JP7522396B2 - Design device, design method, and program - Google Patents
Design device, design method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP7522396B2 JP7522396B2 JP2019215492A JP2019215492A JP7522396B2 JP 7522396 B2 JP7522396 B2 JP 7522396B2 JP 2019215492 A JP2019215492 A JP 2019215492A JP 2019215492 A JP2019215492 A JP 2019215492A JP 7522396 B2 JP7522396 B2 JP 7522396B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating
- curved surface
- trajectory
- surface shape
- locus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 165
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 161
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 28
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 24
- IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N (12s,15r)-15-hydroxy-11,16-dioxo-15,20-dihydrosenecionan-12-yl acetate Chemical compound O1C(=O)[C@](CC)(O)C[C@@H](C)[C@](C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3[C@H]2[C@H]1CC3 IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims description 10
- IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N ruwenine Natural products O1C(=O)C(CC)(O)CC(C)C(C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3C2C1CC3 IYLGZMTXKJYONK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Spray Control Apparatus (AREA)
Description
本願発明は、設計装置、設計方法及びプログラムに関し、特に、塗装装置の動作軌跡を設計する等に関する。 The present invention relates to a design device, a design method, and a program, and in particular to designing the motion trajectory of a painting device.
スプレー塗装技術は、色付け工程だけでなくセンサーや液晶などの機能性塗膜を製造する工程にも利用されている。こうした工程では性能の均一性や再現性を担保するため色付け塗装以上に膜厚や膜質の制御が求められる。発明者は、スプレー塗布により圧電膜を作製（ゾルゲルスプレー法）し、例えばロボット表面にこれを取り付けて皮膚センサーとして利用することなどを研究している（特許文献１参照）。発明者は、これまでの研究により、平面に塗布する際に、高い再現性を有する均一膜塗布が可能であることを実証している。 Spray coating technology is used not only in coloring processes, but also in processes for manufacturing functional coatings for sensors, liquid crystals, etc. In these processes, control of film thickness and quality is required more than with coloring coating to ensure uniformity and reproducibility of performance. The inventor is researching the creation of piezoelectric films by spray coating (sol-gel spray method) and their use as skin sensors, for example, by attaching them to the surface of a robot (see Patent Document 1). Through previous research, the inventor has demonstrated that it is possible to apply a uniform film with high reproducibility when applying to a flat surface.
曲面を対象とした塗布軌跡の自動ティーチング技術について、ほとんどが、自動車など特定の対象を想定しており、主として対象形状を平面等の設計容易な形状に近似する手法が提案されている。特許文献２及び非特許文献１は、機械学習ベースではなく、入力形状に対応した軌跡をアルゴリズム的に生成する手法を提案する。特許文献１は、曲面上に適当な間隔で点を複数設置しそれらを線分で結ぶことで塗布軌跡を生成する。非特許文献１は、曲面をいくつかに分割した領域に対して塗布軌跡を生成する。 Most of the automatic teaching technologies for application trajectories for curved surfaces are intended for specific targets such as automobiles, and methods have been proposed that primarily approximate the target shape to shapes that are easy to design, such as flat surfaces. Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 propose a method that is not based on machine learning, but rather algorithmically generates a trajectory that corresponds to the input shape. Patent Document 1 generates application trajectories by placing multiple points at appropriate intervals on the curved surface and connecting them with line segments. Non-Patent Document 1 generates application trajectories for regions obtained by dividing a curved surface into several parts.
しかしながら、特許文献２及び非特許文献１に記載の技術は、どちらも、曲面上で近似的に塗布曲線を生成するものであり、精密コーティングには不向きである。 However, both of the techniques described in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 generate coating curves approximately on curved surfaces, and are not suitable for precision coating.
そこで、本願発明は、精密コーティングを実現することに適した、塗装装置の動作軌跡を設計する設計装置等を提案することを目的とする。 The present invention therefore aims to propose a design device for designing the motion trajectory of a coating device suitable for achieving precision coating.
本願発明の第１の観点は、塗装装置の動作軌跡を設計する設計装置であって、平面形状に塗布するための塗布条件を記憶する塗布条件記憶部と、曲面形状を特定する曲面形状特定情報を記憶する曲面形状記憶部と、前記曲面形状において前記塗布条件を用いて前記動作軌跡を計算する動作軌跡規定部を備える。 The first aspect of the present invention is a design device that designs the motion trajectory of a coating device, and includes a coating condition storage unit that stores coating conditions for coating a planar shape, a curved surface shape storage unit that stores curved surface shape specification information that specifies a curved surface shape, and a motion trajectory definition unit that calculates the motion trajectory using the coating conditions for the curved surface shape.
本願発明の第２の観点は、第１の観点の設計装置であって、前記曲面形状において前記動作軌跡の初期位置を記憶する初期位置記憶部を備え、前記動作軌跡規定部は、前記曲面形状において、前記初期位置記憶部が記憶する初期位置から、前記塗布条件を用いて前記動作軌跡を計算する。 A second aspect of the present invention is a design device according to the first aspect, which includes an initial position storage unit that stores an initial position of the motion trajectory in the curved shape, and the motion trajectory definition unit calculates the motion trajectory in the curved shape from the initial position stored in the initial position storage unit using the application conditions.
本願発明の第３の観点は、第２の観点の設計装置であって、前記動作軌跡規定部は、前記曲面形状において、前記初期位置記憶部が記憶する初期位置から、前記塗布条件を用いて等値線計算により前記動作軌跡を計算し、利用者により前記初期位置記憶部に記憶された前記動作軌跡の初期位置が変更されたならば、前記動作軌跡規定部は、変更された初期位置から、前記塗布条件を用いて等値線計算により前記動作軌跡を再計算する。 A third aspect of the present invention is a design device according to the second aspect, in which the motion trajectory definition unit calculates the motion trajectory for the curved surface shape from the initial position stored in the initial position memory unit by isoline calculation using the application conditions, and if the initial position of the motion trajectory stored in the initial position memory unit is changed by a user, the motion trajectory definition unit recalculates the motion trajectory from the changed initial position by isoline calculation using the application conditions.
本願発明の第４の観点は、第１から第３のいずれかの観点の設計装置であって、前記塗装装置は、前記曲面形状に塗布して塗膜を作製するものであり、前記塗布条件は、平面形状に対して塗装装置を一定間隔で直線的に移動させるものであり、一定間隔を特定するピッチと、塗装装置の移動速度を含む。 A fourth aspect of the present invention is a design device according to any one of the first to third aspects, wherein the coating device applies paint to the curved surface shape to produce a coating film, and the coating conditions include linearly moving the coating device at a fixed interval relative to the planar surface shape, and include a pitch that specifies the fixed interval, and a moving speed of the coating device.
本願発明の第５の観点は、塗装装置の動作軌跡を設計する設計方法であって、塗布条件記憶部及び曲面形状記憶部が、それぞれ、平面形状に塗布して塗膜を作製するための塗布条件及び曲面形状を特定する曲面形状特定情報を記憶する記憶ステップと、動作軌跡規定部が、前記曲面形状において前記塗布条件を用いて前記動作軌跡を計算する動作軌跡規定ステップを含む。 The fifth aspect of the present invention is a design method for designing a motion trajectory of a coating device, which includes a storage step in which a coating condition storage unit and a curved surface shape storage unit store coating conditions for coating a planar shape to produce a coating film and curved surface shape specification information that specifies the curved surface shape, respectively, and a motion trajectory specification step in which a motion trajectory specification unit calculates the motion trajectory for the curved surface shape using the coating conditions.
本願発明の第６の観点は、コンピュータにおいて、請求項１から４のいずれかに記載の設計装置を実現するためのプログラムである。 The sixth aspect of the present invention is a program for implementing the design device according to any one of claims 1 to 4 in a computer.
なお、本願発明を、第６の観点のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体としてとらえてもよい。また、塗膜は、例えば、機能性塗膜でもよく、色付け塗装による塗膜でもよい。 The present invention may be understood as a computer-readable recording medium that records the program of the sixth aspect. The coating film may be, for example, a functional coating film or a coating film formed by color painting.
本願発明の各観点によれば、動作軌跡規定部が、平面形状を対象として確立した塗布条件を利用して、これを曲面形状において再現するように動作軌跡を計算するため、どんな形状やサイズであっても、精密コーティングを実現することができる。 According to each aspect of the present invention, the motion trajectory definition unit uses coating conditions established for a flat shape to calculate a motion trajectory that reproduces this for a curved shape, making it possible to achieve precision coating for any shape or size.
さらに、曲面形状（３次元形状）からの完全自動軌跡生成は難問題である。難易度を上げる要因の一つは、塗布の開始及び終了の最適位置の決定である。本願発明の第２の観点によれば、塗布の開始位置は、利用者などによって指定されたものを使用する。これにより、軌跡生成の初期位置（初期塗布線）が定まるため、この後の計算のみで軌跡が規定される。 Furthermore, fully automatic trajectory generation from curved shapes (three-dimensional shapes) is a difficult problem. One of the factors that increases the difficulty is determining the optimal positions for starting and ending application. According to the second aspect of the present invention, the start position of application is specified by the user or the like. This determines the initial position (initial application line) for trajectory generation, so the trajectory is defined only by subsequent calculations.
さらに、本願発明の第３の観点によれば、動作軌跡規定部は等値線計算により動作軌跡を計算する。さらに、利用者が初期位置を調整して、容易に、効率や塗膜の状態の最適化などを調査することができる。 Furthermore, according to a third aspect of the present invention, the motion trajectory definition unit calculates the motion trajectory by contour line calculation. Furthermore, the user can adjust the initial position to easily investigate the optimization of efficiency and the condition of the coating film.
以下では、図面を参照して、本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明は、この実施例に限定されるものではない。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
図１は、（ａ）本願発明の実施の形態に係る設計システム１の構成の一例を示すブロック図、（ｂ）設計システム１の動作を示すフロー図、並びに、（ｃ）～（ｆ）具体的な処理の一例を示す図である。 Figure 1 shows (a) a block diagram showing an example of the configuration of a design system 1 according to an embodiment of the present invention, (b) a flow diagram showing the operation of the design system 1, and (c) to (f) examples of specific processing.
設計システム１は、塗装装置３が塗布対象５に塗布するために、塗装装置３の動作軌跡を設計するものである。図２は、図１の塗装装置３及び塗布対象５の一例を示す。塗装装置３は、例えば、スプレー塗布するための塗装用スプレーガンと、この塗装用スプレーガンを取り付けられたロボットアームを含む。ロボットアームを制御して設計された動作軌跡に従って塗装用スプレーガンを移動することにより、塗装装置３は、塗布対象５を、設計された動作軌跡に従って移動しつつ塗布処理を行うことができる。以下では、塗装用スプレーガンから塗液を塗布して、圧電膜を作製する場合を例に説明する。 The design system 1 designs the motion trajectory of the coating device 3 so that the coating device 3 applies a coating to the coating target 5. FIG. 2 shows an example of the coating device 3 and coating target 5 of FIG. 1. The coating device 3 includes, for example, a coating spray gun for spray coating, and a robot arm to which the coating spray gun is attached. By controlling the robot arm to move the coating spray gun according to the designed motion trajectory, the coating device 3 can perform a coating process while moving the coating target 5 according to the designed motion trajectory. The following describes an example in which a piezoelectric film is produced by applying a coating liquid from the coating spray gun.
設計システム１は、設計装置７（本願請求項の「設計装置」の一例）と、情報端末９を備える。 The design system 1 includes a design device 7 (an example of the "design device" in the claims) and an information terminal 9.
設計装置７は、曲面形状記憶部１１（本願請求項の「曲面形状記憶部」の一例）と、塗布領域記憶部１３と、初期位置記憶部１５（本願請求項の「初期位置記憶部」の一例）と、塗布条件記憶部１７（本願請求項の「塗布条件記憶部」の一例）と、動作軌跡規定部１９（本願請求項の「動作軌跡規定部」の一例）と、動作検証部２１と、実機制御部２３を備える。 The design device 7 includes a curved surface shape memory unit 11 (an example of a "curved surface shape memory unit" in the present application), a coating area memory unit 13, an initial position memory unit 15 (an example of an "initial position memory unit" in the present application), a coating condition memory unit 17 (an example of a "coating condition memory unit" in the present application), a motion trajectory definition unit 19 (an example of a "motion trajectory definition unit" in the present application), a motion verification unit 21, and a machine control unit 23.
情報端末９は、入力部３１と、表示部３３を備える。 The information terminal 9 includes an input unit 31 and a display unit 33.
図１（ｃ）～（ｆ）を具体例として、図１（ｂ）を参照しつつ図１（ａ）の設計システム１の動作の一例を説明する。 Using Figures 1(c) to (f) as specific examples, an example of the operation of the design system 1 in Figure 1(a) will be explained with reference to Figure 1(b).
利用者は、入力部３１より塗布対象５の３次元形状を特定する３Ｄモデルを入力する（ステップＳＴ１）。曲面形状記憶部１１は、入力された３Ｄモデル（本願発明の「曲面形状特定情報」の一例）を記憶する。図１（ｃ）は、塗布対象５の３次元形状の一例を示す。本実施例では、３次元形状は、３Ｄプリンターなどで一般的に利用されるＳＴＬ形式により特定する。ＳＴＬ形式では、曲面形状は三角形のメッシュの集合として表現される。 The user inputs a 3D model that specifies the three-dimensional shape of the coating target 5 from the input unit 31 (step ST1). The curved surface shape storage unit 11 stores the input 3D model (an example of the "curved surface shape specification information" of the present invention). Figure 1 (c) shows an example of the three-dimensional shape of the coating target 5. In this embodiment, the three-dimensional shape is specified by the STL format, which is commonly used in 3D printers and the like. In the STL format, the curved surface shape is represented as a collection of triangular meshes.
利用者は、入力部３１より、塗布対象５において塗布すると塗布領域を選択する（ステップＳＴ２）。塗布領域記憶部１３は、入力された塗布領域を記憶する。図１（ｄ）は、選択された塗布領域Ａ1の一例を示す。 The user selects the area to be coated on the coating target 5 through the input unit 31 (step ST2). The input area to be coated is stored in the coating area storage unit 13. Fig. 1(d) shows an example of the selected area to be coated A1 .
利用者は、塗布条件を入力する（ステップＳＴ３）。塗布条件記憶部１７は、入力された塗布条件を記憶する。塗布条件は、塗液を、平面形状に塗布するときの条件である。図３を参照して、塗布条件を説明する。 The user inputs the coating conditions (step ST3). The coating condition storage unit 17 stores the input coating conditions. The coating conditions are the conditions when the coating liquid is applied to a planar shape. The coating conditions are explained with reference to FIG. 3.
図３は、塗布条件を説明するための図である。塗布条件は、ピッチ、移動速度、及び、塗布対象面と塗装用スプレーガンの距離を含む。スプレーガンから放出される塗液の霧は、空間的広がりを持つ。そのため、スプレーガンの動作軌跡を設計するときには、広がって塗着する塗液の塗り重ねに留意する必要がある。平面形状へ塗布するとき（以下、「平面塗布」ともいう。）の動作軌跡は、図３（ａ）に示すように、スプレーガンを直線的に移動させて、往復させるものである。スプレーガンの動作軌跡は、直線を平行に一定間隔（ピッチ）で並べたものになる。塗布条件のピッチは、スプレーガンの直線移動の間隔である。塗布条件の移動速度は、スプレーガンが直線的に移動するときの速度である。図３（ｂ）に示すように、塗布条件の塗布対象面と塗装用スプレーガンの距離は、塗布するときの平面形状の塗布対象部５１とスプレーガンの塗液放出部５３との距離である。 Figure 3 is a diagram for explaining the coating conditions. The coating conditions include pitch, movement speed, and distance between the coating target surface and the coating spray gun. The mist of coating liquid discharged from the spray gun has a spatial spread. Therefore, when designing the motion trajectory of the spray gun, attention must be paid to the overlapping of the coating liquid that spreads and is applied. The motion trajectory when coating a flat shape (hereinafter also referred to as "flat surface coating") is to move the spray gun back and forth linearly as shown in Figure 3 (a). The motion trajectory of the spray gun is a line of parallel straight lines arranged at a constant interval (pitch). The pitch of the coating conditions is the interval of the linear movement of the spray gun. The movement speed of the coating conditions is the speed at which the spray gun moves linearly. As shown in Figure 3 (b), the distance between the coating target surface and the coating spray gun of the coating conditions is the distance between the coating target part 51 of the flat shape when coating and the coating liquid discharge part 53 of the spray gun.
利用者は、塗布開始線を選択する（ステップＳＴ４）。初期位置記憶部１５は、入力された塗布開始線を記憶する。図１（ｅ）の線Ｌ1は、選択された塗布開始線の一例を示す。 The user selects the application start line (step ST4). The input application start line is stored in the initial position storage unit 15. Line L1 in Fig. 1(e) shows an example of the selected application start line.
動作軌跡規定部１９は、塗布領域記憶部１３に記憶された塗布領域に対して、初期位置記憶部１５に記憶された塗布開始線から、塗布条件記憶部１７に記憶された塗布条件を用いて塗装装置３の動作軌跡を計算する（ステップＳＴ５）。曲面形状記憶部１１に記憶される３Ｄモデルは、ＳＴＬ形式を用いている。ＳＴＬ形式では、曲面形状は三角形のメッシュの集合として表現される。動作軌跡規定部１９は、メッシュの頂点をたどる軌跡を計算する動作軌跡生成アルゴリズムを用いる。このとき、曲面上に平行線を規定する必要がある。これは、例えば、Ｆａｓｔ Ｍａｒｃｈｉｎｇ法のように、メッシュの転換接続を表現する行列（ラプラシアン行列）が熱拡散方程式に登場するラプラス作用素と同形式であることを利用して曲面上の任意の領域からの距離が等しい等値線を求める手法に従い、実装することができる。動作開始線Ｌ1に対して、塗布条件のピッチと実質的に同一のピッチとなるように等値線を求めることにより軌跡Ｌ2を計算し、同様に、軌跡Ｌ2、Ｌ3及びＬ4から、それぞれ、軌跡Ｌ3、Ｌ4及びＬ5を計算している。図１（ｆ）は、軌跡Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4及びＬ5を示す。塗装装置３の動作軌跡は、例えば、塗布対象面に対する塗装用スプレーガンの面直姿勢での距離を塗布条件の塗布対象面と塗装用スプレーガンの距離として塗布対象５から離して（すなわち、塗装用スプレーガンの塗液噴出部を塗布対象面に対して垂直に位置させて、塗装用スプレーガンの塗液噴出部と塗布対象面との距離が塗布条件の塗布対象面と塗装用スプレーガンの距離となるようにして）、軌跡Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4及びＬ5に従って、塗布条件の移動速度により移動させるものである。 The motion trajectory definition unit 19 calculates the motion trajectory of the coating device 3 for the coating area stored in the coating area storage unit 13 from the coating start line stored in the initial position storage unit 15 using the coating conditions stored in the coating condition storage unit 17 (step ST5). The 3D model stored in the curved surface shape storage unit 11 uses the STL format. In the STL format, the curved surface shape is expressed as a collection of triangular meshes. The motion trajectory definition unit 19 uses a motion trajectory generation algorithm that calculates a trajectory that follows the vertices of the mesh. At this time, it is necessary to define parallel lines on the curved surface. This can be implemented, for example, according to a method such as the Fast Marching method, which uses the fact that the matrix (Laplacian matrix) that expresses the conversion connection of the mesh is in the same format as the Laplace operator that appears in the heat diffusion equation to find isolines that are equal in distance from any region on the curved surface. A locus L2 is calculated by finding an isoline with a pitch substantially the same as the pitch of the coating conditions with respect to the operation start line L1 , and similarly, loci L3 , L4 , and L5 are calculated from loci L2 , L3, and L4, respectively. FIG. 1(f) shows loci L1, L2, L3, L4 , and L5 . The operation locus of the coating device 3 is, for example, moved at the moving speed of the coating conditions according to the loci L1 , L2 , L3 , L4 , and L5 by separating the coating device 3 from the coating target 5 with the distance of the coating spray gun in a face-perpendicular attitude from the coating target surface as the distance between the coating target surface and the coating spray gun in the coating conditions (i.e., the coating liquid ejection part of the coating spray gun is positioned perpendicular to the coating target surface, and the distance between the coating liquid ejection part of the coating spray gun and the coating target surface is the distance between the coating target surface and the coating spray gun in the coating conditions ) .
曲面形状を対象とする場合には、なるべく平面と同等な塗布条件となるようスプレーの動作軌跡を設計する必要がある。スプレーガンから放出される塗液の霧は空間的広がりを持つため、設計の際には広がって塗着する塗液の塗り重ねに留意しつつ曲面上の各点とスプレーガンの関係が平面で塗布する場合と同等としなくてはならない。こうした軌跡設計は、ロボットの手動ティーチングで実施することは困難であり、再現性や効率も低下する。 When working on curved surfaces, it is necessary to design the spray trajectory so that the coating conditions are as similar as possible to those on flat surfaces. Because the mist of coating fluid released from the spray gun has a spatial spread, the design must take into account the overlapping of the coating fluid as it spreads and is applied, and ensure that the relationship between each point on the curved surface and the spray gun is the same as when coating on a flat surface. Designing such trajectories is difficult to do by manually teaching a robot, and this reduces reproducibility and efficiency.
さらに、３次元形状からの完全自動軌跡生成は、難問題である。難易度を上げる要因の一つは、塗布の開始及び終了の最適位置の決定である。本実施例では、利用者が、塗布の開始位置（動作開始線）を指定する。これにより、軌跡生成の初期位置（動作開始線）が定まるため、この後の等値線計算のみで軌跡を規定することができる。 Furthermore, fully automatic trajectory generation from a three-dimensional shape is a difficult problem. One of the factors that increases the difficulty is determining the optimal positions for starting and ending application. In this embodiment, the user specifies the start position of application (start line of motion). This determines the initial position (start line of motion) for trajectory generation, so the trajectory can be specified only by the subsequent contour line calculation.
動作検証部２１は、利用者に対して、動作軌跡規定部１９が規定した動作軌跡を提示する。利用者は、提示された動作軌跡を参照して、表示された動作軌跡を用いて塗布処理を行うか否かを入力する（ステップＳＴ６）。動作検証部２１は、例えば、動作軌跡規定部１９が規定した動作軌跡を用いてシミュレーション処理を行い、表示部３３にシミュレーション結果を表示することにより、動作軌跡を提示してもよい。また、動作検証部２１は、例えば、動作軌跡規定部１９が規定した動作軌跡を用いて実機（実機制御部２３及び塗装装置３）を動作させて、実際の動作を提示してもよい。 The motion verification unit 21 presents the motion trajectory defined by the motion trajectory definition unit 19 to the user. The user refers to the presented motion trajectory and inputs whether or not to perform coating processing using the displayed motion trajectory (step ST6). The motion verification unit 21 may present the motion trajectory, for example, by performing a simulation process using the motion trajectory defined by the motion trajectory definition unit 19 and displaying the simulation results on the display unit 33. The motion verification unit 21 may also present the actual operation by, for example, operating the actual machine (actual machine control unit 23 and coating device 3) using the motion trajectory defined by the motion trajectory definition unit 19.
動作検証部２１は、利用者が入力したものが塗布処理を行うことか否かを判定する（ステップＳＴ７）。塗布処理を行うことが入力されたならば、実機制御部２３は、塗装装置３を制御して、動作軌跡規定部１９により規定された動作軌跡に従って塗装装置３を制御して、塗布対象５に塗液を塗布する（ステップＳＴ８）。動作軌跡を修正するならば、ステップＳＴ４に戻り、利用者は動作開始線を修正し、動作軌跡規定部１９は、修正された動作開始線を利用して動作軌跡を再計算する。利用者は、動作開始線を調整することにより、効率や塗膜の状態の最適化などを容易に調査することができる。 The operation verification unit 21 judges whether the user's input is to perform a coating process (step ST7). If the user has input that a coating process is to be performed, the actual machine control unit 23 controls the coating device 3 to apply the coating liquid to the coating target 5 according to the operation trajectory defined by the operation trajectory definition unit 19 (step ST8). If the operation trajectory is to be corrected, the process returns to step ST4, where the user corrects the operation start line, and the operation trajectory definition unit 19 recalculates the operation trajectory using the corrected operation start line. By adjusting the operation start line, the user can easily investigate optimization of efficiency and the state of the coating film.
本実施例によれば、平面形状で定めた塗布条件を曲面上に厳密に再現することができ、精密コーティングに適したものである。 According to this embodiment, the coating conditions determined for a flat surface can be precisely reproduced on a curved surface, making it suitable for precision coating.
また、本実施例では、Fast Marching法を用いて、曲面上の平行線を再現している。曲面上に平行線を引いたり曲面上の２点間最短距離（測地線距離）を求めたりするアルゴリズムは、コンピューターグラフィック技術で、自由形状（非可展面）を扱う数学理論をバックグラウンドとして効率的な実装方法などの研究がなされている。例えば、自由形状のＣＧオブジェクト上に縞模様をレンダリングするための技術として曲面上のある点や線・領域から一定の距離にある線（等値線）を求めるアルゴリズムが提案されている。 In this embodiment, parallel lines on a curved surface are reproduced using the Fast Marching method. Algorithms for drawing parallel lines on a curved surface or finding the shortest distance (geodesic distance) between two points on a curved surface are computer graphics technology, and research is being conducted on efficient implementation methods based on the mathematical theory of handling free shapes (non-developable surfaces). For example, an algorithm has been proposed for finding a line (isoline) at a certain distance from a point, line, or area on a curved surface as a technique for rendering striped patterns on a free-form CG object.
このように、本実施例は、曲面を対象とした精密塗装を行うためのロボット自動ティーチングシステムを提案した。本実施例では、平面形状に塗布する際の塗布条件（移動速度、塗り重ねピッチなど）を利用して、塗装対象の３次元形状（CADデータ等）において、ロボットによりスプレーガンの動作軌跡をアルゴリズムにより計算する。ただし、塗装開始点（線）は、アルゴリズムのみで対応が困難と予測される。そのため、利用者が、塗装開始点（線）を指定する。 In this way, this embodiment proposes an automatic robot teaching system for precision painting of curved surfaces. In this embodiment, the application conditions (travel speed, overcoat pitch, etc.) used when painting a flat shape are used to have the robot use an algorithm to calculate the motion trajectory of the spray gun for the three-dimensional shape (CAD data, etc.) of the object to be painted. However, it is predicted that it will be difficult to determine the starting point (line) of painting using only an algorithm. For this reason, the user specifies the starting point (line) of painting.
１ 設計システム、３ 塗装装置、５ 塗布対象、７ 設計装置、９ 情報端末、１１ 曲面形状記憶部、１３ 塗布領域記憶部、１５ 初期位置記憶部、１７ 塗布条件記憶部、１９ 動作軌跡規定部、２１ 動作検証部、２３ 実機制御部、３１ 入力部、３３ 表示部 1 Design system, 3 Painting device, 5 Coating object, 7 Design device, 9 Information terminal, 11 Curved surface shape storage unit, 13 Coating area storage unit, 15 Initial position storage unit, 17 Coating condition storage unit, 19 Operation trajectory determination unit, 21 Operation verification unit, 23 Actual machine control unit, 31 Input unit, 33 Display unit
Claims (7)
平面形状に塗布するための前記塗装装置の動作軌跡を定める塗布条件を記憶する塗布条件記憶部と、
塗布対象の曲面形状を特定する曲面形状特定情報を記憶する曲面形状記憶部と、
前記曲面形状に対して塗布するために前記曲面形状の上に規定される軌跡を計算する動作軌跡規定部を備え、
前記塗布条件が定める動作軌跡は、前記塗装装置を一定間隔の平行線上を移動させて塗布することを含み、
前記曲面形状の上に規定される軌跡は、第１軌跡と、第ｉ軌跡（２以上の自然数ｎに対して、ｉは１からｎ－１までの自然数）の後に位置する第ｉ＋１軌跡を含み、
前記動作軌跡規定部は、曲面上の領域からの測地線距離が等しい等値線を求める手法に従い、各ｉに対して第ｉ軌跡からの前記曲面形状上の測地線距離が等しい等値線を第ｉ＋１軌跡とするものであり、
第ｉ軌跡と第ｉ＋１軌跡の前記曲面形状上の測地線距離は、前記塗布条件における前記一定間隔と同等の距離である、設計装置。 A design device for designing a motion trajectory of a painting device, comprising:
a coating condition storage unit that stores coating conditions that define a motion path of the coating device for coating a planar shape;
a curved surface shape storage unit that stores curved surface shape specification information that specifies the curved surface shape of the coating target;
an operation trajectory definition unit that calculates a trajectory defined on the curved surface shape in order to apply coating to the curved surface shape;
The operation locus defined by the coating conditions includes coating by moving the coating device along parallel lines at a constant interval;
the loci defined on the curved surface shape include a first locus and an (i+1)th locus located after an i-th locus (where n is a natural number equal to or greater than 2, and i is a natural number ranging from 1 to n-1);
the motion trajectory definition unit determines an isoline having an equal geodesic distance from an area on a curved surface as an (i+1)-th trajectory, the isoline having an equal geodesic distance from the i-th trajectory on the curved surface shape for each i, according to a method of determining isolines having an equal geodesic distance from an area on the curved surface ,
A design device, wherein a geodesic distance between the i-th locus and the (i+1)-th locus on the curved shape is equal to the constant interval under the coating conditions.
第１軌跡は、前記塗布開始線であり、
前記動作軌跡規定部は、前記塗布開始線からの前記曲面形状の上での測地線距離が前記塗布条件における前記一定間隔と同等の距離にある第２軌跡を計算する、請求項１記載の設計装置。 an initial position storage unit that stores a coating start line that is an initial position of a trajectory for coating the curved surface shape;
The first locus is the coating start line,
The design device according to claim 1 , wherein the motion trajectory definition unit calculates a second trajectory whose geodesic distance from the coating start line on the curved shape is equal to the constant interval under the coating conditions.
前記塗布条件は、前記一定間隔を特定するピッチと、前記塗装装置の移動速度を含み、
前記動作軌跡規定部は、前記塗布条件を用いて、前記曲面形状に塗布するための前記軌跡に従って移動させる前記塗装装置の移動速度、塗布対象面との距離及び塗布対象面に対する姿勢を計算する、請求項１から３のいずれかに記載の設計装置。 The coating device applies coating to the curved surface to form a coating film,
The coating conditions include a pitch that specifies the fixed interval and a moving speed of the coating device,
4. The design device according to claim 1, wherein the motion trajectory definition unit uses the coating conditions to calculate a moving speed of the coating device that moves along the trajectory for coating the curved surface shape, a distance from the coating target surface, and an attitude relative to the coating target surface .
塗布条件記憶部及び曲面形状記憶部が、それぞれ、平面形状に塗布するための前記塗装装置の動作軌跡を定める塗布条件及び塗布対象の曲面形状を特定する曲面形状特定情報を記憶する記憶ステップと、
動作軌跡規定部が、前記曲面形状に対して塗布するために前記曲面形状の上に規定される軌跡を計算する動作軌跡規定ステップを含み、
前記塗布条件が定める動作軌跡は、前記塗装装置を一定間隔の平行線上を移動させて塗布することを含み、
前記曲面形状の上に規定される軌跡は、第１軌跡と、第ｉ軌跡（２以上の自然数ｎに対して、ｉは１からｎ－１までの自然数）の後に位置する第ｉ＋１軌跡を含み、
前記動作軌跡規定部は、曲面上の領域からの測地線距離が等しい等値線を求める手法に従い、各ｉに対して第ｉ軌跡からの前記曲面形状上の測地線距離が等しい等値線を第ｉ＋１軌跡とするものであり、
第ｉ軌跡と第ｉ＋１軌跡の前記曲面形状上の測地線距離は、前記塗布条件における前記一定間隔と同等の距離である、設計方法。 A method for designing a motion trajectory of a painting device, comprising the steps of:
a storage step in which a coating condition storage unit and a curved surface shape storage unit store coating conditions that define a motion trajectory of the coating device for coating a flat surface shape and curved surface shape specification information that specifies the curved surface shape of a coating target, respectively;
an operation trajectory defining step of calculating a trajectory defined on the curved surface shape in order to apply the coating material to the curved surface shape;
The operation locus defined by the coating conditions includes coating by moving the coating device along parallel lines at a constant interval;
the loci defined on the curved surface shape include a first locus and an (i+1)th locus located after an i-th locus (where n is a natural number equal to or greater than 2, and i is a natural number ranging from 1 to n-1);
the motion trajectory definition unit determines an isoline having an equal geodesic distance from an area on a curved surface as an (i+1)-th trajectory, the isoline having an equal geodesic distance from the i-th trajectory on the curved surface shape for each i, according to a method of determining isolines having an equal geodesic distance from an area on the curved surface ,
a geodesic distance between the i-th locus and the (i+1)-th locus on the curved shape is equal to the constant interval under the coating conditions.
前記塗布条件が定める動作軌跡は、前記塗装装置を一定間隔の平行線上を移動させて塗布することを含み、
前記曲面形状の上に規定される軌跡は、第１軌跡と、第ｉ軌跡（２以上の自然数ｎに対して、ｉは１からｎ－１までの自然数）の後に位置する第ｉ＋１軌跡を含み、
前記動作軌跡規定部は、曲面上の領域からの測地線距離が等しい等値線を求める手法に従い、各ｉに対して第ｉ軌跡からの前記曲面形状上の測地線距離が等しい等値線を第ｉ＋１軌跡とするものであり、
第ｉ軌跡と第ｉ＋１軌跡の前記曲面形状上の測地線距離は、前記塗布条件における前記一定間隔と同等の距離である、プログラム。 A program for causing a computer to function as an action trajectory definition unit that calculates a trajectory defined on a curved surface shape of a coating target specified by curved surface shape specifying information stored in a curved surface shape storage unit, using an action trajectory of a coating device for coating a planar shape defined by coating conditions stored in a coating condition storage unit, the program comprising:
The operation locus defined by the coating conditions includes coating by moving the coating device along parallel lines at a constant interval;
the loci defined on the curved surface shape include a first locus and an (i+1)th locus located after an i-th locus (where n is a natural number equal to or greater than 2, and i is a natural number ranging from 1 to n-1);
the motion trajectory definition unit determines an isoline having an equal geodesic distance from an area on a curved surface as an (i+1)-th trajectory, the isoline having an equal geodesic distance from the i-th trajectory on the curved surface shape for each i, according to a method of determining isolines having an equal geodesic distance from an area on the curved surface ,
A program in which the geodesic distance between the i-th locus and the (i+1)-th locus on the curved shape is equal to the constant interval under the coating conditions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019215492A JP7522396B2 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Design device, design method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019215492A JP7522396B2 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Design device, design method, and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021084080A JP2021084080A (en) | 2021-06-03 |
| JP7522396B2 true JP7522396B2 (en) | 2024-07-25 |
Family
ID=76086668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019215492A Active JP7522396B2 (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Design device, design method, and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7522396B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7784662B2 (en) * | 2022-01-20 | 2025-12-12 | 国立大学法人 熊本大学 | Coating device and coating method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003330511A (en) | 2002-05-16 | 2003-11-21 | Suzuki Motor Corp | Sealer coating equipment |
| JP2015077661A (en) | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 株式会社安川電機 | Teaching system and teaching method |
| JP2018001381A (en) | 2016-07-07 | 2018-01-11 | 旭サナック株式会社 | Robot operation control data generation method, operation control data generation device, and operation control data generation program |
| JP2018144007A (en) | 2017-03-09 | 2018-09-20 | 旭サナック株式会社 | Coating apparatus |
| JP2018167252A (en) | 2017-03-30 | 2018-11-01 | マツダ株式会社 | Coating method and coating apparatus |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3163827B2 (en) * | 1993-03-15 | 2001-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | Teaching method of painting robot |
| JPH0857372A (en) * | 1994-08-15 | 1996-03-05 | I T M Kk | Coating applicator control system |
| JP3500739B2 (en) * | 1994-11-18 | 2004-02-23 | 株式会社安川電機 | Robot teaching device |
| JP3924881B2 (en) * | 1997-12-18 | 2007-06-06 | 株式会社安川電機 | Robot controller |
| JP3194471B2 (en) * | 1998-03-23 | 2001-07-30 | 川崎重工業株式会社 | Method and apparatus for automatically creating control data for painting robot |
-
2019
- 2019-11-28 JP JP2019215492A patent/JP7522396B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003330511A (en) | 2002-05-16 | 2003-11-21 | Suzuki Motor Corp | Sealer coating equipment |
| JP2015077661A (en) | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 株式会社安川電機 | Teaching system and teaching method |
| JP2018001381A (en) | 2016-07-07 | 2018-01-11 | 旭サナック株式会社 | Robot operation control data generation method, operation control data generation device, and operation control data generation program |
| JP2018144007A (en) | 2017-03-09 | 2018-09-20 | 旭サナック株式会社 | Coating apparatus |
| JP2018167252A (en) | 2017-03-30 | 2018-11-01 | マツダ株式会社 | Coating method and coating apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021084080A (en) | 2021-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11504848B2 (en) | Robotic programming apparatus | |
| CN112638594B (en) | Zero teaching of continuous paths for robots | |
| JP7755399B2 (en) | Method and apparatus for applying a coating product using a printhead | |
| JP3448951B2 (en) | Method of evaluating coating sagging in coating and coating control device | |
| JP7241008B2 (en) | Robotic painting simulation for electrostatic wraparound applications | |
| CN113874124B (en) | Coating thickness optimization and programming method for coating systems and corresponding coating system | |
| CN115715244B (en) | Programming method for spraying equipment and corresponding spraying equipment | |
| CN107169152A (en) | A kind of complex-curved automatic spraying profile optimization method | |
| JP6981787B2 (en) | Simulation method of trajectory data in a painting robot | |
| CN109865621B (en) | Spraying pose splitting method and application | |
| JP2005506195A (en) | Conformity process planning method for surface treatment | |
| JP7522396B2 (en) | Design device, design method, and program | |
| Ma et al. | Stylized robotic clay sculpting | |
| CN112621771A (en) | Cold spraying robot track planning method based on geodesic line | |
| JP2006122830A (en) | Coating film thickness simulation method | |
| US20210402478A1 (en) | Motion technique for deposition processes to manufacture leading edge protective sheaths | |
| JP3827439B2 (en) | Robot trajectory generation method for painting robot | |
| JPH09179619A (en) | Method for setting up locus of coating robot | |
| CN116501061A (en) | A Model Predictive Control Path Tracking Method Based on Hierarchical Optimization | |
| Li et al. | Paint deposition simulation for robotics automotive painting line | |
| JP3076108B2 (en) | How to set painting robot control variables | |
| CN114929434A (en) | Robot programming device | |
| JP2779741B2 (en) | Condition determination method for film formation | |
| US12233456B1 (en) | Method for cold spray additive manufacturing | |
| Smith | Geodesic-Based Path Planning and Dwell Optimization for Robotic Spray Coating Applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220822 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230623 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230816 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231020 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240129 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240322 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240628 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240702 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7522396 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |