华侨大学;南安华大石材产业技术研究院尹方辰获国家专利权
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龙图腾网获悉华侨大学;南安华大石材产业技术研究院申请的专利面向石雕切割工件测量的机器人扫描视点规划方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116512806B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310479933.2,技术领域涉及:B44B1/00;该发明授权面向石雕切割工件测量的机器人扫描视点规划方法及系统是由尹方辰;秦光林;崔长彩;康程设计研发完成,并于2023-04-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向石雕切割工件测量的机器人扫描视点规划方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种面向石雕切割工件测量的机器人扫描视点规划方法及系统,方法包括:采用改进的区域生长算法对立体石雕切割工件的STL模型表面进行区域划分;将划分后的每个三角面片簇离散为三维点云;对每个点云模型进行OBB包围盒求取;根据OBB包围盒的最大中间平面大小与扫描仪单次扫描的视野大小划分四种扫描情况,分别对每种扫描情况进行扫描视点规划;将机械臂限制在立体石雕切割工件的单个侧面进行移动扫描,通过三次转台带动工件旋转,每次旋转90°,生成切割工件的全貌扫描路径;将生成的扫描路径导入到CAM软件中,进行实际扫描。本发明能够保证扫描的完整性、精度和效率,实现立体石雕切割工件的自动化测量。
本发明授权面向石雕切割工件测量的机器人扫描视点规划方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种面向石雕切割工件测量的机器人扫描视点规划方法,其特征在于,包括: S101,采用改进的区域生长算法对立体石雕切割工件的STL模型表面进行区域划分获得三角面片簇; S102,将划分后的每个三角面片簇离散为三维点云获得点云模型; S103,对每个点云模型进行OBB包围盒求取,获得OBB包围盒的大小; S104,根据OBB包围盒的最大中间平面大小与扫描仪单次扫描的视野大小划分四种扫描情况,分别对每种扫描情况进行扫描视点规划,获得各扫描视点在工件坐标系下的位置坐标; S105,将机械臂限制在立体石雕切割工件的单个侧面进行移动扫描,通过三次转台带动工件旋转,每次旋转90°,生成切割工件的全貌扫描路径; S106,将生成的扫描路径导入到CAM软件中,生成机械臂可执行程序,进行实际扫描; 所述S101,具体包括: 读取立体石雕切割工件的STL三角面片模型的每个面片Ti=p1,p2,p3的三个顶点坐标和法向量ni,并求取所有与三角面片Ti的共用一个或两个顶点的三角面片的相关三角面片Tj; 采用改进的区域生长算法对立体石雕切割工件的STL模型表面进行区域划分获得三角面片簇; 其中,三角面片Ti和它的一个相关三角面片Tj的法向量之间的余弦值AvTi,j,表示如下: AvTi,j=cosfTi,fTj 其中,fTi表示三角面片Ti的法向量;fTj表示三角面片Tj的法向量; 三角面片Ti与它的所有相关三角面片的法向量期望ETi,表示如下: 三角面片Ti与它的所有相关三角面片的法向量方差DTi,表示如下: 其中,k是三角面片Ti的相关三角面片的数量; 所述S103,具体包括: 针对每个三角面片簇的点云模型,根据点云模型的空间点Pmxm,ym,zm计算出均值μx,y,z,并将它作为OBB包围盒的中心,如下: 其中,μx表示x轴的均值;μy表示y轴的均值;μz表示z轴的均值;Pm1表示空间点Pm的xm;Pm2表示空间点Pm的ym;Pm3表示空间点Pm的zm;n表示点云模型总的空间点数;m表示第m个空间点; 由均值μ计算协方差covci,cj,如下: 其中,i,j=1,2,3;u1=μx,u2=μy,u3=μz;ci={c1,c2,c3},c1表示x分量,c2表示y分量,c3表示z分量; 根据协方差可获得协方差矩阵C,如下: 通过协方差矩阵便可求解出其特征值及对应的特征向量,由于协方差矩阵为对称矩阵,因此,其三个特征向量是相互正交的,将其单位化后即为OBB包围盒局部坐标系的三个主方向; 将模型所有顶点投影到三个主方向上,求出其最大值和最小值,确定出OBB包围盒的大小。
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