[发明专利]基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法

权利要求书

1.一种基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、通过视觉传感器扫描飞机模型，通过点云建立飞机三维模型STL；

S2、对飞机三维模型STL进行划分，形成若干区域，定义各区域的清洗位置；

S3、规划各区域的清洗轨迹，基于清洗轨迹对该区域进行清洗。

2.如权利要求1所述基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，各区域清洗轨迹的划分方法具体包括如下步骤：

S31、对各区域再次进行划分，划分成若干子区域；

S32、将区域的一个子区域导入ROS系统中RVIZ中，对该子区域进行三角片的划分，划分为若干三角片，获取各三角片的法向矢量和三个顶点的顶点坐标；

S33、基于该子区域的三角片来构建对应子区域的最小包围盒；

S34、计算最小包围盒的八个顶点的顶点坐标，将最小包围盒的一个顶点和一个轴向量组成一个投影平面；

S35、计算子区域内所有三角片与投影平面的交点，交点即为子区域的目标清洗点；

S36、基于步骤S31至步骤S35获取该区域中所有子区域的目标清点，定义为区域的目标清洗点，基于区域目标清洗点形成该区域的清洗轨迹。

3.如权利要求2所述基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，子区域的最小包围盒构建方法具体如下：

S331、基于子区域内三角片的协方差矩阵来确定最小包围盒的三轴方向，即X轴、Y轴及Z轴的方向；

S332、计算最小包围盒的中心坐标，基于最小包围盒的中心坐标及三轴方向构建最小包围盒。

4.如权利要求3所述基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，最小包围盒三轴的确定方法具体如下：

S3311、获取子区域内三角片的协方差矩阵，并计算协方差矩阵的三个特征向量及对应的特征值；

S3312、将特征向量R1所在方向作为最小包围盒的X轴方向，R1为最大特征值对应的特征向量，特征向量R2所在方向作为最小包围盒的Z轴方向，R2为最小特征值对应的特征向量，特征向量R3所在方向作为最小包围盒的Y轴方向，R3为中间特征值对应的特征向量。

5.如权利要求3所述基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，最小包围盒的中心坐标计算方法具体如下：

S3321、基于协方差的三个特征向量来构建矩阵E，矩阵E表示具体如下：

其中，[R1,R2,R3]分别为最大特征值对应的特征向量、中间特征值对应的特征向量及最小特征值对应的特征向量，n代表该子区域内的顶点数，(X_i,Y_i,Z_i)为三角形顶点坐标，为该子区域内所三角形顶点坐标的平均值；

S3322、基于矩阵E来计算最小包围盒的中心点坐标(X_o,Y_o,Z_o)；

其中，(X_o,Y_o,Z_o)为最小包围盒的中心点坐标，E.col(0).maxCoeff()表示矩阵E中第1列的最大值，E.col(0).minCoeff()表示矩阵E中第1列的最小值，E.col(1).maxCoeff()表示矩阵E中第2列的最大值，E.col(1).minCoeff()表示矩阵E中第2列的最小值，E.col(2).maxCoeff()表示矩阵E中第3列的最大值，E.col(2).minCoeff()表示矩阵E中第3列的最小值。

6.如权利要求2所述基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，子区域内的目标清点的获取方法具体如下：

S351、检测子区域中所有三角片的三个顶点是否位于投影平面的同一侧；

S352、若检测结果为是，则三角片与投影平面没有交点，若检测结果否，则三角片与投影平面存在交点，计算三角片异侧点所在边与投影平面的交点，异侧点所在边是指位于投影平面两侧顶点的连线。

7.如权利要求6所述基于ROS的飞机自动清洗轨迹离线规划方法，其特征在于，三角片的三个顶点是否位于投影平面同一侧的判断方法具体如下：

S3511、将三角片投影到该投影平面上，获取三角片的三个投影点；

S3512、获取三个投影点到对应顶点的向量，若三个向量的方向一致，则三角片的三个顶点位于投影平面的同一侧，否则，三角片的三个顶点不在同一侧。