1.用于曲面均匀喷涂的轨迹分块规划方法,其特征是,该方法首先构建曲面外扩包围盒;基于所述外扩包围盒对曲面{P}利用横向切面分块成一系列单个曲面{Pt};然后对单个曲面{Pt}利用纵向切面分块成一系列单片曲面{wn};遍历单片曲面{wn},依据其几何特征生成相应的喷涂轨迹点,连接轨迹点生成单条喷涂轨迹;再对单条轨迹进行过喷处理,外延生成过喷轨迹点,可得完整单条轨迹;最后每条轨迹按首尾顺序连接,形成完整喷涂轨迹。
2.根据权利要求1所述的用于曲面均匀喷涂的轨迹分块规划方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤1,构建曲面外扩包围盒;
设曲面{P}={pi|pi=(xi,yi,zi),i∈[1,n]},其在X、Y以及Z方向的最大值和最小值分别为xmax,xmin,ymax,ymin,zmax,zmin,设在喷枪偏移距离h时的锥底半径为R,栅格轨迹的相邻轨迹最优间距为d;
喷枪初始方向 轨迹初始方向 横向切片平面法方向 为:式(1)中,point′1=(xmin,ymax,zmax)为曲面长方体包围盒的一个顶点,point′2=(xmin,ymax,zmin)、point′3=(xmin,ymin,zmax)、point′4=(xmax,ymax,zmax)分别为与point′1共边的另外三个顶点;
包围盒外扩高度Δh为:
Δh=R-d/2 (2);
则曲面外扩包围盒为:
式(3)中,point1为曲面外扩长方体包围盒的一个顶点,point2、point3,point4分别为与point1共边的另外三个顶点,Δh为包围盒外扩高度,为横向切片平面法方向;
步骤2,基于外扩包围盒生成单个曲面{Pt};
横向切片平面个数num为:
式(4)中,ceil是向上取整函数,point1与point2为曲面外扩包围盒在横向切片法方向的两个顶点;
第j个横向切片平面sj上一确定点mj为:
横向切片平面集{S}为:
式(6)中,sj为第j个横向切片平面,为横向切片平面法方向,p0=(x,y,z)为sj上任一点,num为横向切片平面个数,mj为sj上一确定点;
曲面{P}中第i个点pi在横向切片平面集{S}间的位置flagi为:flagi=j,pi·sj≥0且pi·sj+1<0 (7)式(7)中,flagi=j表示点pi在横向切片平面sj与sj+1之间;
将曲面{P}代入式(8)即可实现曲面分块:式(8)中Pt表示第t个单个曲面,pi表示曲面{P}中第i个点,flagi表示点pi在横向切片平面间的位置,floor为向下取整函数;
步骤3,基于单个曲面{Pt}生成单片曲面{wn};
单个曲面{Pt}在沿轨迹初始方向 上的端点p′min,p′max为:式(9)中,pt0为单个曲面{Pt}中任一点,p′min、p′max均属于单个曲面{Pt};
单个曲面{Pt}两个边界平面smin,smax为:式(10)中,为轨迹初始方向,p0=(x,y,z)为平面∑S上任一点,p′为单个曲面{Pt}沿轨迹初始方向 上的端点p′min,p′max;
第t条轨迹两个端点p′1与p′2为第2t个横向切片平面s2t,单个曲面{Pt}的拟合平面,分别与单个曲面{Pt}的两个边界平面smin,smax的交点:式(11)中, 分别为三个平面法向量,p1、p2、p3依次为三个平面上一确定点;
纵向切片平面个数num′为:
式(12)中,ceil是向上取整函数,b为相邻轨迹点距离,p′1与p′2为第t条轨迹两个端点;
纵向切片平面法方向 为:
第j个纵向切片平面上一确定点m′j为:
单个曲面{Pt}的纵向切片平面集{S′}为:式(15)中,s′j为第j个纵向切片平面,p0=(x,y,z)为s′j上任一点,num′为纵向切片平面个数,为纵向切片平面法方向,m′j为s′j上一确定点;
单个曲面{Pt}中第i个点pti在纵向切片平面集{S′}间的位置flagi′为:flagi′=j,pti·s′j≥0且pti·s′j+1<0 (16)式(16)中,flagi′=j表示点pti在纵向切片平面s′j与s′j+1之间;
将单个曲面{Pt}代入式(17)即可实现单个曲面{Pt}分块:{Pt}={wn|wn={pti,flagi′=n||flagi′=n-1},n∈[1,num′]} (17)式(17)中,wn为单个曲面{Pt}中第n个单片曲面,pti表示{Pt}中第i个点,flagi′表示点pti在纵向切片平面间的位置;
步骤4,基于单片曲面{wn}生成喷涂轨迹点;
在单个曲面{Pt}中第n个单片曲面{wn}上,轨迹点位置p(x,y,z)为第2t个横向切片平面s2t,第n个纵向切片平面sn′以及第n个单片曲面{wn}的拟合平面sfit的交点,将上述三个平面代入式(11)可得轨迹点位置p(x,y,z);
喷枪指向 为:
式(18)中,为单片曲面{wn}拟合平面的单位法向量,为喷枪初始指向;
轨迹方向 为:
式(19)中,为喷枪指向,为轨迹初始方向;
轨迹点姿态R为:
式(20)中,为喷枪指向,为轨迹方向,
遍历单个曲面{Pt}分块生成的所有单片曲面{wn}即可生成第t条单条轨迹;
步骤5,单条轨迹上生成外延过喷轨迹点;
设第t条轨迹的起点与终点位置和姿态分别为ps=(x,y,z), pe=(x,y,z), 则第t条轨迹外延的起始与终止过喷轨迹点的位置与姿态p′s,R′s,p′e,R′e为:
式(21)中,I为过喷距离,需略大于圆锥喷炬喷枪锥底半径R,取I=1.1*R;
至此,遍历生成所有单条轨迹,最后将每条轨迹按首尾顺序连接,形成完整的喷涂轨迹。