[发明专利]一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法，包括规划测量系统的姿态和路径，用于大尺寸三维形貌测量。

背景技术

路径规划指规划测量传感器的运动路径和测量姿态，保证测量的高效性、准确性和完整性，实现快速自动化测量。它在提高生产效率，改善系统运行的安全性能和节约生产成本等方面都具有非常积极的影响。其典型应用是数控机床加工。

在测量路径规划方面，主要有两种情况，一是未知物体CAD(计算机辅助设计，Computer Aided Design)模型，二是已知物体CAD模型。1)未知物体CAD模型。主要应用于逆向工程，规划方法是基于当前测量视场信息规划下一测量位置，不能全局规划和离线规划，不能满足整体测量要求；2)已知物体CAD模型。规划方法首先进行体素划分，再规划路径，不能完全反映全部三角面片的最佳测量，信息易丢失，另外利用体素划分再规划路径增加一次误差累计，规划较复杂。目前，测量系统主要应用于机械臂或三坐标机，价格昂贵，不宜推广。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法，解决非接触式路径规划使用场合受限等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1、计算传感器最佳测量角度；

传感器最佳测量角度是传感器能够正确测量被测表面的角度姿态范围，用传感器中心轴线与被测表面法线之间的夹角来表示，等效于传感器所能够正确测量被测表面的范围，用被测表面法线范围来描述。首先建立光学条纹正弦性与被测表面的法线关系，再根据测量需求，设定条纹正弦性阈值范围，从而计算得到左右相机最佳测量角度，并以左右相机最佳测量角度的交集作为传感器最佳测量角度。

步骤2、根据传感器最佳测量角度，进行基于高斯球原理的姿态规划，确定传感器旋转测量姿态；

(1)根据传感器可能的测量姿态和传感器最佳测量姿态，在高斯球上均匀规划出m个测量姿态的锥群每个圆锥的中心轴线方向对应一个传感器测量姿态；

(2)将所有面元的法向量映射到高斯球上，面元总数为n。设三角面元的法向量其映射到高斯球的球面上点坐标P(P_x，P_y，P_z)，则

Px=VxPy=VyPz=Vz]]>①

(3)建立高斯球面上点坐标与测量姿态锥群的数学关系，用矩阵M表示。M大小为(m+1)×(n+1)，则坐标与测量姿态的关系矩阵M可表示为：

②