机械工程学报

作者：秦光林, 崔长彩, 尹方辰, 黄辉

单位：1. 华侨大学制造工程研究院 厦门 361021;2. 石材产业高端制造技术及装备省部共建协同创新中心 厦门 361021;3. 南安华大石材产业技术研究院 泉州 362261

关键词：复杂立体石雕,机器人面扫描,最优扫描工艺,视点规划,旋转扫描；

基金：国家自然科学基金(U1805251)、国家自然科学基金青年科学基金(51905181)和福建省自然科学基金(2019J01084)资助项目。

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。

来源：2024年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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