CN110647107B - 多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法及系统 - Google Patents

多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法及系统，属于五轴测量领域，该方法包括：生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线；由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线；根据各区域内测针尖端的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹，可以实现高效的测量轨迹。

Description

多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法及系统
技术领域
本发明属于五轴测量领域，更具体地，涉及一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法及系统。
背景技术
五轴测量技术基于先进的测座、传感器和控制技术，测量速度和灵活性无与伦比。同时避免了传统技术自身速度和精确性不可兼得的内在缺点。它不仅提高测量效率，最大程度上缩短生产前置时间，还可以让制造商更全面地评估自己产品的质量。
现阶段的五轴测量技术主要分为以下步骤：(1)曲面分区；(2)生成导向曲线；(3)生成测头旋转的运动轨迹曲线；(4)生成测针针尖的名义扫描轨迹；(5)生成测针针尖的实际扫描轨迹。
现阶段运用五轴测量技术测量多孔自由曲面时的问题如下：测量策略是先按照传统的五轴测量轨迹规划的方法对整个表面作轨迹规划，之后裁剪掉每个小孔区域上的测量轨迹，如此一来扫描测量轨迹曲线就会断断续续。为了避免在测量时探针与小孔边缘相撞，探针在实际测量过程中必须通过抬起、落下操作来规避这些孔，这些操作会消耗大量的不必要的时间。因此，测量工作的连续性和稳定性受到干扰，测量效率大大降低。总而言之，孔的存在对曲面测量的连续性、稳定性及效率等方面有着极大的负面作用。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法及系统，由此解决现有的五轴测量技术在应用于多孔自由曲面时，轨迹规划复杂，且不能实现高效的测量轨迹的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法，包括：
(1)生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
(2)由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，其中，测针尖端的名义扫描轨迹曲线表示测针尖端实际扫描轨迹的参考曲线；
(3)根据各区域内测针尖端的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹。
优选地，步骤(1)包括：
(1.1)依据被测表面的边界特征对被测表面进行骨架提取操作，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
(1.2)抽象出各条骨架线的特征，以使各条骨架线的特征均成为一个带权无向图，并实现各无向图至欧拉图的转化；
(1.3)求出各欧拉图的欧拉环游，得出所有骨架线的连续遍历顺序，将所有骨架线的连续遍历顺序作为导向曲线的测量顺序；
(1.4)根据导向曲线的测量顺序生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线。
优选地，步骤(1.4)包括：
对于任一条导向曲线，对该导向曲线离散为若干点，对于该导向曲线上的每一个离散点，根据测针的长度和接触角的大小得到目标点的坐标，依次连接每个目标点得到该导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线。
优选地，由
Figure BDA0002216621380000031
得到所述目标点，其中，xci，yci，zci表示目标点ci点的坐标值，xpi，ypi，Zpi表示导向曲线上任一离散点pi点的坐标值，fx，fy，fz表示导向曲线在pi点处的切向量f，nx，ny，nz表示导向曲面上pi点处的单位法向量n，kx，ky，kz表示pi点的f、n向量的叉乘向量k，L表示测针尖端中心点到测头中心点的距离，θi表示测针尖端中心点在测量点处的前倾角，αi表示测针尖端中心点在测量点处的侧倾角。
优选地，采用侧倾角线性插补确定相邻两条导向曲线所对应的测头中心点的运动轨迹曲线之间的过度。
优选地，以a1/2为起始点的侧倾角，以a2/2为终止点的侧倾角，对中间点侧倾角进行线性插补，以使得相邻两条测头中心点的运动轨迹曲线之间无任何间隔，其中，a1表示在导向曲线测量顺序中测头中心点的运动轨迹曲线对应的骨架线起点处的切线与其上一条骨架线的终点处切线的夹角，a2表示在导向曲线测量顺序中测头中心点的运动轨迹曲线对应的骨架线终点处的切线与其下一条骨架线的起点处切线的夹角。
优选地，在步骤(2)中，由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，包括：
取测头中心点的运动轨迹曲线上的任一点为起始点，以起始点为球心探针长度为半径作球，并将该球与被测量表面求交，得到两条交线；
从两条交线中，取与探针位置以及测头运动方向相匹配的交线作为测针尖端的名义扫描轨迹曲线；
以预设弓高误差对测针尖端的名义扫描轨迹曲线进行离散，对每一个离散点，在该离散点的切向量与法向量的叉乘向量对应的方向上进行偏置；
对每一个偏置后的点，以该点为球心，探针长度为半径作球，求取球与测头中心点的运动轨迹曲线的交点，取所有交点中距离起始点最近的点作为下一个起始点，重复以上操作，直至测针尖端的名义扫描轨迹曲线将被测量区域覆盖。
优选地，在步骤(2)中，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，包括：
按预设精度将测头中心点的运动轨迹曲线上的曲线段离散为一系列点集；
对每一个离散点，以该离散点为球心，探针长度为半径作球，求取该球与被测曲面的交线，其中，该交线为该离散点所对应的被测曲面上的名义扫描轨迹；
寻找每一条交线上，对应于该离散点的目标点，将该离散点对应的名义扫描轨迹与对应区域的两个边界的交点及所有目标点相连得到测针尖端的实际扫描轨迹曲线。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划系统，包括：
测头中心点轨迹确定模块，用于生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
测针尖端轨迹确定模块，用于由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，其中，测针尖端的名义扫描轨迹曲线表示测针尖端实际扫描轨迹的参考曲线；
扫描测量轨迹确定模块，用于根据各区域内测针尖端的的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明首先通过骨架线生成导向曲线，再由导向曲线得到运动轨迹曲线，然后由运动轨迹曲线生成测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成测针尖端的实际扫描轨迹曲线，最后根据测针尖端的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹。本发明所提出的适用于多孔曲面的轨迹规划方法的测量时间与现阶段普遍使用的方法相比明显降低，测量效率有着明显提高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种适用于多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种引导线与测头中心点的运动轨迹曲线的关系图；
图3是本发明实施例提供的一种起始点侧倾角与终止点侧倾角的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种侧倾角线性插补过程的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种名义扫描轨迹生成过程中的求交过程；
图6是本发明实施例提供的一种名义扫描轨迹生成过程中的迭代过程；
图7是本发明实施例提供的一种实际扫描轨迹的生成过程；
图8是本发明实施例提供的一种测针在同一区域来回扫描过程的示意图；
图9是本发明实施例提供的一种欧拉环游实现方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示是本发明实施例提供的一种适用于多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法的流程示意图，在图1所示的方法中，包括以下步骤：
(1)生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
(2)由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，其中，测针尖端的名义扫描轨迹曲线表示测针尖端实际扫描轨迹的参考曲线；
(3)根据各区域内测针尖端的的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹。
以下结合附图对各步骤的具体实现方式进行详细说明。
单个区域的测量轨迹生成方法：
在生成曲面骨架线的过程中，对不同的区域进行标记，当所有骨架线确定后，每一条骨架线所对应的区域也由之确定下来，最后，提取出每块区域与相邻区域的边界，即完成了曲面的分区处理。此外，本发明使用光顺后的骨架线作为各个区域的导向曲线。
在得到了被测表面的导向曲线之后，可以根据以下步骤生成测头中心点的运动轨迹曲线(记为C(t))：先按给定的精度对该导向曲线离散为若干点；对于导向曲线上的每一个点，给定测针的长度和接触角的大小，则可以依据式(1)计算出目标点的坐标，依次连接每个目标点最后可得到此段引导线对应的测头中心点的运动轨迹。整个过程如图2所示。图中Guide line表示被测曲面上的一条引导线，在本发明中即为骨架线，PGuide(i)表示引导线上的任一点，而NGuide(i)与TGuide(i)分别表示被测曲面在点处的法向量、引导线在点处的切向量，θ表示测针与TGuide(i)的夹角；L表示测针尖端中心点到测头中心点的距离；CHead(i)是由公式(1)得到的目标点，所有的目标点组成了测头中心点的运动轨迹曲线，也就是Headtrajectory。
Figure BDA0002216621380000071
其中xci，yci，zci——ci点的坐标值；
fx，fy，fz——曲线在pi点处的切向量f；
nx，ny，nz——曲面上pi点处的单位法向量n；
kx，ky，kz——pi点的f、n向量的叉乘向量k；
L——测针尖端中心点到测头中心点的距离；
θi——测针尖端中心点在测量点处的前倾角；
αi——测针尖端中心点在测量点处的侧倾角，通常情况下侧倾角为0；
xpi，ypi，Zpi——pi点的坐标值。
针对相邻C(t)的过度问题，本发明实施例所采用的解决方案是：对每一条C(t)，计算出其对应的骨架线起点处的切线与其上一条骨架线的终点处切线的夹角a1，同理，计算出其对应的骨架线终点处的切线与其下一条骨架线的起点处切线的夹角a2。图3解释了夹角a1与a2的物理含义。其中，l1、l2、l3表示被测曲面上的首尾相接的三条骨架线。
在生成C(t)的过程中，以a1/2为起始点的侧倾角，以a2/2为终止点的侧倾角，对中间点侧倾角进行线性插补，从而使得相邻两条C(t)之间无任何间隔，如此便可减少C(t)的总长度，提高测量效率。
图4解释了某一条骨架线的线性插补的整个过程。其中，P(t)表示被测表面上的一条骨架线，p0...pi...pn表示骨架线上的离散点；α0...αi...αn、θ0...θi...θn以及c0...ci...cn分别为点p0...pi...pn处的侧倾角、前倾角以及由公式(1)所得出的目标点；所有的目标点组成了测头中心点的运动轨迹曲线。需要注意的是：此处的a1/2和a2/2为侧倾角在实际坐标系下的角度值，而在由骨架线计算C(t)的过程中，侧倾角的数值应换算为局部坐标系下的角度值。
生成测针尖端的扫描轨迹过程分为两步：第一步，生成测针尖端的名义扫描轨迹；第二步，生成测针尖端的实际扫描轨迹。
测针尖端的名义扫描轨迹并不是测针尖端实际所走的测量轨迹，而是其实际扫描轨迹的参考曲线。其生成步骤如下：
1、取测头中心点运动曲线C1上的一点
Figure BDA0002216621380000081
为起始点，以
Figure BDA0002216621380000082
为球心，探针长度L为半径作球
Figure BDA0002216621380000083
并与被测量表面
Figure BDA0002216621380000084
求交，可得到两条交线。
由于测量时探针与被测表面存在一个接触角θ，由五轴测量机的特性可知，接触角θ∈(0，45°)，探针是被测头“拖着”移动的，故取其中一条与探针位置以及测头运动方向相匹配的交线，为名义扫描轨迹曲线SC1。具体过程如图5所示，图中的其余参数说明如下，Sr表示被测表面，E1、E2分别为被测表面上Sr 1区域的边界线，e1 i、e2 i表示球
Figure BDA0002216621380000085
与区域Sr 1的交线分别与E1、E2的交点。
2、以人为规定的弓高误差ε对SC1进行离散，即SC1＝{e1 i，Si，m，...，Si，n，...，e2 i}。对每一个离散点Si，n在其k方向上按照公式(2)进行偏置，得到Si+1，n，其中k＝f×n。之后对每一个偏置后的点作如下操作：以Si+1，n为球心，半径为L作球，求取球与测头中心点运动轨迹曲线的交点ci+1，n，即Ci+1，n＝Oi+1，n∩C1，取所有交点中，距离测头轨迹上的起始点c1 i最近的点，以其为下一个迭代过程的起始点c1 i+1；
Figure BDA0002216621380000091
整个名义扫描轨迹的迭代过程如图6所示。图中其余的参数说明如下：c1 l...c1 i...c1 n为测头中心点轨迹曲线上的离散点；e1 i、e2 i分别为点c1 i所对应的名义扫描轨迹曲线与区域Sr 1的两个边界的交点，同理e1 i+1、e2 i+1为下一个迭代点c1 i+1所对应的名义扫描轨迹曲线与区域Sr 1的两个边界的交点；至于Si+1，m与Si+1，n性质相同，在此处不做赘述。
3、重复上一步的操作，直到扫描轨迹将被测量区域覆盖。
测针尖端的实际扫描轨迹的生成步骤如下：
1、按给定的精度要求将测头中心点运动轨迹曲线C1上的曲线段
Figure BDA0002216621380000092
离散为一系列点集，即
Figure BDA0002216621380000093
2、对每一个离散点
Figure BDA0002216621380000094
作以下操作：以
Figure BDA0002216621380000095
为球心，探针长度L为半径作球，求取该球与被测曲面的交线
Figure BDA0002216621380000096
即为点
Figure BDA0002216621380000097
所对应的被测曲面上的名义扫描轨迹；
3、寻找每一条名义扫描轨迹曲线
Figure BDA0002216621380000098
上，对应于
Figure BDA0002216621380000099
的点sj。且点sj满足等式(3)；
Figure BDA00022166213800000910
其中，
Figure BDA00022166213800000911
——曲线段的
Figure BDA00022166213800000912
长度，
Figure BDA00022166213800000913
——曲线段的
Figure BDA00022166213800000914
的长度，
Figure BDA00022166213800000915
——曲线段的
Figure BDA00022166213800000916
的长度，
Figure BDA00022166213800000917
——曲线段的
Figure BDA00022166213800000918
长度。
得到所有的目标点之后，再将
Figure BDA00022166213800000919
依次连接起来，即为
Figure BDA00022166213800000920
对应的实际扫描轨迹曲线。图7解释说明了C1上的曲线段
Figure BDA00022166213800000921
的实际扫描轨迹的生成过程。图中e1 i，、e2 i，j为点c1 i，j所对应的名义扫描轨迹曲线与区域Sr 1的两个边界的交点。采用相同的方式，可生成其他段的实际扫描轨迹曲线。
骨架线提取方法：
骨架点是紧凑的边界曲线在快速行进算法边界传播过程中消失的点。而所有进行更新的网格点的来源点都在边界上，故而只需确定演化边界曲线上的所有点的源点是边界上的哪些点。
具体方法如下：
(1)将快速行进算法中每一个网格点加上一个U值。在任意一处初始边界点上将U设置为零。从U＝0像素开始，为每个边界像素分配一个单向递增的U，等于从该像素到U＝0像素的沿边界距离。因此，U是一个边界参数，其性质是沿边界方向的任意两个边界点之间的距离等于点的U值之差。
(2)初始化完成之后，快速行进算法的传播过程中同时伴随着U的传播，之后将初始边界内的每个像素标记为到达该位置的边界点的U值。如果当前传播过程中网格点与周围点的U值相差超过
Figure BDA0002216621380000101
这意味着它们的边界源点不相邻，因为两个边界相邻点之间的最大距离是
Figure BDA0002216621380000102
故该点即为骨架点。
骨架线的测量顺序生成方法：
首先，对骨架线结构整体建立抽象模型，即无向图，骨架线抽象为图中的边，相邻骨架线的交点为图的点；
然后，根据五轴测量过程中不损伤被测表面，即测针能够在同一区域来回扫描的特点，将原无向图转化为有向欧拉图，即原无向图中的顶点不变，而将其中的每一条边转化为方向相反的两条边；图8解释说明了测针在同一区域来回扫描需满足的条件。图中S表示被测区域；Media axis表示S的骨架线，且uma表示骨架线的曲线参数，取值范围为[0，1]，uma＝0表示骨架线的起点，uma＝1表示骨架线的终点；Ct0表示骨架线由起点至终点而生成的测头运动轨迹曲线，u0是其曲线参数，取值范围为[0，1]，c0 i与c0 i+1为Ct0上的离散点，其对应的名义扫描轨迹曲线与骨架线的交点分别为e0 i与e0 i+1。Ct1表示骨架线由终点至起点而生成的测头运动轨迹曲线，u1是其曲线参数，取值范围为[0，1]，c1 i与c1 i+1为Ct1上的离散点，其对应的名义扫描轨迹曲线与骨架线的交点分别为e1 i与e1 i+1。
最后，设计优化后的欧拉环游的实现方法，完成有向欧拉图每一条边有且仅有一次的连续遍历，即为骨架线的测量顺序。
对于同一区域，在生成测针尖端的名义扫描轨迹过程中，为了使两次扫描过程的采样密度分配均匀，则需要控制第二次扫描过程中的每一条名义扫描轨迹恰好处于第一次扫描过程中两条相邻的名义扫描轨迹的中间。
欧拉环游的实现方法如下，图9表示整个欧拉环游的生成过程：
任意选取图G中一个顶点v0，置W0＝v0；W对于无向图而言是迹，对于有向图而言则是有向迹。假定Wi＝v0e1v1...eivi已经选出，那么，根据下列条件从E(G)-{e1，e2，e3，...，ei}中选取第i+1条边ei+1：(a)边ei+1与顶点vi关联，在有向图中则意味着vi是ei+1的起点，(b)除非没有别的边可以选择，ei+1不是去除边e1，e2，e3，...，ei后的图Gi的割边，即Gi＝G-{e1，e2，e3，...，ei}；其中E(G)表示图中所有边的集合，e1，e2，e3，...，ei表示图中的边。当上一步不能执行时，停止，否则i+1-＞i，继续上一步的操作。
在本发明的另一个实施例中，还提供了一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划系统，包括：
测头中心点轨迹确定模块，用于生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
测针尖端轨迹确定模块，用于由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，其中，测针尖端的名义扫描轨迹曲线表示测针尖端实际扫描轨迹的参考曲线；
扫描测量轨迹确定模块，用于根据各区域内测针尖端的的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹。
其中，各模块的具体实施方式可以参考方法实施例中的描述，本发明实施例将不再复述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划方法，其特征在于，包括：
(1)生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
(2)由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，其中，测针尖端的名义扫描轨迹曲线表示测针尖端实际扫描轨迹的参考曲线；
(3)根据各区域内测针尖端的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹；
步骤(1)包括：
(1.1)依据被测表面的边界特征对被测表面进行骨架提取操作，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
(1.2)抽象出各条骨架线的特征，以使各条骨架线的特征均成为一个带权无向图，并实现各无向图至欧拉图的转化；
(1.3)求出各欧拉图的欧拉环游，得出所有骨架线的连续遍历顺序，将所有骨架线的连续遍历顺序作为导向曲线的测量顺序；
(1.4)根据导向曲线的测量顺序生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1.4)包括：
对于任一条导向曲线，对该导向曲线离散为若干点，对于该导向曲线上的每一个离散点，根据测针的长度和接触角的大小得到目标点的坐标，依次连接每个目标点得到该导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由
Figure FDA0002519322720000021
得到所述目标点，其中，xci,yci,zci表示目标点ci点的坐标值，xpi,ypi,zpi表示导向曲线上任一离散点pi点的坐标值，fx,fy,fz表示导向曲线在pi点处的切向量f，nx,ny,nz表示导向曲面上pi点处的单位法向量n，kx,ky,kz表示pi点的f、n向量的叉乘向量k，L表示测针尖端中心点到测头中心点的距离，θi表示测针尖端中心点在测量点处的前倾角，αi表示测针尖端中心点在测量点处的侧倾角。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，采用侧倾角线性插补确定相邻两条导向曲线所对应的测头中心点的运动轨迹曲线之间的过度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以a1/2为起始点的侧倾角，以a2/2为终止点的侧倾角，对中间点侧倾角进行线性插补，以使得相邻两条测头中心点的运动轨迹曲线之间无任何间隔，其中，a1表示在导向曲线测量顺序中测头中心点的运动轨迹曲线对应的骨架线起点处的切线与其上一条骨架线的终点处切线的夹角，a2表示在导向曲线测量顺序中测头中心点的运动轨迹曲线对应的骨架线终点处的切线与其下一条骨架线的起点处切线的夹角。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，包括：
取测头中心点的运动轨迹曲线上的任一点为起始点，以起始点为球心探针长度为半径作球，并将该球与被测量表面求交，得到两条交线；
从两条交线中，取与探针位置以及测头运动方向相匹配的交线作为测针尖端的名义扫描轨迹曲线；
以预设弓高误差对测针尖端的名义扫描轨迹曲线进行离散，对每一个离散点，在该离散点的切向量与法向量的叉乘向量对应的方向上进行偏置；
对每一个偏置后的点，以该点为球心，探针长度为半径作球，求取球与测头中心点的运动轨迹曲线的交点，取所有交点中距离起始点最近的点作为下一个起始点，重复以上操作，直至测针尖端的名义扫描轨迹曲线将被测量区域覆盖。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，包括：
按预设精度将测头中心点的运动轨迹曲线上的曲线段离散为一系列点集；
对每一个离散点，以该离散点为球心，探针长度为半径作球，求取该球与被测曲面的交线，其中，该交线为该离散点所对应的被测曲面上的名义扫描轨迹；
寻找每一条交线上，对应于该离散点的目标点，将该离散点对应的名义扫描轨迹与对应区域的两个边界的交点及所有目标点相连得到测针尖端的实际扫描轨迹曲线。
8.一种多孔自由曲面连续式扫描测量轨迹规划系统，其特征在于，包括：
测头中心点轨迹确定模块，用于生成多孔自由曲面中的骨架线，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
测针尖端轨迹确定模块，用于由测头中心点的各运动轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线，由每个区域对应的测针尖端的名义扫描轨迹曲线生成每个区域对应的测针尖端的实际扫描轨迹曲线，其中，测针尖端的名义扫描轨迹曲线表示测针尖端实际扫描轨迹的参考曲线；
扫描测量轨迹确定模块，用于根据各区域内测针尖端的的实际扫描轨迹曲线，采用预设测量顺序将所有区域的测针尖端的实际扫描轨迹曲线串联起来，得到整个多孔曲面的连续式扫描测量轨迹；
测头中心点轨迹确定模块用于
(1.1)依据被测表面的边界特征对被测表面进行骨架提取操作，将所得的各条骨架线作为测量轨迹规划过程中的导向曲线，其中，每条骨架线均对应多孔自由曲面中的一个区域；
(1.2)抽象出各条骨架线的特征，以使各条骨架线的特征均成为一个带权无向图，并实现各无向图至欧拉图的转化；
(1.3)求出各欧拉图的欧拉环游，得出所有骨架线的连续遍历顺序，将所有骨架线的连续遍历顺序作为导向曲线的测量顺序；
(1.4)根据导向曲线的测量顺序生成与各条导向曲线对应的测头中心点的运动轨迹曲线。
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