1.一种基于点云的实时全覆盖打磨路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、3D相机采集工件的点云数据,并将相机坐标系下的点云数据转换为世界坐标系下的点云数据,然后对点云数据进行预处理,去除无关点云,分离出构件点云;
S2、使用点云配准技术对CAD模型离散的标准点云和扫描点云进行配准,配准对齐后的两组点云无法完全重叠,通过误差搜索算法检索每一对配准点的配准误差,将大于阈值的点云进行提取作为非重叠部分,非重叠部分即待打磨区域点云;
S3、将待打磨点云投影到XoY平面,并确定点云在XoY平面的边界,并在XoY平面内划分投影网格,网格边长根据打磨头的直径确定;
对XoY平面上的网格进行升维,每次网格升维的高度为打磨头一次可以打磨的深度;
根据打磨余量的大小,确定网格总的升维高度,网格总的升维高度大于等于打磨余量;
提取所有网格的中点作为初始待打磨路径点,使用包覆盒算法去除无效路径点;
S4、用最优算法,对每一层的打磨路径点以及层与层之间的打磨路径点,进行最短打磨路径规划,将规划出的打磨路径点依次发送给机器人,机器人进行打磨作业;
所述步骤S3的具体步骤为:获得待打磨区域点云后,使用密度聚类算法获取待打磨区域中不同局部的点云,将不同局部的点云投影到XoY平面;
分别选取投影点云在XoY面的X轴和Y轴方向上的最小值和最大值,作为XoY面上网格区域的边界;
将打磨头作为网格单元的外接圆,实现打磨头对平面区域的全覆盖,并根据打磨头直径确定网格边长;
网格沿Z轴平移进行升维,每次平移的步长为打磨头一次可以打磨的深度,总的平移距离为该打磨区域的打磨余量;
提取所有网格的中点作为初始待打磨路径点,打磨头轴线以平行于Z轴的姿态遍历完所有的初始打磨路径点后,该待打磨区域实现全覆盖打磨;
使用密度聚类算法获取不同局部点云的步骤如下:选取待打磨区域点云中一点,并搜索临近的k个点,若该点到k个点的平均距离小于距离阈值d,则认为该点位于集合Q中,重复上述操作,直到Q中的点不再增加,完成Q集合聚类,然后从剩余点中选取一点重复上述步骤,直到待打磨区域的点都加入集合,形成多个待打磨子集;
将待打磨子集向标准点云模型投影,不同待打磨子集的最大投影距离即为该子集的打磨余量;使用最小二乘法对投影点云进行平面拟合,该拟合的平面即为投影平面,对投影平面和待打磨区域点云进行旋转和平移,让投影平面与XoY面重合;
使用所述包覆盒算法消除无效路径点的处理方法为:以打磨路径点所在的网格为下底面,以打磨余量为高,建立长方体搜索区域,在该区域中检索是否有待打磨区域的点,若有,则该打磨路径点为有效打磨路径点,反之为无效路径点,将无效路径点删除并保留有效路径点。
2.根据权利要求1所述的基于点云的实时全覆盖打磨路径规划方法,其特征在于:所述步骤S2具体为:通过粗配准和精配准实现标准点云与扫描点云的配准。
3.根据权利要求1所述的基于点云的实时全覆盖打磨路径规划方法,其特征在于:使用最优算法对待打磨区域内的所有有效打磨点进行三维排序,打磨起点由最上层的点随机给出,对每一层的点进行排序,然后每一层之间进行排序,实现最短打磨路径规划,排序好的点集发送给打磨机器人,打磨机器人遍历该打磨区域中的所有有效路径点,实现全覆盖打磨路径规划。