根据表面点云生成轨迹点

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功能描述

该步骤根据输入的工件表面点云生成轨迹点。

使用场景

该步骤适用于需要直接基于工件表面点云生成轨迹点的场景。例如无 CAD 模型时,需基于相机采集的工件点云生成轨迹点,或工件表面存在来料偏差,需根据当前点云实时生成轨迹点。该步骤一般前接点云预处理类步骤,后接轨迹处理类步骤。

输入与输出

输入

输入端口 数据类型 说明

表面点云

PointCloud/XYZNormal

用于生成轨迹点的表面点云。点云应包含表面形状信息和法向,步骤会基于该点云生成轨迹点。

参考点

Pose[]

可选输入。位于工件外侧的参考点,用于确定轨迹起始侧。步骤会从靠近该参考点的一侧开始生成轨迹点。当“轨迹行方向计算方式”为“参考点 X 轴方向”或“对齐轴朝向”为“保持统一方向”时,还会使用参考点的 X 轴方向确定轨迹行方向或对齐轴朝向。输入多个参考点时,仅第一个生效。

输出

输出端口 数据类型 说明

轨迹点

Pose[]

根据工件表面点云生成的轨迹点。

参数说明

轨迹分布设置

参数 解释

行间距

参数解释:设置相邻轨迹行之间的距离,必须大于 0。行间距越小,轨迹越密,但生成的轨迹点数量也会增加。

点间距

参数解释:设置同一条轨迹线上相邻轨迹点之间的距离,必须大于 0。点间距越小,轨迹点越密,轨迹越细致。

首行偏移距离

参数解释:设置第一行轨迹相对于工件点云边缘向内偏移的距离。值越大,第一行轨迹离点云边缘越远。该参数不支持负值,输入负值时步骤不生成轨迹点并输出告警,而非按 0 处理。

两端延长距离

参数解释:设置每一行轨迹在起点和终点方向上的延长距离。用于保证轨迹覆盖到边界外的作业区域。输入负数时,表示轨迹行两端向内缩进。

行间抬升高度

参数解释:设置机器人末端工具从一行轨迹移动到下一行轨迹时的抬升高度,用于减少跨行移动时末端工具与工件表面的碰撞风险。

轨迹连接方式

参数解释:设置轨迹在相邻轨迹行之间的连接方式。该参数决定每条轨迹行的生成方向,以及机器人完成一行轨迹后如何进入下一行轨迹。

值列表:Z 形、S 形

  • Z 形:每行轨迹按相同方向生成。一行轨迹生成完成后,下一轨迹行从靠近上一轨迹行起点的一端开始生成,轨迹整体呈“Z”形。适用于希望每一行保持一致加工方向的场景。

  • S 形:相邻轨迹行方向相反。一行轨迹生成完成后,下一轨迹行从靠近上一轨迹行终点的一端开始生成,形成连续往返的 S 形轨迹。适用于希望减少跨行空移、提高轨迹连续性的场景。

轨迹行方向计算方式

参数解释:设置轨迹行方向的计算方式。该参数决定生成轨迹时,每一行轨迹沿哪个方向排布。

值列表:自动、参考点 X 轴方向

  • 自动:步骤根据输入点云的整体分布自动计算主要方向,并将该方向作为轨迹行方向。适用于点云形状比较规则、希望由步骤自动判断轨迹方向的场景。

  • 参考点 X 轴方向:使用输入的参考点的 X 轴方向作为轨迹行方向。适用于用户希望手动指定轨迹方向,或需要轨迹方向与某个外部位姿、工艺方向保持一致的场景。选择此项后,若未连接“参考点”端口,步骤将自动计算轨迹行方向。

轨迹行生成方式

参数解释:设置轨迹行的生成方式。该参数决定步骤按多条平行线生成轨迹,还是沿点云轮廓逐层生成轨迹。

值列表:平行直线束、轮廓等距线

  • 平行直线束:在点云区域内生成多条相互平行的直线,并按设定的行间距依次排布。适用于形状较规则、希望按固定方向生成轨迹行的场景。

  • 轮廓等距线:根据点云的外轮廓逐层向内生成轨迹行。适用于希望轨迹沿工件外形覆盖的场景。此模式下,“轨迹行方向计算方式”确定的方向仅用作扫描参考,轨迹行的形状由工件轮廓决定。

轨迹间隙设置

参数 解释

间隙宽度阈值

参数解释:设置“大间隙”的判定宽度阈值。当间隙两侧的三维距离超过该值时,该间隙被判定为大间隙。设置为 0 时,所有宽度大于 0 的间隙均被判定为大间隙。该参数仅在“间隙处理策略”为“仅大间隙抬升”时生效。

间隙抬升高度

参数解释:设置间隙处轨迹的抬升高度。在跨越需要抬升处理的间隙时,会按该高度抬升轨迹。该参数小于或等于 0 时,无论选择哪种“间隙处理策略”,均不生成抬升点,间隙处按表面插值过渡。

间隙处理策略

参数解释:设置检测到间隙后的处理方式。

值列表:全部间隙抬升、仅大间隙抬升、忽略所有间隙

  • 全部间隙抬升:在检测到的所有间隙处,按设置的“间隙抬升高度”抬升轨迹。

  • 仅大间隙抬升:仅当间隙超过“间隙宽度阈值”时,按设置的“间隙抬升高度”抬升轨迹。未超过阈值的间隙不做抬升处理。

  • 忽略所有间隙:不对任何间隙进行轨迹抬升处理。间隙处轨迹沿表面插值直接跨过,保持连续,不中断。

点云处理设置

参数 解释

掩膜孔洞填充强度

参数解释:设置掩膜形态学处理(闭运算和开运算)的初始核大小。闭运算用于填平掩膜内部的孔洞、连接邻近的断裂区域,可能使边界向外扩张;开运算用于去除边缘毛刺和细小孤岛区域,可能使边界内收或删除细小结构。值越大,处理作用越强。步骤会从该值开始尝试,并在不满足“原始区域最小保留比例”时逐级减小核大小,以限制处理对原始区域的改变。

掩膜粗糙度

参数解释:设置点云投影生成掩膜时的网格精细程度,必须大于 0。值越大,掩膜对表面轮廓的还原越粗糙;值越小,掩膜越精细。

原始区域最小保留比例

参数解释:设置掩膜进行形态学操作后,原始区域至少需要保留的比例,取值范围为 [0, 1],用于限制形态学操作对原始区域的改变程度。比例越高,越能保留原始点云区域的形状;比例越低,允许形态学操作对区域进行更大范围的调整。

轨迹点姿态设置

参数 解释

轨迹点 Z 轴夹角

参数解释:设置轨迹点 Z 轴的倾斜角度参数,单位为度(°)。90° 表示轨迹点 Z 轴与表面法向重合,即垂直于表面。Z 轴绕轨迹前进方向旋转,偏离 90° 越多,倾斜越大;大于 90° 和小于 90° 时,分别向相反的两侧倾斜。

表面法向来源

参数解释:设置计算轨迹点 Z 轴初始方向时使用的法向来源。

值列表:根据局部点云计算、根据整体点云计算

  • 根据局部点云计算:使用各轨迹点附近的局部点云法向计算 Z 轴方向,使轨迹点姿态随表面局部形状变化。

  • 根据整体点云计算:使用整片点云拟合得到的主平面法向计算 Z 轴方向,使所有轨迹点的姿态方向保持一致。

翻转表面法向

参数解释:开启后,翻转使用“表面法向来源”计算出的法向。适用于生成的轨迹点 Z 轴方向与预期相反的场景。

前进对齐轴

参数解释:设置轨迹点中与轨迹前进方向对齐的坐标轴。

值列表:X 轴、Y 轴

  • X 轴:轨迹点 X 轴指向轨迹前进方向。

  • Y 轴:轨迹点 Y 轴指向轨迹前进方向。

对齐轴朝向

参数解释:设置对齐轴的朝向是否随各轨迹行的前进方向改变。

值列表:跟随轨迹方向、保持统一方向

  • 跟随轨迹方向:对齐轴始终指向当前轨迹行的前进方向。对于 S 形轨迹,相邻轨迹行的前进方向相反,对齐轴也会相应反向。

  • 保持统一方向:对齐轴在所有轨迹行中均指向参考点 X 轴在表面主平面上的投影方向,不随相邻轨迹行的前进方向翻转。若未连接“参考点”端口或参考点姿态无效,则回退为轨迹行主方向,并输出告警。

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