[发明专利]一种基于点云切片的自由曲面喷涂路径规划方法及系统

说明书

本公开公开的一种基于点云切片的自由曲面喷涂路径规划方法及系统，包括：获取自由曲面的点云数据；根据点云数据确定点云切片方向；根据点云切片方向，确定切平面与自由曲面的截交点；对截交点进行曲线拟合再均匀采样，获得采样点；根据采样点确定喷枪的位置点；基于单调链的路径顺滑方法，从喷枪的位置点中提取位置关键点；将位置关键点进行插补拟合获得喷涂路径。通过自由曲面的点云数据，直接生成喷涂路径轨迹，而不需要对自由曲面模型进行参数化或者网格化曲面辅助造型，降低了喷涂路径规划过程的复杂度，提高了喷涂的效率。

技术领域

本发明涉及路径规划技术领域，尤其涉及一种基于点云切片的自由曲面喷涂路径规划方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

喷漆是许多行业中必不可少的一个环节。最初的喷涂方式是人工，这种喷涂方式不仅会对人的健康产生危害，而且喷涂效率不高。喷涂机器人的出现不仅可以帮助人们从这种不健康的工作中解放出来，而且可以通过好的喷涂轨迹规划算法提高喷涂质量以及喷涂效率。喷涂轨迹规划是一项复杂的任务，需要考虑许多参数，如工件的几何形状、喷枪模型、喷枪的速度和约束条件，如周期时间、油漆浪费、所需的油漆厚度、油漆厚度变化等。在过去的研究中，研究者们分别在参数化曲面和网格曲面上进行了大量的喷涂轨迹规划研究，在参数化曲面上最常用的是种子曲线偏移法，通过选择种子曲线并将其沿表面高度最小的方向进行平移来得到各条子路径，在网格曲面上最常用的是包围盒法生成喷涂路径。而在实际的生产过程中，为了减少离线编程的时间，更希望根据工件的点云模型通过喷涂路径生成算法直接得到喷涂路径，并不希望有对模型进行参数化或者网格化曲面辅助造型的中间环节，因此研究基于三维点云的喷涂路径规划具有实际意义。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于点云切片的自由曲面喷涂路径规划方法及系统，通过自由曲面的点云数据，直接生成喷涂路径轨迹，而不需要对自由曲面模型进行参数化或者网格化曲面辅助造型，降低了喷涂路径规划过程的复杂度，提高了喷涂的效率。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

第一方面，提出了一种基于点云切片的自由曲面喷涂路径规划方法，包括：

获取自由曲面的点云数据；

根据点云数据确定点云切片方向；

根据点云切片方向，确定切平面与自由曲面的截交点；

对截交点进行曲线拟合再均匀采样，获得采样点；

根据采样点确定喷枪的位置点；

基于单调链的路径顺滑方法，从喷枪的位置点中提取位置关键点；

将位置关键点进行插补拟合获得喷涂路径。

第二方面，提出了一种基于点云切片的自由曲面喷涂路径规划系统，包括：

数据获取模块，用于获取自由曲面的点云数据；

点云切片方向确定模块，用于根据点云数据确定点云切片方向；

截交点确定模块，用于根据点云切片方向，确定切平面与自由曲面的截交点；

采样点确定模块，用于对截交点进行曲线拟合再均匀采样，获得采样点；

位置点确定模块，用于根据采样点确定喷枪的位置点；

位置关键点确定模块，用于基于单调链的路径顺滑方法，从喷枪的位置点中提取位置关键点；

喷涂路径获取模块，用于将位置关键点进行插补拟合获得喷涂路径。