一种打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及计算机可读存储介质，包括对待加工工件进行扫描，得到相应的点云数据；依据点云数据建立与待加工工件对应的曲面模型；通过平行界面法对曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线；对每条割线进行分析处理，得到与每条割线分别对应的抛磨点数据列表，抛磨点数据列表包括多个抛磨点；依据与每条割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与待加工工件对应的各条打磨路径。本发明专利技术能够待加工工件自身的特征确定出与其对应的打磨路径，在使用过程中不仅有利于保障工人安全，而且还能够提高工作效率、产品质量及智能化水平。

A Path Planning Method, Device, System and Storage Medium for Grinding Robot

【技术实现步骤摘要】
一种打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及存储介质
本专利技术实施例涉及工业自动化
，特别是涉及一种打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
技术介绍
工业机器人具有准确、可靠、灵活等优势，越来越多的制造企业正在尝试使用工业机器人进行工件打磨、抛光、去毛刺等工作，在采用工业机器人进行这些工作时，其路径规划是非常重要的。现有技术中，一种是采用人工示教的方法人工逐点标定出打磨机器人的喷涂点，生产效率低、安全性差；另一种是采用传统的离线编程方式确定出打磨路径，但是，离线编程方式要求工件一致性好，工作站标定精确，使得工业机器人在打磨过程中安装、调试和使用难度较大，并且由于工件之间存在个体差异，还会影响工件的打磨精度和质量。鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及计算机可读存储介质成为本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及计算机可读存储介质，在使用过程中不仅有利于保障工人安全，而且还能够提高工作效率、产品质量及智能化水平。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种打磨机器人的路径规划方法，包括：S110：对待加工工件进行扫描，得到相应的点云数据；S120：依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的曲面模型；S130：通过平行界面法对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线；S140：对每条所述割线进行分析处理，得到与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，所述抛磨点数据列表包括多个抛磨点；S150：依据与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与所述待加工工件对应的各条打磨路径。可选的，所述对每条所述割线进行分析处理，得到与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表的过程为：S210：对第i条割线Ci上第一个数据点p0和最后一个数据点p1进行连接，得到第一基准线和初始抛磨点数据列表{p0,p1}，其中，i∈[1,N]，N为与所述曲面模型对应的割线总数；S220：计算所述割线Ci上位于{p0,p1}间的各个数据点到所述第一基准线之间的距离，并判断是否存在距离大于预设阈值的数据点，若是，则进入S230；S230：获取最大距离对应的数据点，并将所述数据点插入至{p0,p1}之间，以对所述初始抛磨点数据列表进行更新，删除所述第一基准线；S240：将新的抛磨点数据列表中的每两个相邻数据点之间进行连接，得到与相应两个相邻数据点对应的第二基准线；S250：对每条所述第二基准线，计算所述割线Ci上位于相应第二基准线的两个端点数据点之间的各个数据点到所述第二基准线之间的距离，并判断是否存在距离大于所述预设阈值的数据点，若是，则进入S260；S260：获取距离所述第二基准线距离最大的数据点，并将所述数据点插入至所述第二基准线的两个端点数据点之间，以对所述新的抛磨点数据列表进行更新，并删除相应的第二基准线后返回执行S240，直至所述割线Ci上位于每条所述第二基准线的两个端点数据点之间的各个数据点与相应的第二基准线之间的距离均小于或等于所述预设阈值，则得到与所述第i条割线Ci对应的最终抛磨点数据列表{p0,…,pm'}，并删除所有的第二基准线，其中，m'为所述最终抛磨点数据列表中数据点的总数。可选的，所述依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的曲面模型的过程为：依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的NURBS曲面模型，所述NURBS曲面模型为：其中，p(u,v)表示空间曲面，m表示变量u的数量，n表示变量v的数量，ωi,j表示曲面权因子，di,j表示曲面控制点，Ni,k(u)表示第k次B样条基函数，Nj,l(v)表示第l次B样条基函数。可选的，所述通过平行界面法对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线的过程为：通过平行界面法依据预设行距对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条采用k次NURBS曲线描述的割线，其中，第i条割线Ci为：其中，ωi表示曲线权因子，di表示曲线控制顶点。可选的，所述依据与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与所述待加工工件对应的各条打磨路径的过程包括：计算出与所述第i条割线Ci对应的抛磨点数据列表中每个抛磨点的法向量、主曲率及主方向，其中，i∈[1,N]；依据每个所述抛磨点的坐标、法向量、主曲率及主方向确定每个相应抛磨点的位置和位姿；依据每个所述抛磨点的位置和位姿确定出与所述第i条割线Ci对应的打磨路径。可选的，还包括将与每条所述割线对应的各个抛磨点的坐标和相应的位姿按照顺序进行存储，并生成机器人可执行tid文件和tip文件。本专利技术实施例还相应的提供了一种打磨机器人的路径规划装置，包括：扫描模块，用于对待加工工件进行扫描，得到相应的点云数据；建立模块，用于依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的曲面模型；截取模块，用于通过平行界面法对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线；分析模块，用于对每条所述割线进行分析处理，得到与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，所述抛磨点数据列表包括多个抛磨点；计算模块，用于依据与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与所述待加工工件对应的各条打磨路径。可选的，所述分析模块包括：第一连接单元，用于对第i条割线Ci上第一个数据点p0和最后一个数据点p1进行连接，得到第一基准线和初始抛磨点数据列表{p0,p1}，其中，i∈[1,N]，N为与所述曲面模型对应的割线总数；第一判断单元，用于计算所述割线Ci上位于{p0,p1}间的各个数据点到所述第一基准线之间的距离，并判断是否存在距离大于预设阈值的数据点，若是，则触发第一获取单元；所述第一获取单元，用于获取最大距离对应的数据点，并将所述数据点插入至{p0,p1}之间，以对所述初始抛磨点数据列表进行更新，删除所述第一基准线；第二连接单元，用于将新的抛磨点数据列表中的每两个相邻数据点之间进行连接，得到与相应两个相邻数据点对应的第二基准线；第二判断单元，用于对每条所述第二基准线，计算所述割线Ci上位于相应第二基准线的两个端点数据点之间的各个数据点到所述第二基准线之间的距离，并判断是否存在距离大于所述预设阈值的数据点，若是，则触发第二获取单元；所述第二获取单元，用于获取距离所述第二基准线距离最大的数据点，并将所述数据点插入至所述第二基准线的两个端点数据点之间，以对所述新的抛磨点数据列表进行更新，并删除相应的第二基准线后触发所述第二连接单元，直至所述割线Ci上位于每条所述第二基准线的两个端点数据点之间的各个数据点与相应的第二基准线之间的距离均小于或等于所述预设阈值，则得到与所述第i条割线Ci对应的最终抛磨点数据列表{p0,…,pm'}，并删除所有的第二基准线，其中，m'为所述最终抛磨点数据列表中数据点的总数。本专利技术实施例还提供了一种打磨机器人的路径规划系统，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述打磨机器人的路径规划方法的步骤。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述打磨机器人的路径规划方法的步骤。本专利技术实施例提供了一种打磨机器人的路径规划方法、装置、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种打磨机器人的路径规划方法，其特征在于，包括：S110：对待加工工件进行扫描，得到相应的点云数据；S120：依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的曲面模型；S130：通过平行界面法对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线；S140：对每条所述割线进行分析处理，得到与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，所述抛磨点数据列表包括多个抛磨点；S150：依据与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与所述待加工工件对应的各条打磨路径。

【技术特征摘要】
1.一种打磨机器人的路径规划方法，其特征在于，包括：S110：对待加工工件进行扫描，得到相应的点云数据；S120：依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的曲面模型；S130：通过平行界面法对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线；S140：对每条所述割线进行分析处理，得到与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，所述抛磨点数据列表包括多个抛磨点；S150：依据与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与所述待加工工件对应的各条打磨路径。2.根据权利要求1所述的打磨机器人的路径规划方法，其特征在于，所述对每条所述割线进行分析处理，得到与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表的过程为：S210：对第i条割线Ci上第一个数据点p0和最后一个数据点p1进行连接，得到第一基准线和初始抛磨点数据列表{p0,p1}，其中，i∈[1,N]，N为与所述曲面模型对应的割线总数；S220：计算所述割线Ci上位于{p0,p1}间的各个数据点到所述第一基准线之间的距离，并判断是否存在距离大于预设阈值的数据点，若是，则进入S230；S230：获取最大距离对应的数据点，并将所述数据点插入至{p0,p1}之间，以对所述初始抛磨点数据列表进行更新，删除所述第一基准线；S240：将新的抛磨点数据列表中的每两个相邻数据点之间进行连接，得到与相应两个相邻数据点对应的第二基准线；S250：对每条所述第二基准线，计算所述割线Ci上位于相应第二基准线的两个端点数据点之间的各个数据点到所述第二基准线之间的距离，并判断是否存在距离大于所述预设阈值的数据点，若是，则进入S260；S260：获取距离所述第二基准线距离最大的数据点，并将所述数据点插入至所述第二基准线的两个端点数据点之间，以对所述新的抛磨点数据列表进行更新，并删除相应的第二基准线后返回执行S240，直至所述割线Ci上位于每条所述第二基准线的两个端点数据点之间的各个数据点与相应的第二基准线之间的距离均小于或等于所述预设阈值，则得到与所述第i条割线Ci对应的最终抛磨点数据列表{p0,…,pm'}，并删除所有的第二基准线，其中，m'为所述最终抛磨点数据列表中数据点的总数。3.根据权利要求1所述的打磨机器人的路径规划方法，其特征在于，所述依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的曲面模型的过程为：依据所述点云数据建立与所述待加工工件对应的NURBS曲面模型，所述NURBS曲面模型为：其中，p(u,v)表示空间曲面，m表示变量u的数量，n表示变量v的数量，ωi,j表示曲面权因子，di,j表示曲面控制点，Ni,k(u)表示第k次B样条基函数，Nj,l(v)表示第l次B样条基函数。4.根据权利要求3所述的打磨机器人的路径规划方法，其特征在于，所述通过平行界面法对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条割线的过程为：通过平行界面法依据预设行距对所述曲面模型的空间曲面进行截取，得到多条采用k次NURBS曲线描述的割线，其中，第i条割线Ci为：其中，ωi表示曲线权因子，di表示曲线控制顶点。5.根据权利要求3所述的打磨机器人的路径规划方法，其特征在于，所述依据与每条所述割线分别对应的抛磨点数据列表，得到与所述待加...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，任星宇，王正，王振华，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32