大尺寸表面噴涂的交界區涂層均勻性分析

王毅，王國磊，李波，閆繼宇，路敦民*,

（1.北京林業大學工學院，北京 100083；2.清華大學機械工程系，北京 100084；3.中國航空工業集團公司濟南特種結構研究所，濟南 250023）

涂層厚度均勻性是機器人表面噴涂質量考核的重要指標之一。對大尺寸產品表面進行機器人噴涂時，采用面片劃分以化繁為簡是一種常用的做法。而面片交界區域的涂層厚度，是整體噴涂厚度均勻性的主要影響因素。

在離線編程中對涂層均勻性的控制很大程度上依賴于合理的涂層厚度分布模型。根據許多研究者的理論，涂層厚度分布模型通常被劃分為兩類：一類為無限模型，如高斯分布模型、柯西分布模型；另一類為有限模型，如拋物線模型[1]、貝塔模型[2-3]、雙貝塔模型[4]、多變量模型[5]等。而目前使用較為廣泛的雙貝塔模型認為在噴涂區域內，沿底面橢圓長短軸方向均服從貝塔分布[6-7]，缺乏對噴涂起始和終止區域涂層厚度分布的數學描述。

基于對面片交界區涂層厚度控制的問題，本文在橢圓雙貝塔模型的基礎上提出了一種對噴涂起始與終止區域進行描述的涂層厚度分布模型，并基于此模型理論分析和實驗驗證了交界區域的影響因素。

1 問題描述

對大尺寸工件進行噴涂時（以大面積板材為例，見圖1），通常將工件表面劃分為若干個小型面片以便于機器人作業[8-9]。在每個小面片上噴涂時，噴涂軌跡會采用“Z”字型軌跡[7]。圖1中，軌跡A1至軌跡A8為左側A面“Z”字型噴涂軌跡，軌跡B1至軌跡B8為右側B面“Z”字型噴涂軌跡。……