[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

说明书

本发明公开了一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法，包括步骤S1，自由曲面自适应采样，将自由曲面自适应离散成多条引导线，在多条引导线上进行自适应采样，生成采样点集合；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；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以形成扫描路径。本发明能依据自由曲面的模型特征进行自适应采样，在曲面形状变化较大处获得更多的采样点，并可使对应视点位于一个平面内，可以自动生成自由曲面的扫描路径。

技术领域

本发明属于三维扫描测量领域，具体的说，本发明涉及一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法。

背景技术

随着制造业的迅速发展，自由曲面在飞机、高铁、船舶等产品设计中得到了广泛应用，由于曲面的制造精度直接影响设备的主体性能，因此对自由曲面的扫描测量也变得尤为重要。传统的自由曲面扫描测量方法，通常采用工业机器人携带扫描测量设备，通过示教编程对自由曲面进行扫描。但这种方法需要人工操控扫描机器人到达每个示教点，依据经验设计模型的扫描路径，不仅扫描效率低下，而且示教路径很难同时满足扫描测量机器人对位置和姿态的要求，既可能导致部分区域扫描不到，数据获取不完整，也可能导致部分区域重复扫描，产生数据冗余。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过等参线-采样点-视点-路径的规划方式、可以自动生成自由曲面的扫描路径的简单、高效的、基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法。

为实现本发明的发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种基于自适应采样的自由曲面扫描路径规划方法，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；