[發明專利]一種三維掃描路徑規劃方法及裝置

有效

• 申請號: 202010022806.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111238366B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 牛濤;張翔宇;李仁舉
• 申請（專利權）人: 天遠三維（天津）科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京開陽星知識產權代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

1.一種三維掃描路徑規劃方法，其特征在于，包括：

基于待掃描標準件模型，得到待掃描區域集合，所述待掃描區域集合等于已掃描區域集合和未掃描區域集合之和；

針對所述待掃描區域集合，執行如下步驟：

獲取掃描儀第i次掃描位置，其中i為1到N的正整數；

基于所述掃描儀第i次掃描位置，統計第i次有效坐標集合；

對所述第i次有效坐標集合進行迭代，得到第i次最優有效坐標集合，更新掃描儀第i次掃描位置，并將所述第i次最優有效坐標集合添加至所述已掃描區域集合；

基于所述第i次最優有效坐標集合，以及所述未掃描區域集合，得到第i+1次掃描區域集合；

若所述第i+1次掃描區域集合中的坐標點的數量大于或者等于預設值，則重復上述步驟，直到所述已掃描區域集合與所述待掃描區域集合達到約定的重合度；

對更新后的掃描儀第1次掃描位置到更新后的掃描儀第N次掃描位置進行排序，并將各個掃描儀掃描位置轉換為對應的機器人姿態，得到機器人最優三維掃描路徑。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當i＝1時，所述獲取掃描儀第i次掃描位置具體包括：

采用包圍盒算法計算所述待掃描區域集合的空間包圍盒；

將所述空間包圍盒較大面的法向作為掃描方向，并將所述待掃描區域集合中距離所述待掃描區域集合的質心最近的點作為待掃描區域的中心點；

基于所述待掃描區域的中心點，沿所述掃描方向的反向移動標準工作距離，得到掃描儀第1次掃描位置。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當i≥2時，所述獲取掃描儀第i次掃描位置具體包括：

將第i次掃描區域集合的質心作為第i次掃描區域的中心點，并將所述第i次掃描區域集合中所有點的平均法向作為所述第i次掃描區域的掃描方向；

基于所述第i次掃描區域的中心點，沿所述掃描方向反向移動標準工作距離，得到掃描儀第i次掃描位置。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述第i次有效坐標集合進行迭代，得到第i次最優有效坐標集合，更新掃描儀第i次掃描位置，具體包括：

對所述第i次有效坐標集合進行主成分分析，得到所述第i次有效坐標集合的最大特征值所對應的第一特征向量；

若第i次掃描區域的長軸與第一特征向量的夾角大于或者等于第一預設角度，則旋轉掃描儀的掃描姿態使第i次掃描區域的長軸與第一特征向量重合；

根據掃描儀旋轉后的掃描姿態重新統計第i次有效坐標集合與對應的第一特征向量；

重復上述步驟，直至所述第i次掃描區域的長軸與對應的有效坐標集合的特征向量的夾角小于第一預設角度，將此時掃描儀的掃描位置作為更新后的掃描儀第i次掃描位置，并將最后一次重新統計的第i次有效坐標集合作為第i次最優有效坐標集合。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，若第i次掃描區域的長軸與第一特征向量的夾角小于第一預設角度，則無需旋轉掃描儀的掃描姿態，并將第i次有效坐標集合作為第i次最優有效坐標集合；其中，更新后的掃描儀第i次掃描位置與掃描儀第i次掃描位置相同。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第i次最優有效坐標集合，以及所述未掃描區域集合，得到第i+1次掃描區域集合具體包括：

采用包圍盒算法計算所述第i次最優有效坐標集合的空間包圍盒；

將所述空間包圍盒較大面的長軸和短軸作為搜索方向，并將所述第i次最優有效坐標集合的質心作為第i+1次掃描區域的中心點；

沿所述搜索方向搜索所述未掃描區域集合中與所述第i次最優有效坐標集合的歐氏距離小于設定閾值，且與所述第i+1次掃描區域的中心點的連線和所述搜索方向的夾角小于第二預設角度的點，得到第i+1次掃描區域集合。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第i次最優有效坐標集合的空間包圍盒包括至少1個較大面，所述第i+1次掃描區域集合包括至少1個子集，其中，所述至少1個較大面與所述至少1個子集一一對應。