[发明专利]一种基于大型复杂构件点云信息的机器人轨迹规划方法

说明书

本发明属于工业机器人加工领域，并公开了一种基于大型复杂构件点云信息的机器人轨迹规划方法。该方法包括：(a)将待加工构件的点云模型逆向重构获得CAD模型，设定该CAD模型的主法矢方向、投影方向和机器人移动的前进方向；(b)采对所述CAD模型进行切片获得多条轨迹线，将每条轨迹线离散为多个离散点，将每个离散点投影在CAD模型上获得其对应的轨迹点、其三维坐标和相应的U和V值；(c)求解轨迹点的切矢量、副切矢量和主法矢量获得轨迹点的六维信息，按照预设加工顺序储存每个轨迹点的六维信息，即获得所需的机器人加工轨迹。通过本发明，满足大型构件机器人加工轨迹规划需求，提高轨迹规划的精度，保证良好的加工质量。

技术领域

本发明属于工业机器人加工领域，更具体地，涉及一种基于大型复杂构件点云信息的机器人轨迹规划方法。

背景技术

大型构件的加工中，如船体打磨、飞机蒙皮钻孔、风机叶片打磨等，因为操作复杂，加工精度高等要求，采用机器人加工可以有效的提高加工效率和质量。为了方便控制机器人的加工，需要先对机器人进行轨迹规划处理，获得预定的机器人加工轨迹。这个过程主要包括对加工对象的数据处理、参数设定、轨迹求解与矢量信息求解等操作。

机器人加工轨迹规划方法中，操作人员往往利用加工对象原有的设计模型来进行轨迹求解，对于刚性强、尺寸小的加工件比较适用。但是大型复杂构件因为体积巨大、摆放姿态发生变化或者刚度不够而局部发生形变，导致现场加工时的形态与原设计模型不匹配，通过原有的设计模型求解的轨迹并不能适用于大型构件的机器人轨迹规划工作。

随着测量技术的发展，利用一定的测量手段可以获得现场加工对象的点云信息，点云信息可以准确知道现场加工件的信息，从而消除了原始的设计模型带来的误差。相应地，本领域需要一种基于大型构件点云信息的机器人轨迹规划方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于大型复杂构件点云信息的机器人轨迹规划方法，通过利用大型复杂构件的点云信息，即通过对现场采集的点云模型处理和求解，获得机器人需要的轨迹信息，满足了大型构件机器人加工轨迹规划需求，解决了大型构件在现场的姿态信息与原有设计模型不匹配的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于大型复杂构件点云信息的机器人轨迹规划方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)将待加工构件的点云模型进行逆向重构，以此获得所述待加工构件的CAD模型，设定该CAD模型的主法矢方向、投影方向和加工该CAD模型机器人移动的前进方向；

(b)采用多个平行的切平面沿所述前进方向对所述CAD模型进行切片，每个切平面与所述CAD模型外轮廓相交获得一条轨迹线，将每条轨迹线离散为多个离散点，将每个离散点投影在所述CAD模型上获得其对应的轨迹点，以及该轨迹点的三维坐标和其在CAD模型中相应的U和V值；

(c)利用每个所述轨迹点的U和V值求解该轨迹点的切矢量、副切矢量和主法矢量，由此获得每个轨迹点的六维信息，按照预设加工顺序储存每个轨迹点的六维信息，即获得所需的待加工构件的机器人加工轨迹。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述将待加工构件的点云模型进行逆向重构具体包括下列步骤：

(a1)将待加工构件的点云模型转换成多面体模型，采用包容盒算法计算并获得所述多面体模型分别在坐标轴三个方向的最大值和最小值，根据该最大值和最小值设定多个平行的切平面与所述多面体模型相交，以此获得多条交线以及每条交线中包含的多条线段和端点；

(a2)对于每条交线，判断其是开环还是闭环：

当所述交线是开环时，对于每条交线中包含的多个端点，将每个端点按照预设的投影方向进行投影，将所有端点按照其在投影方向上的值的大小进行排序，