一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法
2023-06-14 07:53:36
專利名稱：一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法
技術領域：
本發明屬於測量技術領域，涉及一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，包括規劃測量系統的姿態和路徑，用於大尺寸三維形貌測量。
背景技術：
路徑規劃指規劃測量傳感器的運動路徑和測量姿態，保證測量的高效性、準確性和完整性，實現快速自動化測量。它在提高生產效率，改善系統運行的安全性能和節約生產成本等方面都具有非常積極的影響。其典型應用是數控工具機加工。在測量路徑規劃方面，主要有兩種情況，一是未知物體CAD (計算機輔助設計， Computer Aided Design)模型，二是已知物體CAD模型。1)未知物體CAD模型。主要應用於逆向工程，規劃方法是基於當前測量視場信息規劃下一測量位置，不能全局規劃和離線規劃，不能滿足整體測量要求；2)已知物體CAD模型。規劃方法首先進行體素劃分，再規劃路徑，不能完全反映全部三角面片的最佳測量，信息易丟失，另外利用體素劃分再規劃路徑增加一次誤差累計，規劃較複雜。目前，測量系統主要應用於機械臂或三坐標機，價格昂貴， 不宜推廣。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提出一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，解決非接觸式路徑規劃使用場合受限等問題。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的本發明提供了一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，其特徵在於，該方法包括步驟1、計算傳感器最佳測量角度；傳感器最佳測量角度是傳感器能夠正確測量被測表面的角度姿態範圍，用傳感器中心軸線與被測表面法線之間的夾角來表示，等效於傳感器所能夠正確測量被測表面的範圍，用被測表面法線範圍來描述。首先建立光學條紋正弦性與被測表面的法線關係，再根據測量需求，設定條紋正弦性閾值範圍，從而計算得到左右相機最佳測量角度，並以左右相機最佳測量角度的交集作為傳感器最佳測量角度。步驟2、根據傳感器最佳測量角度，進行基於高斯球原理的姿態規劃，確定傳感器旋轉測量姿態；(1)根據傳感器可能的測量姿態和傳感器最佳測量姿態，在高斯球上均勻規劃出 m個測量姿態的錐群，每個圓錐的中心軸線方向對應一個傳感器測量姿態；(2)將所有面元的法向量映射到高斯球上，面元總數為η。設三角面元的法向量 V(Vx,Vy,Vz)，其映射到高斯球的球面上點坐標P (Px，Py, Pz)，則
權利要求
1.一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)計算傳感器最佳測量角度；(2)根據傳感器最佳測量角度，進行基於高斯球原理的姿態規劃，確定傳感器旋轉測量姿態；(3)利用聚類方法進行位置規劃，計算視場中心；(4)將視場中心投影，得到傳感器測量位置；(5)深孔深槽特殊規劃，得到深孔深槽的測量路徑結果。
2.根據權利要求1所述一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，其特徵在於所述步驟(1)計算傳感器最佳測量角度，傳感器最佳測量角度是傳感器能夠正確測量被測表面的角度姿態範圍，用傳感器中心軸線與被測表面法線之間的夾角來表示。
3.根據權利要求1所述一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，其特徵在於所述步驟( 根據傳感器最佳測量角度，進行基於高斯球原理的姿態規劃，確定傳感器旋轉測量姿態，步驟為①根據傳感器可能的測量姿態和傳感器最佳測量姿態，在高斯球上均勻規劃測量姿態的錐群；②將所有面元的法向量映射到高斯球上，用點表示；③建立高斯球面上點坐標與測量姿態錐群的數學關係；④去除冗餘，保證一個點只與一個圓錐姿態相對應；⑤重新計算點與錐群的數學關係，得到測量圓錐集合，即傳感器旋轉測量姿態。
4.根據權利要求1所述一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，其特徵在於，所述步驟C3)利用聚類方法進行位置規劃，計算視場中心，步驟為①初始規劃根據三角面元分布範圍和傳感器測量範圍，等間隔均勻規劃測量位置，計算每個視場能夠測量的三角面元，統計視場個數；②將三角面元坐標、初始測量位置和視場個數，輸入K-Means聚類算法，進行迭代優化；③計算每個視場的利用率；④根據所有視場利用率，判斷是否終止迭代循環。
5.根據權利要求1所述一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，其特徵在於，所述步驟( 深孔深槽特殊規劃，是根據傳感器最佳測量角度計算得到系統測量孔徑比，並對深孔深槽進行特殊規劃，得到測量路徑。
全文摘要
本發明公開了一種基於投影柵相位法測量系統的路徑規劃方法，該方法能夠規劃大尺寸三維形貌測量中的傳感器測量路徑。本發明基於投影柵相位法，首先計算傳感器最佳測量角度；再利用高斯球原理，進行姿態規劃，從而確定傳感器旋轉測量姿態；然後利用聚類方法進行位置規劃，劃分視場，計算視場中心；最後，將視場中心投影，得到傳感器測量路徑規劃結果。本發明可以規劃出基於投影柵相位法測量系統的測量路徑，保證測量的高效性、準確性和完整性。
文檔編號G06F17/50GK102176211SQ20101060701
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月26日 優先權日2010年12月26日
發明者吳盡龍, 姜宏志, 李旭東, 趙慧潔 申請人:北京航空航天大學