一种组合式电瓷绝缘子自动施釉轨迹及流量控制方法与流程

本发明涉及工业机器人程序控制，尤其涉及一种组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法。

背景技术：

1、组合式电瓷绝缘子通常由多个带有伞裙、颈部及环形过渡面的瓷件组合而成。为提高其绝缘性能和耐候性能，需要在瓷件表面形成均匀釉层。现有的机器人施釉方法通常根据设计模型或示教轨迹预先设置喷涂路径，并按照固定速度和流量执行施釉。然而，瓷件在成型、干燥及装夹过程中可能存在尺寸偏差和位置偏移，且伞裙根部、伞裙下表面及相邻伞裙之间容易形成遮挡。若仍采用固定喷距、固定速度或固定流量，易在曲率变化区域产生欠釉，并在轨迹搭接区域形成局部过釉。

2、其次，对于具有冗余自由度的机器人，同一喷头位姿可由多个关节构型实现，而不同关节构型对应的末端刚度不同。当机器人处于刚度较低的关节构型时，喷流反作用力和供釉软管牵引力容易使喷头偏离目标位置，进而改变实际喷距和喷幅。现有方法通常仅根据机器人是否能够到达目标位姿选择关节构型，难以兼顾末端刚度、轨迹连续性及外部扰动力的影响。

3、因此，本发明提出了一种组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法。在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可能包含不属于本领域普通技术人员公知常识的现有技术信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，解决上述背景技术中所提到的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，包括如下步骤：

4、s1、获取待施釉瓷件的表面模型，将其划分为多个表面分区，确定各表面分区的目标着釉质量，控制机器人在施釉前保持于多个基准检测姿态，采集施釉前关节静态力矩，并建立力臂响应关系；

5、s2、根据表面模型生成初始施釉轨迹和初始流量指令，针对轨迹点生成候选关节构型，并依据末端最大刚度方向、末端法向刚度及供釉软管牵引，采用蚁群算法确定目标关节构型序列；

6、s3、控制机器人按目标关节构型序列执行初始施釉轨迹，并依据初始流量指令调节釉浆流量，施釉完成后建立供釉基准状态，按基准检测姿态采集施釉后关节静态力矩；

7、s4、根据施釉前关节静态力矩、施釉后关节静态力矩及力臂响应关系，反演各表面分区的新增釉浆质量，并与目标着釉质量比较，确定欠釉分区及补偿釉量；

8、s5、根据欠釉分区和补偿釉量生成补偿施釉轨迹及补偿流量指令，采用蚁群算法确定补偿目标关节构型序列，执行补偿施釉，并依据补偿后的关节静态力矩更新累计新增釉浆质量，直至达到目标着釉质量或满足补偿终止条件。

9、s1具体包括：获取待施釉瓷件的表面模型，建立瓷件坐标系，对表面模型进行几何分区和周向细分，确定各表面分区的面积、中心位置、平均表面法向及目标着釉质量，形成表面分区集合；根据表面分区集合生成候选基准检测姿态，依据候选力臂响应矩阵筛选满足可辨识条件的基准检测姿态，控制机器人进入基准检测姿态，采集施釉前关节静态力矩和检测基准数据；根据表面分区集合、基准检测姿态和机器人运动学参数计算力臂响应系数，采用已知质量标定块校正，形成最终力臂响应矩阵及力臂响应关系。

10、s2具体包括：根据表面模型、表面分区集合及目标着釉质量确定施釉顺序，生成包括喷头位置、喷射方向、喷距、速度和质量流量的初始施釉轨迹及初始流量指令；针对轨迹点求解候选关节构型，剔除不满足关节范围、碰撞、奇异位形和供釉软管弯曲约束的构型，根据末端最大刚度方向、末端法向刚度、喷流反作用和供釉软管牵引确定构型代价值；以轨迹点及候选关节构型建立搜索结构，采用蚁群算法搜索满足连续运动约束的目标关节构型序列，并与初始施釉轨迹、初始流量指令及时序信息绑定，形成初始施釉控制序列。

11、s3具体包括：控制机器人按照初始施釉控制序列执行初始施釉，补偿供釉响应延迟，采集实际关节角度、喷头实际位置、实际质量流量、供釉压力和供釉软管牵引力，形成初始施釉执行记录；初始施釉完成后消除残余出釉，使供釉压力、供釉软管牵引力和夹具夹紧力恢复至施釉前检测基准数据的参考范围，并在检测时间窗口内控制机器人进入各基准检测姿态；在各基准检测姿态下采集施釉后关节静态力矩，对姿态重复性、供釉基准状态和力矩稳定性进行筛选，形成有效施釉后关节静态力矩集合和有效初始施釉执行记录。

12、s4具体包括：根据施釉前关节静态力矩、施釉后关节静态力矩及检测基准数据，扣除关节温度、供釉压力和供釉软管牵引力差异产生的背景力矩，得到修正后新增力矩集合及新增力矩不确定度集合；根据修正后新增力矩集合、最终力臂响应矩阵、表面分区邻接关系及有效初始施釉执行记录，在新增釉浆质量非负和参考附着质量受限条件下进行加权反演，得到新增釉浆质量分布、质量反演不确定度、反演残差及质量反演有效标记；将新增釉浆质量分布与对应的目标着釉质量比较，并结合着釉允许偏差和质量反演不确定度，确定欠釉分区、补偿釉量、欠釉原因标记及不允许补偿标记。

13、s5具体包括：根据欠釉分区、补偿釉量、质量反演不确定度及不允许补偿标记，确定补偿作用区域和补偿喷涂转移效率，生成候选补偿施釉轨迹集合及候选补偿流量指令集合；针对候选补偿施釉轨迹点生成候选补偿关节构型，以轨迹点、候选补偿关节构型和候选补偿质量流量等级构建搜索节点，采用蚁群算法确定补偿施釉控制序列；执行补偿施釉控制序列，采集补偿后关节静态力矩，更新本轮补偿新增釉浆质量、累计新增釉浆质量和补偿喷涂转移效率，并在达到目标着釉质量或补偿终止条件时结束补偿。

14、本发明的有益效果在于：

15、本发明通过建立待施釉瓷件的实测表面模型并进行分区，可减小成型收缩、局部变形及装夹偏差对轨迹规划的影响，提高复杂伞裙和过渡区域的轨迹适配性。通过联合确定喷头轨迹、运行速度和质量流量，使釉浆输出量与表面面积、喷涂宽度及转移效率相匹配，减少曲率变化区域欠釉及轨迹搭接区域过釉。

16、本发明通过比较候选关节构型的末端最大刚度方向、末端法向刚度、喷流反作用和供釉软管牵引，能够降低喷头在施釉过程中的法向偏移，提高喷距和喷射方向的稳定性。通过在施釉前后采集多个基准检测姿态下的关节静态力矩，并结合力臂响应关系反演各表面分区的新增釉浆质量，可减少湿态釉浆反光、表面遮挡对检测结果的影响，实现局部着釉状态的定量识别。

17、本发明通过结合目标着釉质量、质量反演不确定度和着釉允许偏差识别欠釉分区，能够避免将正常波动误判为欠釉，并为补偿区域及补偿釉量提供量化依据。通过对欠釉分区生成受边界约束的补偿施釉轨迹，并在补偿后重新进行关节静态力矩检测和质量反演，可降低补偿不足、重复着釉及局部过釉风险，形成自动施釉闭环。

1.一种组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，还包括：s5、根据欠釉分区和补偿釉量生成补偿施釉轨迹及补偿流量指令，采用蚁群算法确定补偿目标关节构型序列，执行补偿施釉，并依据补偿后的关节静态力矩更新累计新增釉浆质量，直至达到目标着釉质量或满足补偿终止条件。

3.根据权利要求1所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，s1具体包括：

4.根据权利要求3所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，还包括：根据表面分区集合、基准检测姿态和机器人运动学参数计算力臂响应系数，采用已知质量标定块校正，形成最终力臂响应矩阵及力臂响应关系。

5.根据权利要求1所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，s2具体包括：

6.根据权利要求1所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，s3具体包括：

7.根据权利要求6所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，还包括：在各基准检测姿态下采集施釉后关节静态力矩，对姿态重复性、供釉基准状态和力矩稳定性进行筛选，形成有效施釉后关节静态力矩集合和有效初始施釉执行记录。

8.根据权利要求1所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，s4具体包括：

9.根据权利要求2所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，s5具体包括：

10.根据权利要求9所述的组合式电瓷绝缘子施釉机器人的自动施釉轨迹及流量控制方法，其特征在于，还包括：执行补偿施釉控制序列，采集补偿后关节静态力矩，更新本轮补偿新增釉浆质量、累计新增釉浆质量和补偿喷涂转移效率，并在达到目标着釉质量或补偿终止条件时结束补偿。