[發明專利]面向點云模型的包容盒面的軌跡控制點拾取方法和裝置

有效

• 申請號: 201611163619.X
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN107066654B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 吳磊;關日釗;楊明江;陳新度;羅堅銘;付朋;楊宗泉
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/18;G06T17/20
• 代理公司: 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 胡麗琴

本發明公開了一種面向點云模型的包容盒面的軌跡控制點拾取方法，包括步驟：給定點云模型表面的全部三角片并構建為三角片數組；構造最小包容盒；選擇1個包容面作為工作面；在工作面上設定一點作為目標點并構造射線；查找被所述射線穿過的三角片并構建為三角片鏈表；在三角片鏈表之中查找距離工作面最近的三角片，并將該三角片內與射線的交點作為投射點，并將工作面上的目標點作為軌跡控制點。可以實現在固定的視角內，并且在固定的操作平面內選點，使操作簡便直觀，同時簡化了數據處理流程，并且還可以參照CAD草圖操作各種對齊，提高軌跡控制點的規范性，進而提高對應的加工質量。

技術領域

本發明涉及三維工件的特定加工路徑的計算機輔助設計領域，特別涉及一種面向點云模型的包容盒面的軌跡控制點拾取方法和裝置。

背景技術

為了滿足用戶對產品的外觀質量越來越苛刻的要求，需要在制造環節對產品外觀質量起關鍵作用的表面涂裝作業提出了更高要求。傳統的表面噴涂技術都是以手工方式進行產品表面的噴涂作業，在此過程中產生的大量有害物質及氣體嚴重影響到操作工人的身體健康及勞動情緒，并且噴涂質量受員工的技術水平、情緒等因素影響較大，因此嚴重制約了生產能力和產品質量。隨著自動控制以及機器人技術的發展，采用噴涂機器人方式的自動噴涂工藝在工業生產領域逐漸獲得了普及，并克服了上述手工方式所存在的缺點。在自動噴涂操作中，由于噴涂在產品表面的物質通常屬于黏性流體介質，因此需要干燥后才能固化，并且在噴涂過程中，不得接觸己噴涂的工件表面。因此適當的噴涂作業路徑以及參數對噴涂料的消耗，噴涂時間以及工件表面的涂層厚度具有決定性的影響，并且適當的路徑和其參數的選擇能夠節約成本并縮短作業時間。現有用于規劃噴涂作業路徑的一種典型的方法是人工示教方法，即由經驗豐富的工人握住安裝有固定噴槍的機器人前臂進行噴涂實驗，同時由控制機器人的計算機記錄下機器人各關節參數的變化，使得機器人隨后能獨立的重復沿原先的軌跡運動。采用這種方法而形成的噴槍軌跡是憑人工經驗和實驗方法獲得的，每一次的工件外形的修改都需要重新由工人進行示范操作，并且所獲得的軌跡并非最優工作路徑。因此在產品設計階段，根據產品的外觀以及工藝的要求，自動設計最優工作路徑是一件必不可缺的任務。因此根據產品外觀來選擇恰當的路徑控制點十分重要。由于許多產品的外觀設計十分復雜，只能選用三維點云模型來進行產品設計。而直接在三維點云模型上選擇恰當的路徑控制點過程中，由于三維點云模型無法保持固定姿態，并且也難以維護多個被選擇的路徑控制點之間的關系，因此這項工作非常不容易完成。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種面向點云模型的包容盒面的軌跡控制點拾取方法和裝置，旨在解決直接在三維點云模型上選擇恰當的路徑控制點過程中，由于三維點云模型無法保持固定姿態，并且也難以維護多個被選擇的路徑控制點之間的關系，非常不容易完成的這一技術問題。

為實現上述目的，本發明提供的面向點云模型的包容盒面的軌跡控制點拾取方法，包括步驟：

使用三角形網格化處理算法確定生成給定點云模型表面的全部三角片，并將所述全部三角片構建為三角片數組；

根據所述給定點云模型在三維坐標系的最大坐標值和最小坐標值構造最小包容盒；

從所述最小包容盒的6個包容面之中選擇1個包容面作為工作面；

在所述工作面上設定一點作為目標點，構造沿所述工作面的法矢方向穿過所述目標點的射線；

查找被所述射線穿過的所述給定點云模型表面的三角片，并將所述被所述射線穿過的所述給定點云模型表面的三角片構建為三角片鏈表；

在所述三角片鏈表之中查找距離所述工作面最近的所述被所述射線穿過的所述給定點云模型表面的三角片，并將所述距離所述工作面最近的所述被所述射線穿過的所述給定點云模型表面的三角片內與所述射線的交點作為投射點，并將所述工作面上的所述目標點作為軌跡控制點。