[发明专利]激光雷达测量中机器人站位规划方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达测量中机器人站位规划方法，用于解决现有激光雷达测量中测量视点规划方法测量站位点多的技术问题。技术方案是首先构建CAD仿真模型并建立坐标系，再构建视点可达圆锥模型，根据测量精度要求对视点可达圆锥模型进行离散处理，利用激光雷达测量约束和工业机器人手臂可达空间范围约束对小球集合进行筛选，将满足约束条件的小球保留，取包含小球种类最多的相交区域，以相交区域的型心作为激光雷达测量站位点。本发明使用离散小球进行测量可达域计算，根据测量精度确定离小球半径，使测量速率与测量精度相适应。针对不同的测量精度，算法都保持较高的计算效率，激光雷达测量站位点总数减少20～30％。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达测量中测量视点规划方法，特别涉及一种激光雷达测量中机器人站位规划方法。

背景技术

激光雷达自动化三维测量是由多自由度机器人调整激光雷达位姿，从多个测量视点对零件进行测量，从而获得准确的测量数据。测量视点的生成过程影响检测的整体效率和准确率。

文献“CN109163674A一种面结构光自动化三维测量中传感器测量视点规划方法”提出了一种基于面结构光测量的测量视点规划方法。通过对复杂零件分块处理，将数量众多的被检测点分配到单个体积块中。使用一个测量视点检测多个类似的被检测点，从而提高检测效率。然而对于复杂装配体而言，装配体的空间结构更加复杂，需要的测量视点更多。检测任务也是复杂零件的数倍。该方法无法满足复杂的装配体的检测需求。

国内外已存在关于测量视点自动规划技术的多项研究。其中较为先进的方法是分析检测任务中的各种约束之间的相互关系，基于这些关系生成一个符合限制条件的测量视点。对于复杂装配体的检测而言，这种方法的计算量大、耗时高。缺乏对数量众多的测量视点聚类优化的过程。

综上所述，目前复杂装配体测量过程中，存在算法效率低，测量点冗余等问题。

发明内容

为了克服现有激光雷达测量中测量视点规划方法测量站位点多的不足，本发明提供一种激光雷达测量中机器人站位规划方法。该方法首先构建CAD仿真模型并建立坐标系，再构建视点可达圆锥模型，根据测量精度要求对视点可达圆锥模型进行离散处理，利用激光雷达测量约束和工业机器人手臂可达空间范围约束对小球集合进行筛选，将满足约束条件的小球保留，取包含小球种类最多的相交区域，以相交区域的型心作为激光雷达测量站位点。将从测量站位点能测量的测量点所对应的离散小球，从所有测量点所对应的离散小球集合中移除。对其余测量点继续上述过程，直至生成与所有测量点相对应的激光雷达测量站位点。本发明使用离散小球进行测量可达域计算，根据测量精度确定离小球半径，使测量速率与测量精度相适应。针对不同的测量精度，算法都可以保持较高的计算效率。本发明方法的柔性高于背景技术方法。对测量可达域进行几何求交运算，实现用数量最少激光雷达测量站位点完成检测任务，将激光雷达测量站位点总数减少20～30％。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种激光雷达测量中机器人站位规划方法，其特点是包括以下步骤：

(a)构建CAD仿真模型并建立坐标系。采用三维造型软件，将已知的激光雷达、机器人手臂模型和零件模型装配在检测平台上。建立检测世界坐标系S_w，任选检测平台上一点作为S_w的原点，用三维移动平台的三个正交运动方向分别作为S_w的X,Y,Z轴的方向。以机器人手臂基座中心点O_b为基点建立运动坐标系S_b，三个坐标轴的方向与S_w的三个坐标轴的方向相同。标注出所有测量点的坐标和表面单位法矢。