[发明专利]一种基于次最佳视点的激光线扫描路径规划方法

说明书

本发明是一种基于次最佳视点的激光线扫描路径规划方法。基于次最佳视点法，通过对待测量工件的CAD模型动态拾取待测面，基于等参数采样在待测量面生成一系列的待测量点，基于路径最短原则，生成待测量点的最佳位置，并进行路径平滑处理，从而得到了最终的激光线扫描路径。可以在保证测量精度的前提下，生成最短扫描路径，有效地避免激光扫描测量的重复测量问题，避免测量过程中机器人带动激光扫描测头的振动问题，从而提高了测量效率，降低了测量成本。

技术领域：

本发明属于测量仪器领域，具体是一种基于次最佳视点的激光线扫描路径规划方法。

背景技术：

随着现代制造业的快速发展，待检测工件的数量越来越多，外观越来越复杂，需开展测量的次数也随之快速增加，这对测量效率也提出了更高的要求。

目前测量领域常采用的测量方式是使用3D激光线扫描测头，对待测量工件进行扫描测量。在扫描测量过程中，3D激光线扫描测头

的位置姿态对测量精度的影响很大，因此需要基于待测量工件的CAD模型，规划扫描测量路径。

常用的3D激光线扫描路径规划方法有：由操作熟练的测量人员手持3D激光线扫描测头根据操作经验对待测量工件进行测量；采用人工示教方式对工业机器人进行编程，由工业机器人末端执行机构搭载3D激光扫描测头对待测量工件进行测量。这两种扫描测量路径规划方式都过于依赖测量人员的测量经验，对于不同的待测量工件不具备重复性，具有测量效率不高、测量精度低的缺点。针对不同的待测量工件的CAD模型，自动生成测量精度高、测量效率高的扫描测量路径，提高测量精度，提高测量效率，降低测量成本，是目前测量领域的研究热点之一。

发明内容：

本发明针对工件测量过程中的路径规划问题，提出一种基于次最佳视点的激光线扫描路径规划方法，能够在保证测量精度的前提下，有效地提高工件测量效率，降低测量成本。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种基于次最佳视点的激光线扫描路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据待测零部件的CAD模型，动态选取待测零部件的待测曲面；

步骤S1具体为，根据待测零件的CAD模型，采用动态拾取功能，将拾取几何元素定义为面，将待测CAD模型离散成点、线、面，将CAD模型中的几何元素-面，进行拾取。

步骤S2：将步骤S1选取的待测曲面由三维参数域映射到二维参数域上，并在二维参数域进行离散采样，将得到的二维参数域上的采样点重新映射到三维参数域上，得到在三维参数域上一系列的待测量点；

具体为，所述的步骤S2中，采用等参数的离散采样方法，设置采样步长，按照采样步长在二维参数域(u，v)上进行采样，将得到的二维参数域上的采样点重新映射到三维参数域(x，y，z)上，得到对应的待测量点C_i在笛卡尔坐标系下的坐标值(x，y，z)。

步骤S3：建立每一个待测量点的局部坐标系，基于球坐标空间表示方法，将在每一个待测量点的局部坐标系下的激光扫描测头的可行位置表示为天顶角和方位角的组合；

所述的步骤S3中，根据步骤S3得到的待测量点C_i，在笛卡尔坐标系下沿二维参数u方向、v方向建立x_li轴、y_li轴，沿x_li轴、y_li轴的单位向量叉乘向量方向建立z_li轴，建立每一个待测量点C_i的局部坐标系x_ti-y_li-z_li，基于球坐标系的空间表示方法，将激光线扫描测头的可选位置表示为由天顶角、方位角组成的向量其中θ、的参数取值范围由激光线扫描测头的视场参数所决定，生成每一个待测量点C_i的激光扫描测头的可选位置集合S_i。