6.1总结
随着国内航空制造业的发展，喷涂工艺作为制造过程中不可或缺的环节得到了更多的研究和重视。本文以一款串并混联喷涂机器人为研究对象，以国产大飞机C919水平尾翼为喷涂目标，主要针对喷涂机器人的轨迹规划和控制系统展开研究。本文的主要贡献如下: (1)从喷涂工艺入手，对旋杯式静电喷涂进行了分析，采用有限分布范围模型中的刀分布模型建立了静电喷涂涂料沉积厚度模型，对喷涂过程中影响涂层质量的参数:喷涂高度、喷涂速度和相邻路径间距进行了研究，并根据Matlab仿真分析的结果，确定了能使机翼喷涂达到最佳效果的工艺参数取值。 (2)分析并对比了人工示教编程和离线编程，确定机翼喷涂机器人采用离线编程的方式;将数控加工技术和轨迹规划问题结合起来研究，详细分析了机翼喷涂于数控铣削加工的相同点，为基于CAD/CAM技术的喷涂轨迹规划提供了依据，在CATIA数控加工模块中生成了喷涂轨迹，并根据实际需要对轨迹进行修改，经过仿真分析观察喷涂效果，证明了此种轨迹规划方式的可行性;同时根据商飞提供的机翼模型特点，开发了基于STL文件格式的轨迹规划软件，并利用该软件制定了喷涂轨迹，生成的轨迹轨迹光滑连续，覆盖了整个机翼表面;综合对比了这两种轨迹规划方式的优缺点。 (3)明确了喷涂机器人后置处理的原理与任务，对混联喷涂机器人结构展开了研究，将机器人中的并联部分等效成串联的机构，运用D-H矩阵法对喷涂机器人进行运动学分析，得到了机器人的正逆解;在此基础上开发了后置处理软件，将机器人末端执行机构的运动轨迹通过后置处理软件转换成驱动机器人各轴运动的输入值，并通过仿真分析验证了运动学分析和后置处理结果是准确的。 (4)作为机翼自动喷涂作业系统的核心部分，运动控制系统的性能直接影响机翼喷涂的工艺水准，所以详细研究运动控制系统的方案，选择了工控机与UMAC组成的主从式的控制体系结构;分析了传统“三环”控制模式下参数整定难度大、系统响应性能差的原因，选用了电流环、速度环、位置环全部闭合在控制器中的控制模式，以此为参考选择了控制器、放大器、伺服电机、编码器等硬件;同时，进行了输调漆系统和安全保障系统的方案设计和硬件选型;基于UMAC开发了运动控制软件和系统监控软件，其中运动控制软件运行于下位机上，实现对喷涂机器人的伺服控制，系统监控软件运行工控机上，完成系统进行初始化、逻辑状态监控、人机交互等任务;对UMAC内部控制算法的原理进行了详细分析，在此基础上整定各轴伺服参数，最后测试了控制系统的性能。