[发明专利]一种基于座椅类家具三维点云的喷涂路径生成方法

说明书

一种基于座椅类家具三维点云的喷涂路径生成方法，涉及一种家具喷涂方法。导入座椅工件的三维点云模型；根据点云特征分布的稀疏性对待喷区域聚类分割；对于分割得到的特征密集区域拓扑为全填充实体，利用点云切片算法生成喷涂路径，特征稀疏区域聚类为单个的细窄梁单元，采用中线提取算法生成喷涂路径；规划路径合并，涂层厚度模拟与仿真；座椅工件表面总喷涂路径生成，导入喷涂机器人控制器中。针对喷涂系统的柔性化程度需求，提供一种基于座椅类家具三维点云的喷涂路径生成方法，所生成的喷涂路径能保证涂层厚度的均匀性，同时能保证较高的喷涂效率并节约涂料。

技术领域

本发明涉及一种家具喷涂方法，尤其是一种基于座椅类家具三维点云的喷涂路径生成方法，属于智能喷涂加工技术领域。

背景技术

喷涂机器人由于能将工人与喷涂环境分离，并且连续稳定工作，已经在许多生产场景中得以应用。在喷涂过程中，喷涂机器人的喷枪以设定的喷涂参数按照设定的路径沿着工件表面移动，因此喷涂路径设计的合理性直接影响了喷涂均匀性、喷涂效率和涂料利用率。目前生成喷涂路径的方法主要有人工示教和离线编程两种。人工示教工作效率低而且喷涂的质量依赖于示教人员的经验。因此近年来，针对机器人柔性喷涂系统的要求，基于三维模型的离线编程成为了研究热点。

以往的很多喷涂路径算法研究都是以工件的CAD模型为基础的，这就要求必须提前得到这些工件的精确三维模型，这对提升喷涂系统的柔性是非常不利的。在某些场合，待喷工件的CAD模型不易获得，这时以往的路径规划算法便会受限。而近年来高精度视觉传感器快速发展，基于物体三维点云生成高质量的喷涂路径将成为一个新的研究方向。

近年来出现了一些基于点云生成工件点云喷涂路径的方法，但是这些方法大多不考虑工件特征，将整个工件视为一个全填充的拓扑实体，在此基础上进行规划，该方法生成的喷涂路径虽然能够覆盖工件表面，但是喷涂效率和涂料利用率不高，影响生产效率。

发明内容

针对喷涂系统的柔性化程度需求，本发明提供一种基于座椅类家具三维点云的喷涂路径生成方法，所生成的喷涂路径能保证涂层厚度的均匀性，同时能保证较高的喷涂效率并节约涂料。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于座椅类家具三维点云的喷涂路径生成方法，包括以下步骤：

步骤一：导入座椅工件的三维点云模型：将座椅工件的pcd格式文件导入到基于PCL库的点云读取程序中，采用主成分分析算法计算点云的主特征向量，根据点云的特征向量的旋转和点云质心位置的平移，完成特征方向识别与姿态变换；

步骤二：根据点云特征分布的稀疏性对待喷区域聚类分割：

201、建立各边与对应的特征方向平行且能包含所有点云的最小点云包围盒λ{[x_min,x_max]×[y_min,y_max]×[z_min,z_max]}；

202、在主特征方向z轴建立多个等间距切片平面，切片平面间距大小为喷枪移动间距w，将座椅工件的点云包围盒切割成立方体Y_i：

其中，i代表切片片面的编号；

203、将立方体Y_i内的n_i个点作为样本点集，记为Ω_i＝{P_i(x_i,y_i,z_i),i＝1,2,,···,n_i}，计算Ω_i内所有点与Ω_i的质心P_ci之间的距离，记为计算每个区块内的孔洞率