喷漆机器人作为一种先进的涂装生产设备已广泛应用于产品内外表面的喷涂,由于现代工业产品外形相当复杂,如何实现涂层均匀化变得极为重要。其中,喷涂轨迹规划是实现涂层均匀性的关键步骤。自动轨迹规划克服了示教轨迹规划的众多缺点,将工业喷涂过程所需的三维信息通过CAD模型输入到交互式喷漆机器人轨迹规划系统,能根据输入信息自动产生喷漆机器人喷涂轨迹。实现喷涂轨迹自动规划决定着整个喷漆机器人离线编程技术是否能得到广泛应用,已经成为一个活跃的研究领域,许多研究人员正在进行机器人喷涂轨迹建模、优化等方面的研究。针对国内外对喷涂轨迹规划领域研究的现状及其不足,本文着重在三维CAD模型信息、涂层沉积率模型、轨迹规划及轨迹仿真等几个方面进行研究。(1)基于产品三维CAD模型,利用多面体构造法将产品网格化,通过对投影面双向扫描构造Z-map模型提取喷涂节点坐标及三角面的法矢量。最终,实现了CAD曲面喷涂关键信息数据的提取存储。(2)涂料雾化后的微粒在工件表面上形成的沉积模型具有多种形状,对β分布沉积模型函数进行研究,推导出涂层在平面、曲面上以及过渡曲面的沉积厚度方程。(3)针对影响涂层效果的参数变量:喷枪速度、喷枪距离、喷涂轨迹间距离、喷涂轨迹运动方式、喷涂时间等,进行优化,建立了曲面喷涂轨迹优化的数学方程,实现两相交面的涂层最均匀化。(4)以某一具体轿车车身顶面为喷涂对象,首先选定沉积率模型参数,然后利用MATLAB软件编程计算出最佳重叠率,最后利用Pro/E的几何分析功能提取三角面片节点坐标及其法矢量,从而生成轿车车身顶面的喷涂轨迹。(5)基于OpenGL,用Visual C语言开发了三维喷涂仿真系统,实现了高速旋杯的造型、粒子喷涂、喷涂环境建模及喷涂系统工作场景视角的变化。