[发明专利]面向点云模型的包容盒面的轨迹控制点拾取方法和装置

说明书

本发明公开了一种面向点云模型的包容盒面的轨迹控制点拾取方法，包括步骤：给定点云模型表面的全部三角片并构建为三角片数组；构造最小包容盒；选择1个包容面作为工作面；在工作面上设定一点作为目标点并构造射线；查找被所述射线穿过的三角片并构建为三角片链表；在三角片链表之中查找距离工作面最近的三角片，并将该三角片内与射线的交点作为投射点，并将工作面上的目标点作为轨迹控制点。可以实现在固定的视角内，并且在固定的操作平面内选点，使操作简便直观，同时简化了数据处理流程，并且还可以参照CAD草图操作各种对齐，提高轨迹控制点的规范性，进而提高对应的加工质量。

技术领域

本发明涉及三维工件的特定加工路径的计算机辅助设计领域，特别涉及一种面向点云模型的包容盒面的轨迹控制点拾取方法和装置。

背景技术

为了满足用户对产品的外观质量越来越苛刻的要求，需要在制造环节对产品外观质量起关键作用的表面涂装作业提出了更高要求。传统的表面喷涂技术都是以手工方式进行产品表面的喷涂作业，在此过程中产生的大量有害物质及气体严重影响到操作工人的身体健康及劳动情绪，并且喷涂质量受员工的技术水平、情绪等因素影响较大，因此严重制约了生产能力和产品质量。随着自动控制以及机器人技术的发展，采用喷涂机器人方式的自动喷涂工艺在工业生产领域逐渐获得了普及，并克服了上述手工方式所存在的缺点。在自动喷涂操作中，由于喷涂在产品表面的物质通常属于黏性流体介质，因此需要干燥后才能固化，并且在喷涂过程中，不得接触己喷涂的工件表面。因此适当的喷涂作业路径以及参数对喷涂料的消耗，喷涂时间以及工件表面的涂层厚度具有决定性的影响，并且适当的路径和其参数的选择能够节约成本并缩短作业时间。现有用于规划喷涂作业路径的一种典型的方法是人工示教方法，即由经验丰富的工人握住安装有固定喷枪的机器人前臂进行喷涂实验，同时由控制机器人的计算机记录下机器人各关节参数的变化，使得机器人随后能独立的重复沿原先的轨迹运动。采用这种方法而形成的喷枪轨迹是凭人工经验和实验方法获得的，每一次的工件外形的修改都需要重新由工人进行示范操作，并且所获得的轨迹并非最优工作路径。因此在产品设计阶段，根据产品的外观以及工艺的要求，自动设计最优工作路径是一件必不可缺的任务。因此根据产品外观来选择恰当的路径控制点十分重要。由于许多产品的外观设计十分复杂，只能选用三维点云模型来进行产品设计。而直接在三维点云模型上选择恰当的路径控制点过程中，由于三维点云模型无法保持固定姿态，并且也难以维护多个被选择的路径控制点之间的关系，因此这项工作非常不容易完成。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种面向点云模型的包容盒面的轨迹控制点拾取方法和装置，旨在解决直接在三维点云模型上选择恰当的路径控制点过程中，由于三维点云模型无法保持固定姿态，并且也难以维护多个被选择的路径控制点之间的关系，非常不容易完成的这一技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的面向点云模型的包容盒面的轨迹控制点拾取方法，包括步骤：

使用三角形网格化处理算法确定生成给定点云模型表面的全部三角片，并将所述全部三角片构建为三角片数组；

根据所述给定点云模型在三维坐标系的最大坐标值和最小坐标值构造最小包容盒；

从所述最小包容盒的6个包容面之中选择1个包容面作为工作面；

在所述工作面上设定一点作为目标点，构造沿所述工作面的法矢方向穿过所述目标点的射线；

查找被所述射线穿过的所述给定点云模型表面的三角片，并将所述被所述射线穿过的所述给定点云模型表面的三角片构建为三角片链表；

在所述三角片链表之中查找距离所述工作面最近的所述被所述射线穿过的所述给定点云模型表面的三角片，并将所述距离所述工作面最近的所述被所述射线穿过的所述给定点云模型表面的三角片内与所述射线的交点作为投射点，并将所述工作面上的所述目标点作为轨迹控制点。