[发明专利]一种基于CAD的线激光全自动扫描路径规划方法

权利要求书

1.一种基于CAD的线激光全自动扫描路径规划方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤，对CAD模型表面进行采样，以获取用于生成视点的采样点的位置，其中，所述视点为双目扫描仪两个相机投影中心点的连线的中点，

第二步骤，计算并校正所述采样点的方向，使得所述采样点的方向统一朝外，

第三步骤，基于线激光扫描仪的参数计算扫描仪的可视锥的大小，然后根据每个采样点的位置、方向以及可视锥的大小生成视点，并建立视点处的坐标系以确定扫描仪在所述视点的扫描姿态，扫描方向为视点指向采样点的方向，然后合并冗余的视点，

第四步骤，检测每个视点处的遮挡，并调整视点以避免遮挡，

第五步骤，根据所述视点的位置和姿态生成承载所述线激光扫描仪的机械臂的执行路径，

第六步骤，基于所述执行路径，检测每个视点处扫描仪与被测物的碰撞以及执行路径过程的碰撞，然后消除碰撞以形成扫描路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，

第一步骤中，读取CAD模型的每个曲面，并转换成NURLS曲面，曲面面积大于等于预定面积值的曲面为L面，曲面面积小于预定面积值的曲面为S面，L面中，计算NURBS曲面的在参数域参数u和v两个方向上的等参线，在u方向或v方向上的中间的等参线上均匀取点，并计算每个点在等参线上的切向量，在每个点处构造切平面，最后计算每个点处的切平面与v方向或u方向上的等参线的交点，所述交点为采样点，S面中，计算S面的中心点，所述中心点为采样点。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤中，计算每个采样点在NURBS曲面的参数域u和v两个方向上的等参线上的切向量并归一化，然后计算两个切向量的叉乘，叉乘的结果向量为采样点的方向，计算出所述被测物的采样点的方向。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第二步骤中，根据每个采样点的邻域点计算出所述采样点处的平均方向向量n_m，判断所述采样点的方向n和-n与平均方向向量n_m的夹角，夹角较小的方向即为所述采样点的方向。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤中，线激光扫描仪的参数包括标准扫描距离H_s、扫描幅面范围、扫描景深DOF、扫描视角α。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤中，以采样点的位置为起点、方向为轴生成可视锥，在可视锥的景深范围内取形心位置作为视点V_p的位置，其扫描方向为沿所述视点到所述采样点的方向。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，第三步骤中，以扫描方向为Z轴，扫描仪的长边朝上方向为Y轴，以右手准则定向出X轴，视点位置为坐标原点建立视点处的坐标系，根据视点的扫描范围合并扫描范围相近的视点以合并冗余的视点。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，第四步骤中，以所述采样点为原点，所述采样点与相应的所述视点的连线为方向作射线，检测所述射线与所述被测物是否相交，如果相交则认为发生遮挡；对于存在遮挡的视点，以当前视点对应的采样点为原点，扫描方向为轴，按照预定角度和第一预定间隔生成多个视点，然后逐个检测每个视点的遮挡情况，直到找到不存在遮挡的视点。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，第五步骤中，按照完成坐标转换后的CAD模型的坐标系的位置先把空间划分成M个组，每个组内的视点单独排序，对每个组内的视点按照第二预定间隔从下到上再一次分成K个组，对K个组内的视点按照从左到右的顺序依次连接，形成K个路径，对所述K个路径依次进行首尾连接生成每个组的路径，对所有组再进行一次首尾连接生成完整的执行路径。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，第六步骤中，对所述执行路径中相邻的两个视点之间等间隔的插入N个视点，判断这N个视点与被测物的碰撞，如果至少有一个点发生碰撞，则认为这条路径发生碰撞，对发生碰撞的视点和路径按照第三预定间隔向远离被测物的方向调整，直到不发生碰撞为止。