得的即为第一旋转向量。
每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴可以是X轴或Y轴，本发明为X轴为例。另ny＝0，同时，为了满足向量n和a的正交关系，另nx＝az，nz＝-ax，此时，获得向量n，还需要对向量n进行单位化，获得的即是第二旋转向量。
最后，利用工具坐标系中n、o和a的两两正交关系，计算向量o，利用公式二计算，公式二如下：
然后，在对向量o进行单位化，获得的即时第三旋转向量。按照上文喷涂点对应的工具坐标系R的表示，将三个旋转向量带入R，获得已知的R(表示矩阵R是一个旋转矩阵，用于表示工具坐标系与世界坐标系的关系)，最后基于已知的R，求得每个所述喷涂点的姿态角。然后，基于每个所述喷涂点的坐标(x，y，z)和每个所述喷涂点的姿态角(α，β，γ)，构建每个所述喷涂点的喷涂姿态(x，y，z，α，β，γ)。此时，获得多个喷涂点各自的喷涂姿态。
具体的，所述利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：对每个所述喷涂点的表示矩阵进行单位化处理，获得每个所述喷涂点的单位表示矩阵；利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角。其中，所述利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：基于每个所述喷涂点的单位表示矩阵，利用公式一，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述公式一为：
其中，α、β和γ为每个所述喷涂点对应的姿态角，R0为每个所述喷涂点对应的单位表示矩阵。
利用公式一，即是将求得的已知R与公式一种各个位置的对应关系，反求姿态角。
步骤S15：基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
获得喷涂轨迹和多个喷涂点的喷涂姿态后，即可将喷涂轨迹和多个喷涂点的喷涂姿态引入实际的待喷涂产品，获得待喷涂产品的喷涂规划结果——待喷涂产品的喷涂规划轨迹和实际喷涂点。
进一步的，所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤之前，所述方法还包括：获取所述目标工业机器人的初始站位值；利用每个所述喷涂点的喷涂姿态，确定每个所述喷涂点的移动值；利用每个所述喷涂点的移动值和每个所述喷涂点的喷涂姿态，进行喷涂仿真操作；所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤，包括：若所述仿真操作的仿真结果符合预设条件，则基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
需要说明的是，预设条件可以是指仿真操作的仿真结果合理(各个喷涂点准确，喷涂轨迹准确，喷涂后的产品合格)，如果不满足预设条件，则按照本发明的方式，重复进行，直到仿真结果合理。
具体的，目标工业机器人站位沿着世界坐标系Y方向变化，根据工业机器人可达性分析，首先确定机器人在世界坐标系Y方向初始站位值Y0，工业机器人可以对产品第一个喷涂点进行作业，读取第一个喷涂加工点的在世界坐标系Y方向的值为y1；每个喷涂点分别计算该点在Y方向的坐标值yn与第一个喷涂点y1的差值，并将差值作为工业机器人在起始站位的移动值，即：yn-y1＝Yn-Y0。在VB中通过CreateRobotTask接口在DELMIA环境中创建工业机器人喷涂仿真任务，并通过CreateOperation接口为每个机器人喷涂姿态及站位值赋值。
在仿真无误后，使用DELMIA软件中Create Robot Program指令，基于喷涂仿真操作中的具体情况，输出最终的喷涂规划结果。
进一步的，所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤之前，所述方法还包括：获取所述待喷涂产品的实际喷涂工艺；在预设喷涂工艺库中获取与所述实际喷涂工艺对应的选定喷涂工艺，所述预设喷涂工艺库包括不同实际喷涂工艺对应的喷涂工艺；所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤，包括：基于所述选定喷涂工艺、所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
通过喷涂实验采用SQL Server建立喷涂工艺库，在离线编程环境通过实际喷涂工艺，提取到的选定喷涂工艺，选定喷涂工艺包括具体的喷涂工艺参数。
在一些实施例中，可以基于所述选定喷涂工艺、所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，进行上述喷涂仿真操作，在喷涂仿真操作满足预设条件时，基于基于所述选定喷涂工艺、所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，使用DELMIA软件中Create Robot Program指令，输出最终的喷涂规划结果。
本发明技术方案提出了一种工业机器人喷涂作业规划方法，用于设备，所述方法包括以下步骤：在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
现有方法中，需要技术人员手动规划工业机器人的喷涂作业，技术人员手动规划时，耗费时间较长，使得喷涂规划结果的获得效率较低，导致工业机器人喷涂效率较低。利用本发明的方法，设备自动获得最终的喷涂规划结果，设备可以快速的获得最终的喷涂规划结果，大大降低了喷涂规划结果获得时长，提高了喷涂规划结果获得效率，进而提高了工业机器人喷涂效率。
参照图3，图3为本发明工业机器人喷涂作业规划装置第一实施例的结构框图，所述装置用于设备，基于与前述实施例相同的发明构思，所述装置包括：
参数获取模块10，用于在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；
轨迹获得模块20，用于基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；
姿态获得模块30，用于利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；
结果获得模块40，用于基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
需要说明的是，由于本实施例的装置所执行的步骤与前述方法实施例的步骤相同，其具体的实施方式以及可以达到的技术效果都可参照前述实施例，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种工业机器人喷涂作业规划方法，其特征在于，用于设备，所述方法包括以下步骤：
在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；
基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；
利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；
其中，每个所述点位信息包括每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的法矢；所述利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态的步骤，包括：
利用每个所述喷涂点对应的法矢，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第一旋转向量，每个所述喷涂点对应的工具坐标系是所述目标工业机器人的执行末端对应的坐标系；
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；其中，所述喷涂姿态调整轴为除法矢所在轴以外的坐标轴；所述利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，获得向量n；其中，n*y＝0时，n*x＝az，n*z＝-ax，一个喷涂点对应的工具坐标系为R，
其中，n(nx，ny，nz)、o(ox，oy，oz)和a(ax，ay，az)为两两正交的三个向量，分别为该喷涂点的工具坐标系在世界坐标系X、Y、Z方向的矢量；
对所述向量n进行单位化，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，所述坐标轴之间的关系为两两正交的关系；所述利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算获得向量o；
对所述向量o进行单位化，获得每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，计算向量o，利用公式二计算，公式二如下：
利用所述第一旋转向量、所述第二旋转向量和所述第三旋转向量，构建每个所述喷涂点的表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
对每个所述喷涂点的表示矩阵进行单位化处理，获得每个所述喷涂点的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
基于每个所述喷涂点的单位表示矩阵，利用公式一，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述公式一为：
其中，α、β和γ为每个所述喷涂点对应的姿态角，R0为每个所述喷涂点对应的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的姿态角，构建每个所述喷涂点的喷涂姿态；
基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤之前，所述方法还包括：
获取所述目标工业机器人的初始站位值；
利用每个所述喷涂点的喷涂姿态，确定每个所述喷涂点的移动值；
利用每个所述喷涂点的移动值和每个所述喷涂点的喷涂姿态，进行喷涂仿真操作；
所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤，包括：
若所述仿真操作的仿真结果符合预设条件，则基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤之前，所述方法还包括：
获取所述待喷涂产品的实际喷涂工艺；
在预设喷涂工艺库中获取与所述实际喷涂工艺对应的选定喷涂工艺，所述预设喷涂工艺库包括不同实际喷涂工艺对应的喷涂工艺；
所述基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果的步骤，包括：
基于所述选定喷涂工艺、所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹的步骤，包括：
基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，利用CATIA软件中的Maching Operations，获得目标工业机器人的喷涂轨迹。
5.一种工业机器人喷涂作业规划装置，其特征在于，用于设备，所述装置包括：
参数获取模块，用于在获取到待喷涂产品的待喷涂工艺数模时，获取所述待喷涂工艺数模的喷涂参数信息；
轨迹获得模块，用于基于预设喷涂轨迹间距、预设喷涂点间距和所述喷涂参数，获得目标工业机器人的喷涂轨迹，所述喷涂轨迹包括多个喷涂点对应的多个点位信息，所述目标工业机器人用于对所述待喷涂产品进行喷涂操作；
姿态获得模块，用于利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态；
其中，每个所述点位信息包括每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的法矢；所述利用多个所述点位信息，获得多个所述喷涂点对应的多个喷涂姿态的步骤，包括：
利用每个所述喷涂点对应的法矢，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第一旋转向量，每个所述喷涂点对应的工具坐标系是所述目标工业机器人的执行末端对应的坐标系；
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；其中，所述喷涂姿态调整轴为除法矢所在轴以外的坐标轴；所述利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点对应的工具坐标系的喷涂姿态调整轴，获得向量n；其中，n*y＝0时，n*x＝az，n*z＝-ax，一个喷涂点对应的工具坐标系为R，
其中，n(nx，ny，nz)、o(ox，oy，oz)和a(ax，ay，az)为两两正交的三个向量，分别为该喷涂点的工具坐标系在世界坐标系X、Y、Z方向的矢量；
对所述向量n进行单位化，确定每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第二旋转向量；
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，所述坐标轴之间的关系为两两正交的关系；所述利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量，包括：
利用每个所述喷涂点的工具坐标系的坐标轴之间的关系，计算获得向量o；
对所述向量o进行单位化，获得每个所述喷涂点对应的工具坐标系的第三旋转向量；其中，计算向量o，利用公式二计算，公式二如下：
利用所述第一旋转向量、所述第二旋转向量和所述第三旋转向量，构建每个所述喷涂点的表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的表示矩阵，确定每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
对每个所述喷涂点的表示矩阵进行单位化处理，获得每个所述喷涂点的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述利用每个所述喷涂点的单位表示矩阵，计算每个所述喷涂点的姿态角的步骤，包括：
基于每个所述喷涂点的单位表示矩阵，利用公式一，计算每个所述喷涂点的姿态角；
所述公式一为：
其中，α、β和γ为每个所述喷涂点对应的姿态角，R0为每个所述喷涂点对应的单位表示矩阵；
利用每个所述喷涂点的坐标和每个所述喷涂点的姿态角，构建每个所述喷涂点的喷涂姿态；
结果获得模块，用于基于所述喷涂轨迹和多个所述喷涂姿态，获得所述待喷涂产品的喷涂规划结果。
6.一种设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行工业机器人喷涂作业规划程序，所述工业机器人喷涂作业规划程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有工业机器人喷涂作业规划程序，所述工业机器人喷涂作业规划程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的工业机器人喷涂作业规划方法的步骤。
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