在被测曲面表面形貌和轮廓未知的情况下,由于存在无法准确布置采样点、视点偏移等问题,三维扫描过程中会出现缺失区域,严重影响表面完整性和扫描质量。因此,提出了一种工业机器人＋三维扫描仪的解决方案,以工业机器人为运动平台,搭载三维扫描仪对曲面进行扫描操作。在获取快速扫描点云数据后,通过弦长离散法判断缺失区域并确定边界点,然后运用最小包容球对缺失区域进行包容计算,预估扫描缺失区域的范围和无效扫描区域的法线方向,并采用圆周等分法重新布置采样点,规划扫描路径,最后转化为工业机器人精扫描运动轨迹,补全缺失区域。

传统的三维扫描方法通常对被测曲面进行一次测量，但在被测曲面的形貌和范围未知的情况下，扫描数据不完整、结果不准确且无法进行有效评价。提出的基于动态路径规划的三维扫描方法主要通过对被测曲面进行粗扫掠和二次扫描，针对三维信息缺失区域自动对扫描路径进行合理规划，引入最小包容球理论和可视锥概念，为三维扫描样品的采样点规划、扫描仪视点和扫描方向生成提供理论依据。该基于动态路径规划的三维扫描方法的可行性在对实际被测曲面的扫描实验中进行了验证并对其扫描质量进行了评价。