CN115906532A - 喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法和系统,通过本发明的技术方案,建立了不同工况下的喷涂防水涂料沉积模型,并建立了涂层厚度优化模型,进一步优化了喷涂参数。以椭圆双β模型平面单点沉积模型为基础,建立了单条直线路径涂料沉积模型,探究了喷枪移动速度和涂层厚度分布的关系,确定喷涂厚度状态的准确性较高,因此,通过目标喷涂状态识别模型识别防水涂料的喷涂状态能够很好地确定防水涂料的喷涂状态,从而提高了防水涂料防水效果。
Description
技术领域
本发明涉及数据识别技术领域,具体而言,特别涉及一种喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法和系统。
背景技术
随着国家基建的快速发展,道路等级不断提高,桥梁构造物所占比例越来越大。由于以前大部分道桥桥面没有铺设防水层导致了道桥出现破损、开裂,影响了道桥的使用寿命。因此做好道桥的防水是保证道路质量的保证。随着道桥防水技术的发展,我国颁布了道桥用防水材料行业标准,为道桥工程质量提供了技术支持。目前对绿色环保生产方式的大力提倡,对传统的防水涂层广泛采用的手工喷涂方式产生了很大的冲击。
手工喷涂方式虽然适应性强,但要求工人在粉尘严重的喷涂房长时间工作,严重侵害工人身体健康,且喷涂工作效率低,还会产生较多的原料浪费。喷涂机器人的出现改变了传统的手工作坊生产方式,现有的空气喷涂模型有有限范围模型和无限范围模型两类,以柯西分布模型和高斯分布模型为代表的无限范围模型将喷涂理想化,涂料能在喷枪的作用下到达无穷远处,计算较为简单,能够直接对模型求取积分函数,减少求解时间,但是对真实的涂料沉积描述性一般,因此仅在对目标涂层质量要求很低时才会使用。
对于喷涂机器人而言,喷涂装置是确定的,涂料特性、外部环境和工件表面特征在同一批喷涂作业中也是不变的,不方便进行改变来提升喷涂品质。喷枪参数中,实际喷涂过程中,针阀位置调整好一般不再改变;供料压力最终改变的是喷涂流量,因此不需对其重复讨论;剩余的喷枪流量、雾化压力和喷幅压力是喷涂作业中的经常改变的参数。路径参数中,喷枪高度、喷枪速度会对最终的涂层厚度分布有较大的影响。在其他喷涂参数不变的前提下,喷枪高度越大,工件表面沉积图案的尺寸越大,单位时间内在喷涂覆盖区域的涂层厚度越小,当喷枪高度过大时,涂料在空气中耗散过多,易引发桔皮现象;相反,当喷枪高度过小时,涂料单位时间内在喷涂覆盖区域的涂层厚度越大,易引发流挂现象。在其他喷涂参数不变的前提下,喷枪移动速度越快,工件表面上一点的涂层累积时间越短,涂层厚度越小,为了达到目标的涂层厚度就需要反复喷涂;喷涂速度过慢时,工件表面上一点的涂层累积时间过长,涂层厚度超出预期设定值,也易引发流挂现象。
发明内容
为了弥补现有技术的不足,本发明提供了一种喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法和系统。
本发明是通过如下技术方案实现的:一种喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法,喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法包括以下步骤:
S1:建立平面上涂层厚度分布模型,选取椭圆双β分布模型作为涂层厚度分布模型,喷枪开启后,当喷枪位置不变时,涂层在平面的沉积区域图案是类椭圆形,x 和y方向上的涂层厚度均满足β分布函数, S2:在y=u的x方向截面的涂层厚度分布可以用式(1)表示:
在x=k的y方向截面的涂层厚度分布可以用式(2)表示:
(2);
S4;表面喷涂区域内任意一点(x,y)处的涂层厚度分布函数可以用式(5) 或(6)表示:
S5:将喷涂速度作为变量引入椭圆双β分布模型,建立直线路径的涂层厚度沉积模型,直线路径下椭圆形喷涂区域内一点的涂层沉积厚度是喷炬扫掠过程中所有覆盖到该点的喷枪路径点的厚度叠加之和,喷枪移动过程中所有经过P点的椭圆区域的y坐标用含喷枪移动速度v的式(7)表示:
将式(7)代入式(5)中,到直线路径下各点的涂层厚度表达式为:
作为优选方案,步骤S5中积分时间上限
单位时间内椭圆喷涂区域内的最大涂层沉积厚度thmax 与喷枪高度 h 和喷枪流量q用经验公式(12)表示,
一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法。
一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现所述的方法。
本发明由于采用了以上技术方案,与现有技术相比使其具有以下有益效果:以椭圆双β模型平面单点沉积模型为基础,建立了单条直线路径涂料沉积模型,探究了喷枪移动速度和涂层厚度分布的关系。机器人实施喷涂作业时,通常使喷枪沿工件表面匀速喷涂,因此需要以单点喷涂模型为基础,推导匀速直线路径下涂层厚度与喷涂速度间的函数关系。通过matlab对直线路径下的涂层厚度和几种喷枪移动速度关系进行仿真,其他喷涂参数不变的前提下,喷枪移动速度越快,工件表面上一点的涂层累积时间越短,涂层累积厚度越小,二者成反比例关系。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为椭圆双β喷枪模型图;
图2为椭圆双β漆膜厚度分布模型图(其中a为立体,b为俯视);
图3为厚度分布模型图;
图4为直线路径下的涂层厚度和喷枪移动速度关系;
图5为喷涂速度与目标涂层厚度对应关系。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图1至图5对本发明的实施例的喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法和系统进行具体说明。
如图1、图2所示,本发明提出了一种喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法,其特征在于,所述喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法包括以下步骤:
S1:建立平面上涂层厚度分布模型,选取椭圆双β分布模型作为涂层厚度分布模型,如图1,喷枪开启后,当喷枪位置不变时,涂层在平面的沉积区域图案是类椭圆形,x 和y方向上的涂层厚度均满足β分布函数, 这两个方向的β指数数值可不相等,但是互相平行的任意截面上的β值是一致的。所以S2:在y=u的x方向截面的涂层厚度分布可以用式(1)表示:
在x=k的y方向截面的涂层厚度分布可以用式(2)表示:
(2);
S4;表面喷涂区域内任意一点(x,y)处的涂层厚度分布函数可以用式(5) 或(6)表示:
单位时间内椭圆喷涂区域内的最大涂层沉积厚度thmax 与喷枪高度 h 和喷枪流量q用经验公式(12)表示,
S5:将喷涂速度作为变量引入椭圆双β分布模型,建立直线路径的涂层厚度沉积模型,如图3,直线路径下椭圆形喷涂区域内一点的涂层沉积厚度是喷炬扫掠过程中所有覆盖到该点的喷枪路径点的厚度叠加之和,喷枪移动过程中所有经过P点的椭圆区域的y坐标用含喷枪移动速度v的式(7)表示:
将式(7)代入式(5)中,并对喷涂时间进行积分,得到直线路径下各点的涂层厚度表达式为:
积分时间上限
使用matlab对直线路径下的涂层厚度和几种喷枪移动速度关系进行仿真,得到的结果如图4所示。从图中我们可以发现在其他喷涂参数不变的前提下,喷枪移动速度越快,工件表面上一点的涂层累积时间越短,涂层累积厚度越小,二者成反比例关系,喷涂速度与目标涂层厚度对应函数关系如图5所示。
一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法。
一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现如所述的方法。
在本发明的描述中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制;术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种喷涂沥青防水涂料沉积模型的建模方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1:建立平面上涂层厚度分布模型,选取椭圆双β分布模型作为涂层厚度分布模型,喷枪开启后,当喷枪位置不变时,涂层在平面的沉积区域图案是类椭圆形,x 和y方向上的涂层厚度均满足β分布函数,
S2:在y=u的x方向截面的涂层厚度分布可以用式(1)表示:
在x=k的y方向截面的涂层厚度分布可以用式(2)表示:
(2);
S4;表面喷涂区域内任意一点处的涂层厚度分布函数可以用式(5) 或(6) 表示:
S5:将喷涂速度作为变量引入椭圆双β分布模型,建立直线路径的涂层厚度沉积模型,直线路径下椭圆形喷涂区域内一点的涂层沉积厚度是喷炬扫掠过程中所有覆盖到该点的喷枪路径点的厚度叠加之和,喷枪移动过程中所有经过P点的椭圆区域的y坐标用含喷枪移动速度v的式(7)表示:
将式(7)代入式(5)中,直线路径下各点的涂层厚度表达式为:
5.一种终端设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的方法。
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CN116629085A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-08-22 | 中国建筑第二工程局有限公司 | 基于粒子群算法及卷积神经网络的防水涂料最优化方法 |
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CN109332033A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-15 | 江苏大学 | 一种静电喷涂机器人针对非规则平面多边形涂层厚度均匀性的优化方法 |
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