[发明专利]用于车身精度检测的三坐标测量路径自动规划与优化方法

权利要求书

1.一种用于车身精度检测的三坐标测量路径自动规划与优化方法，其特征在于本方法包括如下步骤：

步骤一、通过网格划分将所测量车身的结构模型进行点云化处理，提取所有网格节点坐标作为所测量车身的点云信息，根据所测量车身的设计图纸提取车身尺寸及测点坐标和矢量方向信息，将点云信息和测点信息分别整理成矩阵形式；

步骤二、根据所测量车身点云信息和测点信息，对任意两测点进行碰撞检测，通过碰撞检测算法对路径可行性进行判定，如果路径不可行即视为发生碰撞，利用空间移动点设置规则进行自动避障，确定任意两测点间的无碰撞最优路径；

其中，确定任意两测点间的无碰撞最优路径包括如下步骤：

(1)三坐标测量仪进行测量时，测头首先到达逼近点，然后再对测点进行触测，因此需要确定逼近点坐标，设定测点信息为m×6的矩阵A，其中，m行表示测点个数，6列分别表示测点的坐标(X₁,Y₁,Z₁)及矢量方向(i,j,k)，触测距离为d，则逼近点坐标表示为：

(X₁+d×i,Y₁+d×j,Z₁+d×k,i,j,k) (1)

所有的逼近点坐标表示为m×6的矩阵B；

(2)从逼近点坐标矩阵B中任意选择两点的坐标，M_p(X_1p,Y_1p,Z_1p,i_p,j_p,k_p)作为起点，M_q(X_1q,Y_1q,Z_1q,i_q,j_q,k_q)作为止点，从而得到空间中两点构成的直线方程：

其中，x,y,z分别为空间中直线上的点坐标；

(3)确定起止点后，需要对点云信息进行筛选，所测量车身的结构模型按四边形进行网格划分，四边形边长为l，得到点云信息为N×3的矩阵C，N行表示网格节点个数，3列分别表示网格节点对应的坐标(X₂,Y₂,Z₂)，提取矩阵C中网格节点坐标满足min(X_1p，X_1q)X₂max(X_1p，X_1q)且min(Y_1p，Y_1q)Y₂max(Y_1p，Y_1q)且min(Z_1p，Z_1q)Z₂max(Z_1p，Z_1q)的网格节点，构成n×3的矩阵D，其中nN；

(4)通过计算矩阵D中所有网格节点坐标到起止点空间直线方程的距离，得到n×1的矩阵E，若矩阵E中任意一个值小于则认定对应两测点之间测量路径与车身实体发生碰撞，利用空间移动点设置规则进行自动避障，若值都大于则认定两测点间无碰撞且最优路径为直线测量；

步骤三、根据任意两测点间无碰撞最优路径，通过测点间测量时间的多因素评价方法，计算任意两测点间无碰撞路径所需时间，获得任意两测点间的测量时间矩阵；

步骤四、根据任意两测点间的测量时间矩阵，利用模拟退火算法，以时间最少为优化目标，最终得到遍历所有测点的无碰撞高效路径，实现车身测量路径自动规划与优化。

2.根据权利要求1所述的用于车身精度检测的三坐标测量路径自动规划与优化方法，其特征在于：所述步骤三中获得任意两测点间的测量时间矩阵包括如下步骤：

(1)确定参数，三坐标测量仪的测头在空间中直线运动的速度为v，测头角度转换时间为t₁，测头运动过程中因运动方向的改变而导致的停顿时间为t₂，不考虑测点的触测时间，则逼近点间测量时间即视为测点间测量时间；

(2)选定起止点M_p、M_q后，通过计算两点矢量方向的夹角，判定测头是否需要转动，夹角θ为:

若夹角θ≤15°，则认为无需转换角度，若夹角θ15°，则认为需要转换角度；

(3)无需转换角度时，进行碰撞检测，若不发生碰撞，起止点间的路径距离为S，则从起点M_p到止点M_q所需要的总时间为：

若发生碰撞，则通过添加空间移动点进行避障，起止点间的路径距离为S₁+S₂+…+S_f+S_f+1，其中，f为根据自动避障规则所添加空间移动点的个数，则从起点M_p到止点M_q所需要的总时间为：

(4)需要转换角度时，进行碰撞检测，若不发生碰撞，测头转换角度后的测尖位置到止点M_q的距离为s，则从起点M_p到止点M_q所需要的总时间为：

若发生碰撞，测头转换角度后的测尖位置到止点M_q的距离为s₁+s₂+…+s_f+s_f+1，其中，f为根据自动避障规则所添加空间移动点的个数，则从起点M_p到止点M_q所需要的总时间为：

(5)根据从起点M_p到止点M_q所需要的总时间，得到每两个逼近点之间的无碰撞最优路径时间，即任意两测点间测量时间，从而获得测量时间矩阵T，测量时间矩阵T是一个m×m的方阵，矩阵T中T_(pq)表示从第p个测点到第q个测点的总时间，其中，p＝1,…,m，q＝1,…,m。