1.一种基于自由曲面的工业机器人全覆盖路径生成方法,包括:对位置式机器人视觉系统进行标定,确定采集数据与真实场景三维工件的坐标转换关系;确定采集数据与真实场景三维工件的坐标转换关系时,采用以下公式计算得到点云数据在世界坐标系中的位置:其中(x,y,z)为世界坐标系中的一个点,(u,ν,λ)为该点对应的点云数据坐标,采用旋转矩阵可得到点云数据在世界坐标系中的位置如下:其中,r11,r12,r13,r31,r32,r33为旋转矩阵中的行和列元素,t1,t2,t3是从相机到自由曲面的旋转矩阵元素;
基于立体视觉摄像头对工件表面的自由曲面进行三维重建,获取该自由曲面的点云数据;
沿与y轴平行的方向对工件表面的点云数据进行平滑去噪,并进行点云数据拾取;平滑去噪算法采用张量积投票原则,其原理如下:对于点云数据p,其法向量为np,将该法向量np进行编码转换为二阶张量形式,得到在数据p的小邻域内P包含的所有点云数据pi也进行编码,并向P进行投票,得到以下公式:
其中,T为投票公式,s为该段弧长,k为该弧长所对应的曲率,c为常数,ti表示点p的向量积,σ为权函数e的自由参数,用于决定投票的尺度范围;
以拾取点周围小邻域ε内点云数据的平均曲率为拾取点的曲率值np;以及将包含位置和法向量的拾取点信息转换至世界坐标系,以生成工业机器人涂胶路径。
2.如权利要求1所述的基于自由曲面的工业机器人全覆盖路径生成方法,其特征在于:进行点云数据拾取时,采用等误差的尖锐特征识别算法进行点云数据拾取。
3.如权利要求1所述的基于自由曲面的工业机器人全覆盖路径生成方法,其特征在于:以拾取点周围小邻域ε内点云数据的平均曲率为拾取点的曲率值np时,点云数据p的曲率np取邻域内所有i个点的平均曲率,其计算公式如下所示:其中k为领域内的点的数目,ni为点云数据p邻域内点的曲率。
4.一种基于自由曲面的工业机器人全覆盖路径生成系统,包括:坐标转换模块,用于对位置式机器人视觉系统进行标定,以确定采集数据与真实场景三维工件的坐标转换关系;确定采集数据与真实场景三维工件的坐标转换关系时,采用以下公式计算得到点云数据在世界坐标系中的位置:其中(x,y,z)为世界坐标系中的一个点,(u,ν,λ)为该点对应的点云数据坐标,采用旋转矩阵可得到点云数据在世界坐标系中的位置如下:
其中,r11,r12,r13,r31,r32,r33为旋转矩阵中的行和列元素,t1,t2,t3是从相机到自由曲面的旋转矩阵元素;
点云数据获取模块,用于对工件表面的自由曲面进行三维重建,以获取该自由曲面的点云数据;平滑去噪算法采用张量积投票原则,其原理如下:对于点云数据p,其法向量为np,将该法向量np进行编码转换为二阶张量形式,得到在数据p的小邻域内P包含的所有点云数据pi也进行编码,并向P进行投票,得到以下公式:
其中,T为投票公式,s为该段弧长,k为该弧长所对应的曲率,c为常数,ti表示点p的向量积,σ为权函数e的自由参数,用于决定投票的尺度范围;
点云数据拾取模块,用于对工件表面的点云数据进行平滑去噪,并采用等误差的尖锐特征识别算法进行点云数据拾取;
拾取点曲率值计算模块,用于以拾取点周围小邻域ε内点云数据的平均曲率为拾取点的曲率值np;以及
路径生成模块,用于将包含位置和法向量的拾取点信息转换至世界坐标系,以生成工业机器人涂胶路径。