[发明专利]基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统及方法及介质

权利要求书

1.一种基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统，其特征在于，包括以下模块：

-扫描控制模块：对实际曲面形状进行扫描，获取实际曲面形状的点云数据集合；获取实际曲面上预设定位孔对应的实际定位点坐标；

-理论模型处理模块：在理论曲面模型上获取理论定位点坐标；在理论曲面模型上均匀取得离散点，得到理论曲面的离散点云数据集合；

-映射补偿模块：根据实际曲面形状的点云数据集合、理论曲面的离散点云数据集合，通过测地线等距原理构建理论曲面和实际曲面的映射关系；根据理论曲面和实际曲面的映射关系，对理论刀路进行补偿计算得到实际加工刀路；

所述测地线等距原理具体为：在曲面不发生拉伸收缩形变的情况下，曲面上任意两点之间沿曲面的最短距离保持不变，即测地线长度保持不变；理论曲面上有两个定位点A和B，理论曲面上任意点P到理论定位点A和B的距离分别记为L_A和L_B；假设曲面变形，那么变形之后曲面上的定位点变为A’和B’，P点变为P’；根据测地线等距原理，即L_A＝L_A’，L_B＝L_B’来求得曲面变形后实际点P’；理论上曲面两个定位点测地线等距能够求得两个解，三个及以上的定位点能够求得一个最优解，因此定位点至少为3个；

所述理论模型处理模块将实际曲面未变形的形状作为理论曲面，在理论曲面上均匀取得离散点，得到理论曲面的离散点云数据集合；所述点云间距大小决定了点云疏密；

所述映射补偿模块通过测地线等距原理，对于理论曲面上的每一个离散点通过映射找到实际曲面上对应的一个点坐标，建立理论曲面上的离散点和实际曲面的映射关系；

对理论曲面上的任意一个离散点通过位置计算找到在理论曲面上所对应的最近的离散点，然后建立最近离散点A和离散点B的插值关系；

根据理论曲面上的离散点和实际曲面的映射关系，在实际曲面上将插值关系应用到实际定位点，计算出理论曲面离散点在实际曲面上的点坐标；

所述映射补偿模块通过匹配点映射插值对理论刀路进行补偿计算；

对理论曲面进行网格划分，将理论曲面划分为多个等距网格曲线，每个网格曲线之间的交点为节点；

取任意理论刀路点P进行插值映射，理论点P落在网格点P1、P2、P3、P4围成的网格内；根据理论曲面和实际曲面的映射关系，找到网格点P1、P2、P3、P4在实际曲面上的映射网格点P1’、P2’、P3’、P4’；

测量理论点P在理论曲面上的测地线距离PP1、PP2、PP3、PP4，根据曲面上任意两点测地线在变形前后不变的原理，得出实际曲面上的点P’到实际网格点P1’、P2’、P3’、P4’的测地线距离也为PP1、PP2、PP3、PP4，根据实际点距离实际网格点的测地线距离，逆向求出实际点P’在曲面上的坐标值，从而得到实际加工刀路。

2.根据权利要求1所述的基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统，其特征在于，所述扫描控制模块在实际曲面上规划出扫描路径后，命令位置传感器根据规划的扫描路径扫描，形成曲面的表面点云数据；并根据曲面的表面点云数据，经过数据转换、过滤和处理后形成表征实际曲面形状的点云数据集合；

实际曲面上预设三个以上定位孔，所述扫描控制模块规划生成确保每个定位孔都被扫描到的扫描路径后，命令位置传感器根据规划的定位孔扫描路径扫描，得到定位孔扫描数据；并根据扫描得到定位孔扫描数据，通过云分割生成每一个定位孔对应的点云集合，对每个定位孔的点云集合进行点云过滤，即过滤离群点，再进行圆心识别，最终得到每一个定位点对应点云集合的圆心坐标，即实际定位点坐标。