[發明專利]一種基于CAD的線激光全自動掃描路徑規劃方法

在審

• 申請號: 202011500368.6
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112720468A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 梁晉;宗玉龍;王歡
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種基于CAD的線激光全自動掃描路徑規劃方法，所述方法包括以下步驟：

第一步驟，對CAD模型表面進行采樣，以獲取用于生成視點的采樣點的位置，其中，所述視點為雙目掃描儀兩個相機投影中心點的連線的中點，

第二步驟，計算并校正所述采樣點的方向，使得所述采樣點的方向統一朝外，

第三步驟，基于線激光掃描儀的參數計算掃描儀的可視錐的大小，然后根據每個采樣點的位置、方向以及可視錐的大小生成視點，并建立視點處的坐標系以確定掃描儀在所述視點的掃描姿態，掃描方向為視點指向采樣點的方向，然后合并冗余的視點，

第四步驟，檢測每個視點處的遮擋，并調整視點以避免遮擋，

第五步驟，根據所述視點的位置和姿態生成承載所述線激光掃描儀的機械臂的執行路徑，

第六步驟，基于所述執行路徑，檢測每個視點處掃描儀與被測物的碰撞以及執行路徑過程的碰撞，然后消除碰撞以形成掃描路徑。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，優選的，

第一步驟中，讀取CAD模型的每個曲面，并轉換成NURLS曲面，曲面面積大于等于預定面積值的曲面為L面，曲面面積小于預定面積值的曲面為S面，L面中，計算NURBS曲面的在參數域參數u和v兩個方向上的等參線，在u方向或v方向上的中間的等參線上均勻取點，并計算每個點在等參線上的切向量，在每個點處構造切平面，最后計算每個點處的切平面與v方向或u方向上的等參線的交點，所述交點為采樣點，S面中，計算S面的中心點，所述中心點為采樣點。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，第二步驟中，計算每個采樣點在NURBS曲面的參數域u和v兩個方向上的等參線上的切向量并歸一化，然后計算兩個切向量的叉乘，叉乘的結果向量為采樣點的方向，計算出所述被測物的采樣點的方向。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，第二步驟中，根據每個采樣點的鄰域點計算出所述采樣點處的平均方向向量n_m，判斷所述采樣點的方向n和-n與平均方向向量n_m的夾角，夾角較小的方向即為所述采樣點的方向。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，第三步驟中，線激光掃描儀的參數包括標準掃描距離H_s、掃描幅面范圍、掃描景深DOF、掃描視角α。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，第三步驟中，以采樣點的位置為起點、方向為軸生成可視錐，在可視錐的景深范圍內取形心位置作為視點V_p的位置，其掃描方向為沿所述視點到所述采樣點的方向。

7.根據權利要求1所述的方法，其中，第三步驟中，以掃描方向為Z軸，掃描儀的長邊朝上方向為Y軸，以右手準則定向出X軸，視點位置為坐標原點建立視點處的坐標系，根據視點的掃描范圍合并掃描范圍相近的視點以合并冗余的視點。

8.根據權利要求1所述的方法，其中，第四步驟中，以所述采樣點為原點，所述采樣點與相應的所述視點的連線為方向作射線，檢測所述射線與所述被測物是否相交，如果相交則認為發生遮擋；對于存在遮擋的視點，以當前視點對應的采樣點為原點，掃描方向為軸，按照預定角度和第一預定間隔生成多個視點，然后逐個檢測每個視點的遮擋情況，直到找到不存在遮擋的視點。

9.根據權利要求1所述的方法，其中，第五步驟中，按照完成坐標轉換后的CAD模型的坐標系的位置先把空間劃分成M個組，每個組內的視點單獨排序，對每個組內的視點按照第二預定間隔從下到上再一次分成K個組，對K個組內的視點按照從左到右的順序依次連接，形成K個路徑，對所述K個路徑依次進行首尾連接生成每個組的路徑，對所有組再進行一次首尾連接生成完整的執行路徑。

10.根據權利要求1所述的方法，其中，第六步驟中，對所述執行路徑中相鄰的兩個視點之間等間隔的插入N個視點，判斷這N個視點與被測物的碰撞，如果至少有一個點發生碰撞，則認為這條路徑發生碰撞，對發生碰撞的視點和路徑按照第三預定間隔向遠離被測物的方向調整，直到不發生碰撞為止。