[发明专利]一种基于CAD的线激光全自动扫描路径规划方法

说明书

本发明公开了一种基于CAD的线激光全自动扫描路径规划方法，方法中，对CAD模型表面的曲面进行采样，以获取用于生成视点的采样点，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，基于线激光扫描仪的参数计算可视锥的大小，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所述视点的扫描姿态，扫描方向为视点与采样点连线的方向，然后合并冗余的视点，检测每个视点处的遮挡，并调整视点以避免遮挡，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，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。

技术领域

本发明属于计算机几何设计和计算机视觉领域，特别是一种基于 CAD的线激光全自动扫描路径规划方法。

背景技术

随着数字化工厂的逐步发展，自动化扫描领域也逐渐的被广泛的 研究，而路径规划算法是自动化扫描的核心。为了保证路径规划算法 的稳定性往往需要被测物的三维模型数据。而基于三维模型的自动扫 描的算法，一般使用的三维模型是点云模型或者三角网格模型，对这 两种模型的路径规划原理上都是根据点和其法向来进行视点的计算， 这种算法的缺点是所有的点都是离散的，无法表示模型上曲面信息， 因此无法根据模型的表面特征的进行规划。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景 的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现 有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于CAD的线激光 全自动扫描路径规划方法，可以根据模型表面的每个曲面进行单独规 划，以此来保证每个曲面都尽可能的被扫描到从而大大提高了扫描的 完整性，通过对被测物的CAD模型的路径规划，实现扫描路径的自动 生成。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种基于CAD的线 激光全自动扫描路径规划方法包括以下步骤：

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。

所述的方法中，

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。

所述的方法中，第二步骤中，计算每个采样点在NIRBS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。