本發(fā)明屬于燃機(jī)表面噴涂的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人對(duì)燃機(jī)部件的復(fù)雜曲面的噴涂方法，對(duì)材料表面進(jìn)行改性，熱噴涂，保證不規(guī)則曲面噴涂的涂層厚度均勻度。

背景技術(shù)：

不同涂層有不同的功能，可以起到耐磨、耐高溫等作用，對(duì)基體進(jìn)行保護(hù)。對(duì)部件進(jìn)行加工時(shí)，很重要的一點(diǎn)是要保證涂層的均勻度。即制定區(qū)域的涂層厚度要盡可能均勻。

而燃機(jī)表面的手持噴涂，目前完全依賴于工作人員的感覺(jué)，可重復(fù)性較差，噴涂過(guò)程中噴涂角度不能根據(jù)表面形狀進(jìn)行改變。對(duì)于非金屬涂層，例如陶瓷涂層，可以使用測(cè)厚儀對(duì)厚度進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于規(guī)則的平面區(qū)域，等離子噴涂可以通過(guò)直線移動(dòng)加偏移進(jìn)行噴涂。對(duì)于規(guī)則的圓筒狀部件，噴槍沿著軸向方向直線移動(dòng)，加上工件本身的旋轉(zhuǎn)，也可以獲得均勻的涂層。

在等離子噴涂過(guò)程中，影響涂層均勻度的因素有：

1.送粉率，單位時(shí)間進(jìn)入到等離子射流內(nèi)部的粉末量，對(duì)于一個(gè)部件通常為恒定值。

2.等離子射流相對(duì)于待噴涂表面的角度。

3.等離子噴槍射流出口距離待噴涂表面的距離。決定了粉末從進(jìn)入等離子射流至沉積到待噴涂表面，這個(gè)過(guò)程中在射流中停留的時(shí)間，停留時(shí)間影響到粉末的融化程度，進(jìn)而影響沉積效率。

4.噴槍射流相對(duì)與待噴涂表面的移動(dòng)速度。噴槍射流相對(duì)于待噴涂表面移動(dòng)速度越慢，粉末在單位面積堆積得越厚；相反，如果噴槍相對(duì)于待噴涂表面移動(dòng)速度越快，單位面積上涂層厚度越薄。

而對(duì)于不規(guī)則的復(fù)雜曲面，如果仍然利用直線移動(dòng)加偏移的話，所獲得的涂層均勻度往往不符合要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人對(duì)燃機(jī)部件的復(fù)雜曲面的噴涂方法，以保證在不規(guī)則曲面噴涂涂層時(shí)厚度可以均勻分布。

技術(shù)方案：一種機(jī)器人對(duì)燃機(jī)部件的復(fù)雜曲面的噴涂方法，包括如下步驟：

(1)使用一定數(shù)量的線將不規(guī)則表面分成若干區(qū)域，每條線上又有若干個(gè)點(diǎn)，用以對(duì)表面進(jìn)行進(jìn)一步地分割，曲面被分割的區(qū)域越多，每個(gè)平面拼接起來(lái)的形狀越接近真實(shí)的曲面形狀；具體地，噴涂程序分割線有m條線段，由于是閉合曲面，即筒狀曲面：第1條線和第15條線段完全重合，m條線段將部件內(nèi)表面分割成m-1個(gè)區(qū)域，由于每條線上又有10個(gè)分割點(diǎn)，將m-1個(gè)區(qū)域進(jìn)一步分割成9m-9個(gè)區(qū)域；

(2)在噴涂過(guò)程中，上述被分的每個(gè)區(qū)域?qū)?dāng)作平面看待，在平面內(nèi)部，噴槍的移動(dòng)軌跡為直線加偏移，當(dāng)噴槍射流在表面移動(dòng)一次時(shí)的軌跡為山峰狀，為保證涂層均勻，兩次噴涂軌跡之間的偏移距離不能太大，否則會(huì)出現(xiàn)涂層高低起伏的情況，為保證單個(gè)區(qū)域內(nèi)涂層的均勻性，相鄰兩次軌跡之間的偏移量需要在一定范圍內(nèi)，在分區(qū)時(shí)，最初由m條線將曲面分區(qū)，這m條線上點(diǎn)位置信息是已知的，首先計(jì)算相鄰兩條分割線上10個(gè)分割點(diǎn)的距離l，然后嘗試將兩條分割線之間的距離等分為n等份，則噴涂時(shí)偏移距離為l/n，其中n為整數(shù)，程序算法會(huì)從1開(kāi)始嘗試均分，直到n值可以滿足偏移距離l/n落在規(guī)定的范圍內(nèi)；p1p2位相鄰的分割線，分割線上分別有十個(gè)目標(biāo)點(diǎn)p11p12……p110，p21p22……p210,程序會(huì)通過(guò)計(jì)算尋找合適的n值將p11和p21，p12和p22，……p120和p210之間的距離l1，l2……l10均分為n段，這樣分割線p1和p2之間的噴涂偏移距離l1/nl2/n……l10/n就隨之確定；

(3)當(dāng)單個(gè)區(qū)域內(nèi)的均分值n確定之后，相鄰兩條分割線上對(duì)應(yīng)的分割點(diǎn)之間就會(huì)被均分為n段，對(duì)應(yīng)插入n-1個(gè)點(diǎn)為程序目標(biāo)點(diǎn)；對(duì)于機(jī)器人程序而言，目標(biāo)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)器人需要移動(dòng)到的位置，目標(biāo)點(diǎn)中包含有空間坐標(biāo)信息xyz，以及相對(duì)于表面的角度信息，這些信息都可以通過(guò)插值法計(jì)算出來(lái)，這樣在噴涂曲面區(qū)域時(shí)，每條軌跡的噴涂角度都可以接近90°，進(jìn)一步保證涂層的均勻度。

作為優(yōu)選方案：在該噴涂程序中，機(jī)器人的等離子噴槍在9m-9個(gè)分割區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)速度均可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，配合上述算法，涂層均勻度得以保證。

有益效果：本發(fā)明的涂層均勻度高，可以對(duì)程序進(jìn)行升級(jí)提高精度，適應(yīng)性好，可以噴涂閉合曲面或者非閉合曲面，可噴涂不規(guī)則的表面。本發(fā)明經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，在不規(guī)則內(nèi)表面的涂層厚度誤差在100μm以內(nèi)，該程序的優(yōu)點(diǎn)，可以通過(guò)增加分割線和分割點(diǎn)的數(shù)量來(lái)進(jìn)一步提高噴涂精度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中的區(qū)域分割示意圖；

圖2是本發(fā)明中的某一個(gè)區(qū)域的分割線示意圖；

圖3是本發(fā)明中的單個(gè)區(qū)域內(nèi)的噴涂軌跡示意圖；

圖4是本發(fā)明中的兩次噴涂軌跡之間的偏移示意圖；

圖5是本發(fā)明中的分割線上的目標(biāo)點(diǎn)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好的理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚的界定。本發(fā)明所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

具體實(shí)施例

一種機(jī)器人對(duì)燃機(jī)部件的復(fù)雜曲面的噴涂方法，包括如下步驟：

(1)使用一定數(shù)量的線將不規(guī)則表面分成若干區(qū)域，每條線上又有若干個(gè)點(diǎn)，用以對(duì)表面進(jìn)行進(jìn)一步地分割。具體地，如圖1-2所示，噴涂程序分割線有15條線段，由于是閉合曲面，即筒狀曲面：第1條線和第15條線段完全重合，m條線段將部件內(nèi)表面分割成14個(gè)區(qū)域，由于每條線上又有10個(gè)分割點(diǎn)，將14個(gè)區(qū)域進(jìn)一步分割成126個(gè)區(qū)域。

(2)以126個(gè)區(qū)域中某一個(gè)區(qū)域?yàn)槔?。在噴涂過(guò)程中，將該區(qū)域當(dāng)作平面看待(注意，曲面被分割的區(qū)域越多，每個(gè)平面拼接起來(lái)的形狀越接近真實(shí)的曲面形狀)。如圖3所示，在平面內(nèi)部，噴槍的移動(dòng)軌跡為直線加偏移。需要注意的是，當(dāng)噴槍射流在表面移動(dòng)一次時(shí)的軌跡為山峰狀，為保證涂層均勻，兩次噴涂軌跡之間的偏移距離不能太大，否則會(huì)出現(xiàn)涂層高低起伏的情況。如圖4所示，第三種情況是生產(chǎn)中所需要的。為保證單個(gè)區(qū)域內(nèi)涂層的均勻性，相鄰兩次軌跡之間的偏移量需要在一定范圍內(nèi)，在分區(qū)時(shí)，最初由15條線將曲面分區(qū)，這15條線上點(diǎn)位置信息是已知的，首先計(jì)算相鄰兩條分割線上10個(gè)分割點(diǎn)的距離l，然后嘗試將兩條分割線之間的距離等分為n等份，則噴涂時(shí)偏移距離為l/n，其中n為整數(shù)，程序算法會(huì)從1開(kāi)始嘗試均分，直到n值可以滿足偏移距離l/n落在規(guī)定的范圍內(nèi)。如圖5所示，p1p2位相鄰的分割線，分割線上分別有十個(gè)目標(biāo)點(diǎn)p11p12……p110，p21p22……p210,程序會(huì)通過(guò)計(jì)算尋找合適的n值將p11和p21，p12和p22，……p120和p210之間的距離l1，l2……l10均分為n段，這樣分割線p1和p2之間的噴涂偏移距離l1/nl2/n……l10/n就隨之確定；

(3)當(dāng)單個(gè)區(qū)域內(nèi)的均分值n確定之后，相鄰兩條分割線上對(duì)應(yīng)的分割點(diǎn)之間就會(huì)被均分為n段，對(duì)應(yīng)插入n-1個(gè)點(diǎn)為程序目標(biāo)點(diǎn)；對(duì)于機(jī)器人程序而言，目標(biāo)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)器人需要移動(dòng)到的位置，目標(biāo)點(diǎn)中包含有空間坐標(biāo)信息xyz，以及相對(duì)于表面的角度信息，這些信息都可以通過(guò)插值法計(jì)算出來(lái)，這樣在噴涂曲面區(qū)域時(shí)，每條軌跡的噴涂角度都可以接近90°，進(jìn)一步保證涂層的均勻度。

在該噴涂程序中，機(jī)器人的等離子噴槍在9m-9個(gè)分割區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)速度均可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，配合上述算法，涂層均勻度得以保證。

本發(fā)明的涂層均勻度高，可以對(duì)程序進(jìn)行升級(jí)提高精度，適應(yīng)性好，可以噴涂閉合曲面或者非閉合曲面，可噴涂不規(guī)則的表面。本發(fā)明經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，在不規(guī)則內(nèi)表面的涂層厚度誤差在100μm以內(nèi)，該程序的優(yōu)點(diǎn)，可以通過(guò)增加分割線和分割點(diǎn)的數(shù)量來(lái)進(jìn)一步提高噴涂精度。