[发明专利]一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法

权利要求书

1.一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1，自由曲面自适应采样；

步骤S10，确定自由曲面的扫掠线和引导线方向；

步骤S11，将自由曲面自适应离散成多条等参线；

步骤S12，在自由曲面引导线方向位于参数域中值的等参线上进行自适应采样，生成等参线采样点集合；

步骤S13，获得自由曲面采样点的坐标与其在参数曲面的法向量；

步骤S2，视点计算；

根据采样点的位置、方向与线激光扫描仪的参数计算视点位置，并建立坐标系，确定线激光扫描仪扫描测头的扫描方向与移动方向；

具体步骤包括：

步骤S20，计算每个采样点对应的可视锥；

以待采样点作为锥顶，待采样点在参数曲面上的法向量为锥轴，以扫描视角为锥角，每一个待测采样点都对应着一个圆锥台；

步骤S21，得到视点位置区域；

将步骤S13中获得的求交平面与步骤S20的可视锥求交，可得到一系列多边形，为视点所在的位置区域；

步骤S22，对步骤S21获得的视点位置区域进行布尔求交，以合并冗余的视点；

步骤S23，判断视点是否遮挡；

检测每个视点处的遮挡，并调整视点的位置以避免遮挡；

步骤S3，路径规划；

根据所得视点的位置和姿态规划自由曲面的执行路径，对执行路径调整，进行样条平滑处理以及避免碰撞处理；

具体包括：

步骤S30，每个视点一次相连形成每段路径；

步骤S31，每段路径首尾相连形成扫描路径；

步骤S32，对路径进行基于样条曲线的平滑处理；

步骤S33，调整路径避免碰撞；

检测所述执行路径过程中每个视点处线激光扫描仪与自由曲面的碰撞情况，消除碰撞以形成扫描路径。

2.根据权利要求1一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法，其特征在于：所述的步骤S10中，具体包括，

步骤S100，对自由曲面u，v两方向参数域中值的等参线进行特征识别，获得等参线方程y(x)，按照公式(1)分别计算自由曲面u，v两方向参数域中值的等参线弧长l；

公式(1)中，a为定积分下限，b为定积分上限，dx为微分，l为等参线弧长

步骤S101，选取等参线较长的方向为自由区面的引导线方向。

3.根据权利要求2一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法，其特征在于：所述的步骤S11具体包括，

步骤S110，求得扫掠线方向参数域中值的等参线，对等参线上按照等弧长方式进行采样取点；

步骤S111，将步骤S110的所有采样点M_i保存到队列T_i；

步骤S112，根据扫描测头分辨率和视场范围设置最大间距d_max，判断相邻点间距是否小于视场间距，若否，则进入步骤S113；若是，则进入步骤S114；

步骤S113，按等参采样方式在两相邻采样点的曲线段之间插入采样点，并返回步骤S111；

步骤S114，按照公式(2)计算各曲线段y(x)的弯曲程度К_i

公式(2)中，y’为一阶导数，y”为二阶导数，det含义为绝对值；

步骤S115，设定阈值为δ^b，比较曲线段的完成程度K_i是否小于阈值为δ^b，若K_iδ^b，则完成步骤S11，进入下一步骤；若К_iδ^b，则返回步骤步骤S113，在两采样点处的曲线段按等参方式添加采样点；

循环上述步骤，从而实现将等参线按照曲率进行自适应采样，采样点的参数值即为所求的等参线的参数常量值，由此求出每一条等参线，最终将曲面自适应离散成一系列等参线。