离线编程技术可以大幅缩短机器人示教时间、减少示教成本、获得最佳工艺效果等,为喷涂机器人先进技术之一。涉及到机器人机构、控制系统、喷涂工具、喷涂工艺、车体、编程软件等诸多方面,也具有重要研究价值。本论文针对旋杯与轿车面漆喷涂开展研究工作,涉及旋杯喷涂模块、工件曲面造型模块、轨迹规划模块、轨迹生成模块、分析仿真模块等,重点研究了旋杯喷涂新模型、车体曲面造型选择、曲面上漆膜厚度计算及离散参数选择、喷涂轨迹规划、漆膜厚度仿真分析等内容。主要工作如下:1.探究了旋杯的工作原理,详细探究了旋杯(喷枪)的数学模型问题,提出了一种新的累积速率模型,研究了基于新累积模型的涂料投射模型、匀速喷涂厚度模型,为自由曲面的漆膜厚度计算以及轨迹规划打下基础。2.探究了曲面的厚度计算公式及相关参数的设置方法。探究了参数曲面和网格模型两种曲面表达方式,在分析了两种曲面表达方式各自的优缺点后,最终选择了用参数曲面生成轨迹、用STL面片格式文件进行厚度计算的方案。之后推导了自由曲面上漆膜厚度的计算公式,在此基础上计算了漆膜仿真误差与轨迹离散步长、STL面片的主要参数(弦高、步长)的关系(必要条件),为以上参数的选择提供了理论依据,既保证了漆膜厚度仿真的精确性,又节省了计算资源。3.探究了简单面片及复合面片的轨迹规划问题。首先提出了轨迹的评价指标概念,然后指出了轨迹规划的目的,即求解目标轨迹,使得相应的评价指标取得极值,接着探究了简单面片的轨迹规划方法,先探究的是简单平面的轨迹规划方法,在此基础上,探究了简单曲面的轨迹规划方法,最后在简单面片的基础上探究了复合面片的轨迹规划方法,思路是复合曲面的分块、提出综合各面片转弯次数与交界处均匀度的评价函数并求取以确定各面片的喷涂方向、各分块轨迹规划、轨迹整合问题。4.离线编程漆膜厚度仿真系统的搭建。包括STL文件生成、轨迹生成与轨迹位姿(坐标、法向量)的批量导出、漆膜厚度的计算、厚度仿真云图以及误差分析。其中关键技术是用CREO/Toolkit对CREO进行二次开发,然后批量提取出离散点的位姿,在得到了面片文件与轨迹基础上,结合漆膜厚度算法,仿真出每个面片的漆膜厚度,并以云图的形式直观地显示出喷涂效果,再结合方差指标,对喷涂效果进行准确、直观的评价。