喷墨印刷由于可以直接在基材上进行功能材料的图形化印制,其在新型表面电子器件制备技术中占据重要位置。而针对自由曲面的图形化喷印,工业机器人因其具有较好的离线轨迹编程柔性,故而广泛地应用于曲面物体的表面喷涂作业中。曲面物体的图形化喷涂实现,喷涂工具的轨迹规划是其中的重点。合理而高效的轨迹规划,是达到喷涂作业标准、保证曲面喷涂质量的关键所在。故本文以喷笔轨迹规划方法作为研究对象,运用切面法生成喷笔轨迹,并依据影响喷涂质量的工艺参数,从几何关系及沉积厚度方面对喷笔轨迹进行优化。本文首先根据曲面图形化喷涂的作业特点,设计机器人多头喷涂的整体方案并以此设计转动喷涂工具的结构及控制模块。搭建曲面喷涂实验平台并建立喷涂系统坐标系。对IRB-120机器人进行运动学分析,建立机器人D-H模型并推导运动学逆解。然后,针对自由曲面上的图形进行喷笔轨迹规划。用自由曲面三角网格化的STL模型,建立图形空间位置和方向数据的三角面、顶点及边线的几何拓扑信息,并对顶点及边线的方向信息进行插补计算。基于分域截切法得到喷笔轨迹。依据相邻三角面的双角度约束,将相近曲率三角面连片处理成为多个平滑面域,并依据面积的加权计算得到近似平面,以其垂直面作为切面生成喷笔轨迹。其后,对漆膜沉积模型进行了研究,基于二次曲线漆膜生成速率函数模型,建立以漆膜厚度极差最小及与期望膜厚方差最小为优化目标的厚度优化模型,并依此获得优化的轨迹重叠间隔及喷涂速度。根据自由曲面的几何特性,提出轨迹规划中分域及切面截切的优化规则,在凹多边形分割及切面方向上对轨迹进行优化。最后,在IRB-120机器人曲面喷涂实验平台上对轨迹的生成方法进行仿真和实验验证。实验结果表明本文提出的分域截切轨迹生成方法可以实现对曲面图形的喷涂作业规划。