[发明专利]大型复杂构件机器人化表面加工的区域划分方法及设备

权利要求书

1.一种大型复杂曲面机器人化表面加工的区域划分方法，其特征在于，所述区域划分方法包括下列步骤：

S1：获取大型复杂构件待加工表面的CAD模型，结合大型复杂构件的实际工装位姿要求确定待加工表面的AABB包围盒，如果大型复杂构件没有明确的工装位姿要求，则确定待加工表面的OBB包围盒；

S2：调整待加工表面CAD模型的位姿，使其位姿满足如下要求：

1)包围盒左侧面与坐标系YOZ平面重合，

2)包围盒右侧面、后侧面和顶侧面法矢u、v、w分别与坐标系的X、Y、Z轴对齐，且X、Y、Z轴分别对应于待加工表面的长、宽、高方向；

S3：对调整位姿后的待加工表面进行离线编程，通过等截面法获取机器人末端工具的一系列加工轨迹曲线，然后通过加工轨迹曲线离散化得到待加工表面的点云模型；

S4：根据S3点云模型中各点的法矢信息进行机器人可加工区域筛选，去除不适于机器人加工的点云区块，以得到待加工表面的加工点云模型；

S5：对于经S4筛选后的加工点云模型进行精简，根据机器人简化模型的尺寸参数进行加工点云模型的稀疏化处理，以得到待加工表面的稀疏点云模型；

S6：纵向分区，确定S5稀疏点云模型中各条轨迹曲线是否需要分段，对于需要分段的轨迹曲线进行分段，根据轨迹分段结果得到一级子区域；

S7：横向分区，对S6得到的各一级子区域进行横向分区，以进一步确定每一子区域应当包含的轨迹曲线数目，得到二级子区域；

S8：获取步骤S7得到的各二级子区域的边界点信息，以对S4中的加工点云模型进行分区，得到构件的分区点云模型，实现大型复杂曲面机器人化表面加工的区域划分。

2.根据权利要求1所述的区域划分方法，其特征在于，步骤S4中机器人可加工区域筛选方法包括如下子步骤：

S401：遍历计算步骤S3点云模型中任一点P_i，j的法矢n_i，j在XOZ平面上投影矢量n′_i，j与矢量z＝[0，0，1]^T的夹角α_i，j，P_i，j表示第i条轨迹曲线上的第j个点；

S402：根据预设的夹角筛选阈值α_min、α_max，去除步骤S3的点云模型中所有不满足α_min≤|α_i，j|≤α_max条件的点。

3.根据权利要求1所述的区域划分方法，其特征在于，所述步骤S5中点云模型的稀疏化处理方法包括如下子步骤：

S501：使用规则几何体代替机器人的核心组件，且各规则几何体应为对应的被代替组件的最小包络体；

S502：确定各规则几何体的特征长度，并取所有几何体特征长度的最小值L_min作为每条轨迹上相邻两点的最小离散距离；

S503：按照从左到右、从下到上的规则对构件点云模型中的点进行编号，记其中一点为P_i，j，则P_i，j表示第i条轨迹线上的第j个点；

S504：初始时，取j＝1，记第i条轨迹的第1个点P_i，1为起点P_s，依次计算起点P_s与其后各点Pi，_j之间的距离d_i，j，直到找到满足条件d_i，j≤L_min＜d_i，j+1的点，令k＝j；然后，将当前选择的起点P_s存入构件的稀疏点云模型{SPCM}，更新P_i，k为新的起点P_s，并继续向后遍历；按照上述条件依次筛选当前轨迹曲线i上的所有起点；特别地，每条轨迹上的最后一点也是起点；

S505：按照S504步骤遍历所有轨迹线，获得构件待加工表面的稀疏点云模型{SPCM}。