一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法

摘要

本发明公开了一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法，该方法能够规划大尺寸三维形貌测量中的传感器测量路径。本发明基于投影栅相位法，首先计算传感器最佳测量角度；再利用高斯球原理，进行姿态规划，从而确定传感器旋转测量姿态；然后利用聚类方法进行位置规划，划分视场，计算视场中心；最后，将视场中心投影，得到传感器测量路径规划结果。本发明可以规划出基于投影栅相位法测量系统的测量路径，保证测量的高效性、准确性和完整性。

主权项

一种基于投影栅相位法测量系统的路径规划方法，其特征在于：所述基于投影栅相位法测量系统，包括传感器和数控机床，传感器安装于数控机床上，由数控机床带动传感器完成大尺寸三维形貌测量；传感器需要运动的测量路径需要提前发给数控机床，此测量路径的规划即为路径规划；所述路径规划方法包括以下步骤：（1）计算传感器最佳测量角度；（2）根据传感器最佳测量角度，进行基于高斯球原理的姿态规划，确定传感器旋转测量姿态；（3）利用聚类方法进行位置规划，计算视场中心；（4）将视场中心投影，得到传感器测量位置；（5）深孔深槽特殊规划，得到深孔深槽的测量路径结果；其中，所述步骤（1）计算传感器最佳测量角度，传感器最佳测量角度是传感器能够正确测量被测表面的角度姿态范围，用传感器中心轴线与被测表面法线之间的夹角来表示；其中，所述步骤（2）根据传感器最佳测量角度，进行基于高斯球原理的姿态规划，确定传感器旋转测量姿态，步骤为：①根据传感器可能的测量姿态和传感器最佳测量姿态，在高斯球上均匀规划测量姿态的锥群；②将所有面元的法向量映射到高斯球上，用点表示；③建立高斯球面上点坐标与测量姿态锥群的数学关系；④去除冗余，保证一个点只与一个圆锥姿态相对应；⑤重新计算点与锥群的数学关系，得到测量圆锥集合，即传感器旋转测量姿态；其中，所述步骤（3）利用聚类方法进行位置规划，计算视场中心，步骤为：①初始规划：根据三角面元分布范围和传感器测量范围，等间隔均匀规划测量位置，计算每个视场能够测量的三角面元，统计视场个数；②将三角面元坐标、初始测量位置和视场个数，输入K‑Means聚类算法，进行迭代优化；③计算每个视场的利用率；④根据所有视场利用率，判断是否终止迭代循环；其中，所述步骤（5）深孔深槽特殊规划，是根据传感器最佳测量角度计算得到系统测量孔径比，并对深孔深槽进行特殊规划，得到测量路径。