4.3.1点云模型切片原则

喷涂机器人点云切片的形式包含了垂直于基线的平面组切片、平行平面组切片以及圆柱面切片等。在实际的喷涂工艺中，首先根据工件表面特征选择合适的切片方向;然后确定喷枪喷涂轨迹间分布关系，根据分布关系采用相应的切片组。确定点云模型切片方向应遵循以下原则: ①对于特征分布规则的曲面，切片方向根据曲面特征来确定。 ②对于简单的自由曲面，切片方向与工件表面最长边界垂直，并保证切片得到的轮廓能准确反应工件的形状特征; ③确定切片方向时要尽可能满足喷涂工艺的要求。 基于以上原则，对于圆柱面特征类型既可看成一个拉伸的曲面也可以看成旋转曲面。出于对喷涂效率的考虑选择切片方向与确定切片平面时应尽量避免单道喷涂过程中喷枪姿态发生改变，因此本文将圆柱曲面的旋转方向作为切片方向如图 4.4所示;确定切平面为过旋转轴与表面一点组成的平面(如图4.5所示)，旋转轴是根据第二章提供的点云特征识别方法提取圆柱面点云旋转特征得到的。 4.3.2切片厚度的确定 切片厚度直接影响切片轮廓的质量和轨迹规划的效率，从而直接影响到漆膜厚度分布的均匀性以及喷涂效率。目前解决此问题的方法有优选分层法、均匀切片即等距离切片法、变层厚技术、自适应切片法等。对于平行平面组切片、平面间平面组切片等平行切片方式的切片厚度为平面之间的距离值。本章研究的是圆柱表面的轨迹规划，因此提出了以喷涂转角来代替切片厚度，将其作为喷涂轨迹规划中喷枪旋转的角度。 4.3.3切片轮廓数据的构建 利用三维点云数据模型来构建点云切片轮廓数据一般有两种方法:投影法和求交法。 一种是投影法，是新加坡国立大学的Zhang等人经过研究提出的一种快速原型制造点云自适应切片方法，通过投影法重构截面数据，并跟踪初始点邻域数据信息生成截面轮廓。国内，南京大学任朴林等人也对点云切片数据的计算进行了深入研究，为提高计算精度以及减少计算量引入了距离域值(点云带中的数据点与切平面的距离小于一定的值)对截面点云数据进行筛选，将与切平面的距离小于域值的数据点投影到切平面上，以此代替切平面上的空缺点，然后将切平面所截的点以及投影所得的点拟合为截面轮廓线。但以上所述的两种算法都不能同时保证截面线的精度和计算效率，难以满足逆向工程中对切片算法高效率以及高精度的要求。 运用求交法获取圆柱表面截面轮廓数据时，需要进行大量的数据计算，在计算过程中可设定阂值限定搜索范围减少计算量且不影响切片精度，提高计算效率。如图4.8为圆柱表面与点云求交的示意图。 4.5本章小结 喷涂机器人本章主要研究了圆柱表面的喷涂轨迹规划与优化算法，以第三章建立的椭圆双β分布模型为基础，建立圆柱表面漆膜厚度分布模型;引用点云切片技术，开展了圆柱表面喷涂轨迹规划相关技术的研究;结合改进后的喷枪模型与切片算法规划喷涂轨迹，提高了轨迹规划的效率;以涂层均匀性为目标罚函数对喷涂速度、漆膜重叠宽度进行优化，保证了漆膜厚度分布的均匀性。

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