面向复杂立体石雕的机器人面扫描视点规划

目前,在机器人石雕环节缺少对工件表面的质量检测,无法保证后续的机器人磨抛精度,从而导致产品报废。因此,提出了一种基于截面线点云的机器人面扫描视点规划新方法,并将其应用在复杂立体石雕自动化测量中。首先,采用单因素试验和中心组合设计响应面法确定最优扫描工艺参数。其次,利用最小外接圆柱确定截面线数量,并探究截面线不同采样方式对扫描质量的影响,选取等弧长采样获得扫描视点,通过向量叉乘和分离轴理论对扫描视点进行遮挡和碰撞检测,对存在遮挡与碰撞的视点进行优化,针对扫描过程中由于频繁变换扫描方向导致扫描效率降低的问题,提出了一种生长聚类算法优化扫描方向。此外,为了保证整个扫描过程的连续性,在两相邻扫描路径之间引入旋转扫描。最后,进行了弥勒佛(260 mm×210 mm×560 mm)扫描视点规划和测量试验,结果表明,整体扫描耗时152 s,扫描完整性100%,扫描精度0.26 mm。所提方法能快速完成复杂立体石雕的三维扫描,采用规划视点扫描的模型完整性好、精度高,能够满足复杂立体石雕自动化测量要求。