CN114739290B - 线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统，包括：步骤1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由五轴数控机床带动线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描；步骤2：通过交叉式的扫描方法，将线激光扫描仪发射的线激光与化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对化铣胶刻线进行扫描。与现有技术相比，本发明通过交叉式的扫描方法，将线激光扫描仪发射的线激光与化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，从而为精确提取化铣胶刻线的中心位置提供了可靠的数据支撑，同时也为化铣胶刻线的自动化检测技术开辟了一条新的技术路线。

Description

线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统

技术领域

本发明涉及化铣胶刻线位置精度自动化检测技术领域，具体地，涉及一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统。

背景技术

飞机结构中的大型薄壁零件常常采用化学铣切工艺加工。化铣工艺中的胶膜刻线精度直接决定了化铣区域的准确性。传统的化铣工艺采用手工刻线的方式，效率低，精度差。因此，航空工业逐步采用数控五轴激光刻线机替换传统的刻线方式，但是目前还没有成熟的与刻线工艺相适应的化铣胶刻线检测技术。调研中，工艺人员检测刻线精度的方式有，使用激光跟踪仪打点的方式以及利用相机拍照的方式。激光跟踪仪检测的方式，检测速度慢，且只能对一些关键的特征点进行检测，而不能对全部的轮廓进行检测。使用相机拍照的方式需要在工件上黏贴大量的把标点还需要专门的图像处理软件及配套硬件，而且自动化程度也不够高。

目前因线激光的精度高，稳定性好，已经在电脑、通讯、消费电子(Computer、Communication、Consumer Electronic，3C)检测领域有了很多成熟的应用。以深圳深视智能SR7140线激光产品为例，其轮廓数据间隔可以达到0.03mm，而化铣胶刻线的宽度在0.3mm左右，因此可用线激光完成对化铣胶刻线位置提取。

专利文献CN105483704A公开了一种TA12、TA15钛合金大型结构件深度化学铣切方法。该方法的工艺路线为：除油→水洗→酸洗→水洗→涂保护胶→刻型→待铣表面保护胶膜去除→化学铣切→水洗→振动光饰，在钛合金筒形件上采用深度化学铣切技术加工成薄壁网格肋，且经过一次刻型和化学铣成型，得到带有全部安装座的化学铣机匣壳体。但该方法并未涉及化铣胶刻线的自动化检测。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统。

根据本发明提供的一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法，包括如下步骤：

1、一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法，其特征在于，方法包括：

步骤1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由五轴数控机床带动线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描；

步骤2：通过交叉式的扫描方法，将线激光扫描仪发射的线激光与化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对化铣胶刻线进行扫描。

优选地，步骤2包括：

步骤201：设置线激光的发射方向与化铣胶刻线所在的曲面垂直；

步骤202：判断线激光的光束方向与化铣胶刻线的夹角是否在预设范围；

步骤203：若是，则确认光束方向为合理的扫描方向，根据扫描方向对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描；

步骤204：若否，则根据刀位点确定五轴数控机床的转动轴的角度，通过角度对化铣胶刻线进行扫描。

优选地，步骤204，包括：

步骤2041：设置光束方向与化铣胶刻线垂直；

步骤2042：通过化铣胶刻线上的刀位点，确定刀位点的切线方向；

步骤2043：通过切线方向和机床运动学反变换公式，得到转动轴的多个角度，并根据预设条件确定角度中的最优解；

步骤2044：根据最优解的对应的角度，对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描。

优选地，预设范围为60度到120度。

优选地，预设条件为五轴数控机床的末端执行器所在的轴的法向方向与刀位点的法向方向在曲面的同一侧。

根据本发明提供的一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划系统，包括：

模块M1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由五轴数控机床带动线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描；

模块M2：通过交叉式的扫描方法，将线激光扫描仪发射的线激光与化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对化铣胶刻线进行扫描。

优选地，模块M2包括：

模块M201：设置线激光的发射方向与化铣胶刻线所在的曲面垂直；

模块M202：判断线激光的光束方向与化铣胶刻线的夹角是否在预设范围；

模块M203：若是，则确认光束方向为合理的扫描方向，根据扫描方向对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描；

模块M204：若否，则根据刀位点确定五轴数控机床的转动轴的角度，通过角度对化铣胶刻线进行扫描。

优选地，模块M204，包括：

模块M2041：设置光束方向与化铣胶刻线垂直；

模块M2042：通过化铣胶刻线上的刀位点，确定刀位点的切线方向；

模块M2043：通过切线方向和机床运动学反变换公式，得到转动轴的多个角度，并根据预设条件确定角度中的最优解；

模块M2044：根据最优解的对应的角度，对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描。

优选地，预设范围为60度到120度。

优选地，预设条件为五轴数控机床的末端执行器所在的轴的法向方向与刀位点的法向方向在曲面的同一侧。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明为数控五轴激光刻线机的刻线检测提供了一种高质量、高效率、高自动化的检测方法。

2、本发明可实现工件的在线测量，即化铣胶刻线完成后直接转换线激光扫描模式，即可开始对化铣胶刻线的精度进行检测，可以极大地提高化铣胶刻线的精度检测效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的C-A双摆头五轴联动数控机床示意图；

图3为本发明的化铣区域网格示意图；

图4为本发明的线激光与化铣胶刻线的相对位置示意图；

图5为本发明的线激光各方向定义示意图。

图6为本发明的线激光扫描化铣胶刻线路径效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明的流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法，包括如下步骤：

步骤1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由五轴数控机床带动线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描。

具体地，将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的的末端执行器上，由五轴数控机床带动线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描。由于线激光扫描仪相对于机床的末端执行器的位置固定，因此能够根据五轴数控机床各运动轴的实时数据推导出线激光扫描仪的位置，进而能够得到线激光扫描点的空间坐标位置，为化铣胶刻线位置的检测提供数据支撑。

步骤2：通过交叉式的扫描方法，将线激光扫描仪发射的线激光与化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对化铣胶刻线进行扫描。

具体地，由于化铣胶刻线的线宽非常窄，在0.3毫米(mm)以下，若线激光扫描仪发出的线激光只沿某一个方向扫描，则当线激光平行于化铣胶刻线时，线激光就无法捕捉到化铣胶刻线槽上的信息，也就无法完成此处刻线的检测。因此，本发明提出交叉式的扫描方法，即在扫描过程中，让线激光与化铣胶刻线始终能够保持一定的夹角。

优选地，步骤2包括：步骤201：设置线激光的发射方向与化铣胶刻线所在的曲面垂直；步骤202：判断线激光的光束方向与化铣胶刻线的夹角是否在预设范围；步骤203：若是，则确认光束方向为合理的扫描方向，根据扫描方向对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描；步骤204：若否，则根据刀位点确定五轴数控机床的转动轴的角度，通过角度对化铣胶刻线进行扫描。

其中，线激光的发射方向与化铣胶刻线所在的曲面垂直是指发射方向与发射方向在曲面上的交点所在的切平面垂直。

优选地，步骤204，包括：步骤2041：设置光束方向与化铣胶刻线垂直；步骤2042：通过化铣胶刻线上的刀位点，确定刀位点的切线方向；步骤2043：通过切线方向和机床运动学反变换公式，得到转动轴的多个角度，并根据预设条件确定角度中的最优解；步骤2044：根据最优解的对应的角度，对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描。

优选地，预设范围为60度到120度。

优选地，预设条件为五轴数控机床的末端执行器所在的轴的法向方向与刀位点的法向方向在曲面的同一侧。

具体地，线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端，也就表示线激光的光束方向也会随着五轴数控机床旋转轴的运动而变化。使用线激光检测刻线的最佳位置是，线激光的光束方向与化铣胶刻线垂直，同时线激光的发射方向垂直于化铣胶刻线所在的曲面。而五轴数控机床的自由度个数不能够保证空间的任一位置上述两个条件同时满足。因此本发明提出了一种控制策略综合考虑上述两个条件，即首先让线激光的发射方向垂直于化铣胶刻线所在的曲面，若线激光的光束方向与化铣胶刻线的夹角在设定范围内，示例性的，可以为[60°,120°]，则确认光束方向为合理的扫描方向，对应的刀位点为路径规划上的点；若不满足，则让线激光的光束方向与刻线垂直，并通过线激光光束方向反向计算五轴数控机床转动轴的角度，并从中选择一个既能够满足五轴数控机床运动不干涉，又能够保证可以扫描到化铣胶刻线的最优解。

其中，数控加工中，数控程序应描述出刀具相对于工件的运动轨迹。在数控车削中，工件表面的形成取决于运动着的刀刃包络线的位置和形状，但在程序编制中，只需描述刀具系统上某一选定点的轨迹即可。刀具的刀位点即为在程序编制时，刀具上所选择的代表刀具所在位置的点，程序所描述的加工轨迹即为该点的运动轨迹。

需要知道的是，化铣胶刻线上刀位点的切线方向是由当前点指向下一个点，最后一个点的切线方向则通过其前一个点来确定。在本发明中可以通过计算刀位点的切线方向与其法向的夹角来判断该点是工件上的刻线点还是进退刀点。若为进退刀点则可以跳过当前点。

具体地，确定五轴数控机床的结构和线激光扫描仪的安装方向，图2为本发明的C-A双摆头五轴联动数控机床示意图，图3为本发明的化铣区域网格示意图，图4为本发明的线激光与化铣胶刻线的相对位置示意图，如图2所示，包括：线激光扫描仪固定在A的末端，其中，A轴为设置在五轴数控机床身上的工作台可以环绕X轴回转，C轴为环绕Z轴回转，图中的五轴数控机床的结构为C-A双摆头五轴联动数控机床，线激光扫描仪的安装的初始方向使线激光平行于X轴；如图3所示，获取化铣胶刻线的前置刀位文件，该文件由计算机辅助制造(computer Aided Manufacturing，CAM)软件生成，包含化铣胶刻线路径上的点坐标及点法向；计算刀位文件中每一个刀位点的切线方向；根据机床运动学反变换公式计算每一个刀位点所对应机床运动轴数据，即X、Y、Z、A、C的值；根据机床运动学变换公式计算当前A、C角度下线激光的方向；计算线激光的光束方向与刀位点前进方向的夹角，若当前角度在设定的范围内，则执行下一个刀位点的计算，否则执行下一步；以刀位点前进方向为方向向量，并根据机床运动学反变换公式重新计算A、C的值，如图4所示，刀位点前进方向可以与激光运动方向相同，本发明中使线激光与在扫描过程中始终保持与化铣胶刻线有一定的夹角。图3中为线激光需要扫描的位置。

本发明中对于机床坐标系的设置采用右手定则的方式，机床的机械原点通常在机床的某一个角落，在这里只关心轴的方向，因为在实际的使用中还需要建立工件坐标系，原点可随意调整。

进一步地，将线激光安装在C-A双摆头五轴联动数控机床的执行末端，即A摆头的末端，并调整线激光的安装位置，使线激光的光束平行于机床的X轴；然后标定出线激光光束的中心点到机床主轴端面中心点的偏心距离。此数据将应用于机床运动学变换公式中；在CAM软件中获取化铣胶刻线的前置刀位文件，该文件是在执行刻胶加工时所生成的文件，包含了化铣胶刻线上点的坐标与法向。然后通过到刀位点的坐标计算每一个刀位点的切向在本发明中将由当前点指向下一个点的方向向量作为当前点的切向方向，最后一个点的切线方向则通过前一个点来确定；由于扫描过程中非加工点对化铣胶刻线的提取没有影响，因此可以通过计算刀位点的切线方向/>与其法向/>的夹角来判断该点是否是扫描点，若不是扫描点则跳过此点，进入下一个循环；对于扫描点，以其刀位点的坐标及法向为输入量，根据机床运动学的反变换公式计算出数控五轴机床的X、Y、Z、A、C的值。当机床开启旋转刀具中心点(Rotation Tool Center Point，RTCP)功能时，X、Y、Z的值与刀位点的坐标值一致，否则X、Y、Z的计算公式如下：

转动轴A、C的求解公式如下：

A＝arccos(k)

其中，X表示机床X轴的运动量；Y表示机床Y轴的运动量；Z表示机床Z轴的运动量；A表示机床A轴的运动量；C表示机床C轴的运动量；x表示空间点的x坐标；y表示空间点的y坐标；z表示空间点的z坐标；i表示空间点法向量在x轴方向上的分量；j表示空间点法向量在y轴方向上的分量；k表示空间点法向量在z轴方向上的分量；A轴回转中心在C轴坐标系下坐标值设为{Lcax,Lcay,Lcaz}；主轴端面中心点在A轴坐标系下的坐标值为{Latx,Laty,Latz}。

本发明中，机床运动学的反变换公式是指通过机床坐标系、轴坐标系、工件坐标系之间的平移及旋转变换所建立的空间坐标点及法向与机床运动轴之间的关系。C-A双摆头五轴联动数控机床的反运动学变换公式如公式(1)和公式(2)所示，根据公式(1)和公式(2)可以求解出当前坐标点及法向所对应的机床轴运动量。

当五轴数控机床的转动轴运动到A、C位置时，由于线激光的初始方向平行于X轴，即线激光的方向向量为(1,0,0)^T。由机床运动学变换可以求解出线激光光束当前的方向向量求解公式如下：

理论上，当线激光光束的方向向量与化铣胶刻线的切向量/>的夹角为90°时，且机床末端执行轴的方向与刀位点的法向一致时，线激光检测化铣胶刻线的精度最高。但由于五轴数控机床结构的限制，常常不能同时满足上述两个条件。因此，需要对上述两个条件做出一个合理的选择，使其既能够满足自动化扫描的要求，又能够保证线激光检测的精度。

在本发明中，需要保证五轴数控机床的末端执行器所在的轴的方向与刀位点的法向一致，即使用刀位点法向求解出来的A和C角度值。其次，要求线激光光束方向与刻线切向量方向/>之间的夹角在[60°,120°]之间，即为合理范围。若夹角不在此范围内，则需要以化铣胶刻线切向量方向/>为输入值，重新计算转动轴的角度A、C。

进一步地，线激光的光束方向的初始前进方向为(0,1,0)^T，设其运动过程中的方向与化铣胶刻线的切线方向一致，即线激光光束方向与化铣胶刻线方向垂直，则其机床运动学反变换公式中的转动轴的值如公式(4)所示。在A和C的组合中存在多组解，需要进行多解的选择，来确定最优的解，最优解必须满足五轴数控机床执行末端器所在的轴的法向与化铣胶刻线刀位点的法向在工件曲面的同一侧。

A＝arcsin(k)

通过上述路径规划方法可以保证线激光在扫描化铣胶刻线时，始终与刻线保持一定的角度，也就保证了通过识别线激光上的拐点来识别刻线的位置的可行性。

下面通过具体地实施例进行说明：

在对化铣胶刻线路径进行后处理之前需要先确定数控五轴机床的结构以及线激光的安装方式，并对线激光进行相应的标定如图2所示，龙门式的数控五轴机床的结构为C-A双摆头五轴机床。线激光固定在摆轴A的末端，且线激光的光束平行于机床的X轴。设线激光光束方向的初始向量为(1,0,0)^T，与其垂直的线激光前进方向向量为(0,1,0)^T。

在CAM软件中提取化铣区网格的边界线，并生成相应的前置刀位文件。该刀位文件在执行刻胶加工过程时就已经生成，因此在线激光扫描检测时可以直接使用刻胶加工工步中使用的文件。如图3和图4所示，化铣胶刻线路径后处理的目的就是使线激光在扫描的过程中始终与化铣胶刻线路有一定的夹角。

将前置刀位文件导入线激光扫描化铣胶刻线后处理算法中，程序对刀位文件的代码进行逐行处理，如果此行信息中包含化铣胶刻线上刀位点的坐标，则计算当前刀位点所对应的机床运动轴数据。在机床运动学变换中，可以将刀位点分别从刀具坐标系和工件坐标系映射到机床坐标系，可以得到如下关系式：

其中，^MP表示机床坐标系下点的坐标，表示C轴坐标系在机床坐标系下的位姿，表示A轴坐标系在C轴坐标系下的位姿，/>表示刀路坐标系相对A轴坐标系的位姿，^TP表示在刀具坐标系下刀位点的坐标，/>表示工件坐标系在机床坐标系下的位姿，^WP表示在工件坐标系下刀位点的值，^TV表示刀具坐标系下初始点的法向，^WV示在工件坐标系下刀位点的法向。

最终可以得到点坐标及法向与机床运动轴之间的关系如下：

由上式可以计算出机床X、Y、Z、A、C的值。

在上述向量变换的等式中，若将^TV的值设为(1,0,0)^T，即线激光的初始方向，那么，当机床的转轴运动到A、C角度时，线激光的方向为：

然后判断线激光的方向与化铣胶刻线方向的夹角是否满足设定的条件。理论上，当线激光光束的方向向量与化铣胶刻线上刀位点的切向量/>的夹角为90°时，且机床末端执行轴的方向与刀位点的法向一致时，线激光检测化铣胶刻线的精度最高。但由于五轴机床结构的限制，常常不能同时满足上述两个条件。因此，需要对上述两个条件做出一个合理的选择，使其既能够满足自动化扫描的要求，又能够保证线激光检测的精度。

在本发明中，由于A、C角度的求解是根据化铣胶刻线上刀位点的法向进行的求解，因此当前五轴数控机床的扫描位置一定可以满足第二个条件。根据向量的点积公式可以计算线激光方向与化铣胶刻线上刀位点的切向量/>的夹角θ，公式如下：

若线激光光束方向与化铣胶刻线切向量方向/>之间的夹角在[60°,120°]之间，则认为该扫描位置为合理位置。否则，需要以化铣胶刻线切向量方向/>为输入值，重新计算转动轴的角度A、C。

在上述向量变换的等式中，若将^TV的值设为(0,1,0)^T，即线激光的初始前进方向，图5为本发明的线激光各方向定义示意图，如图5所示,包括：线激光的发射方向、光束方向和前进方向，其中，发射方向垂直于光束方向和前进方向所在的曲面，光速方向与前进方向在同一曲面上，且有一定的夹角，那么此时转动轴的机床运动学变换为：

其逆变换的求解为：

A＝arcsin(k)

在机床上A轴的运动范围是[-90°,90°]，C轴的运动范围是[-360°,360°]，此范围内可能存在多组解。最优解必须满足机床执行末端轴的法向与化铣胶刻线刀位点的法向在工件曲面的同一侧。

图6为本发明的线激光扫描化铣胶刻线路径效果图，如图6所示为两块化铣区域的刻线进行线激光扫描后处理后的效果，图6中的短线段表示线激光的光线，箭头表示机床末端执行轴的方向。其中，因为拐角处的线激光光线密集，所以刀位点比较密集，在图6中表现为颜色加深。

本发明还提供一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划系统，包括：

模块M1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由五轴数控机床带动线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描；

模块M2：通过交叉式的扫描方法，将线激光扫描仪发射的线激光与化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对化铣胶刻线进行扫描。

优选地，模块M2包括：

模块M201：设置线激光的发射方向与化铣胶刻线所在的曲面垂直；

模块M202：判断线激光的光束方向与化铣胶刻线的夹角是否在预设范围；

模块M203：若是，则确认光束方向为合理的扫描方向，根据扫描方向对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描；

模块M204：若否，则根据刀位点确定五轴数控机床的转动轴的角度，通过角度对化铣胶刻线进行扫描。

优选地，模块M204，包括：

模块M2041：设置光束方向与化铣胶刻线垂直；

模块M2042：通过化铣胶刻线上的刀位点，确定刀位点的切线方向；

模块M2043：通过切线方向和机床运动学反变换公式，得到转动轴的多个角度，并根据预设条件确定角度中的最优解；

模块M2044：根据最优解的对应的角度，对化铣胶刻线上的刀位点进行扫描。

优选地，预设范围为60度到120度。

优选地，预设条件为五轴数控机床的末端执行器所在的轴的法向方向与刀位点的法向方向在曲面的同一侧。

本发明可以保证线激光与化铣胶刻线的夹角保持在一定范围内。在本发明中，线激光固定在五轴数控机床上，并通过数控程序控制机床，完成对化铣胶刻线的扫描。首先获取化铣胶刻线的前置刀位文件，然后根据数控机床的结构进行相应的后置处理计算，并进行最优解的选择，得到相应的数控程序。在数控程序中提取转动轴的角度值，并根据此角度值计算出线激光与刻线的夹角，如果此角度值在所设定的范围内，则继续执行下一条指令，否则通过化铣胶刻线的切线方向与相应的运动学变换重新计算转动轴的角度，并检测当前刀轴方向与初始的刀轴方向是否在同一侧，若不在同一侧则重新选解。本发明保证了线激光与刻线间的夹角始终在一定范围内，从而为精确提取刻线中心位置提供了可靠的数据支撑，同时也为刻线的自动化检测技术开辟了一条新的技术路线。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明为数控五轴激光刻线机的刻线检测提供了一种高质量、高效率、高自动化的检测方法。

2、本发明可实现工件的在线测量，即化铣胶刻线完成后直接转换线激光扫描模式，即可开始对化铣胶刻线的精度进行检测，可以极大地提高化铣胶刻线的精度检测效率。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由所述五轴数控机床带动所述线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描；

步骤2：通过交叉式的扫描方法，将所述线激光扫描仪发射的线激光与所述化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对所述化铣胶刻线进行扫描；

所述步骤2包括：

步骤201：设置所述线激光的发射方向与所述化铣胶刻线所在的曲面垂直；

步骤202：判断所述线激光的光束方向与所述化铣胶刻线的夹角是否在所述预设范围；

步骤203：若是，则确认所述光束方向为合理的扫描方向，根据所述扫描方向对所述化铣胶刻线上的刀位点进行扫描；

步骤204：若否，则根据所述刀位点确定所述五轴数控机床的转动轴的角度，通过所述角度对所述化铣胶刻线进行扫描；

所述步骤204，包括：

步骤2041：设置所述光束方向与所述化铣胶刻线垂直；

步骤2042：通过所述化铣胶刻线上的所述刀位点，确定所述刀位点的切线方向；

步骤2043：通过所述切线方向和机床运动学反变换公式，得到所述转动轴的多个所述角度，并根据预设条件确定所述角度中的最优解；

步骤2044：根据所述最优解的对应的所述角度，对所述化铣胶刻线上的所述刀位点进行扫描；

所述步骤2043包括：通过计算刀位点的切线方向与其法向/>的夹角来判断该点是否是扫描点，若不是扫描点则跳过此点，进入下一个循环；对于扫描点，以其刀位点的坐标及法向为输入量，根据机床运动学的反变换公式计算出数控五轴机床的X、Y、Z、A、C的值；

当机床开启旋转刀具中心点功能时，X、Y、Z的值与刀位点的坐标值一致，否则X、Y、Z的计算公式如下：

A、C的求解公式如下：

A＝arccos(k)

其中，X表示机床X轴的运动量；Y表示机床Y轴的运动量；Z表示机床Z轴的运动量；A表示机床A轴的运动量；C表示机床C轴的运动量；x表示空间点的x坐标；y表示空间点的y坐标；z表示空间点的z坐标；i表示空间点法向量在x轴方向上的分量；j表示空间点法向量在y轴方向上的分量；k表示空间点法向量在z轴方向上的分量；A轴回转中心在C轴坐标系下坐标值设为{Lcax,Lcay,Lcaz}；主轴端面中心点在A轴坐标系下的坐标值为{Latx,Laty,Latz}；

A和C的最优解满足五轴数控机床执行末端器所在的轴的法向与化铣胶刻线刀位点的法向在工件曲面的同一侧。

2.根据权利要求1所述的线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法，其特征在于，所述预设范围为60度到120度。

3.根据权利要求1所述的线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法，其特征在于，所述预设条件为所述五轴数控机床的末端执行器所在的轴的法向方向与所述刀位点的法向方向在所述曲面的同一侧。

4.一种线激光扫描化铣胶刻线的路径规划系统，其特征在于，所述系统包括：

模块M1：将线激光扫描仪固定在五轴数控机床的末端执行器上，由所述五轴数控机床带动所述线激光扫描仪对化铣胶刻线进行五轴联动式的扫描；

模块M2：通过交叉式的扫描方法，将所述线激光扫描仪发射的线激光与所述化铣胶刻线的夹角设置在预设范围内，对所述化铣胶刻线进行扫描；

所述模块M2包括：

模块M201：设置所述线激光的发射方向与所述化铣胶刻线所在的曲面垂直；

模块M202：判断所述线激光的光束方向与所述化铣胶刻线的夹角是否在所述预设范围；

模块M203：若是，则确认所述光束方向为合理的扫描方向，根据所述扫描方向对所述化铣胶刻线上的刀位点进行扫描；

模块M204：若否，则根据所述刀位点确定所述五轴数控机床的转动轴的角度，通过所述角度对所述化铣胶刻线进行扫描；

所述模块M204，包括：

模块M2041：设置所述光束方向与所述化铣胶刻线垂直；

模块M2042：通过所述化铣胶刻线上的所述刀位点，确定所述刀位点的切线方向；

模块M2043：通过所述切线方向和机床运动学反变换公式，得到所述转动轴的多个所述角度，并根据预设条件确定所述角度中的最优解；

模块M2044：根据所述最优解的对应的所述角度，对所述化铣胶刻线上的所述刀位点进行扫描；

所述模块2043包括：通过计算刀位点的切线方向与其法向/>的夹角来判断该点是否是扫描点，若不是扫描点则跳过此点，进入下一个循环；对于扫描点，以其刀位点的坐标及法向为输入量，根据机床运动学的反变换公式计算出数控五轴机床的X、Y、Z、A、C的值；

当机床开启旋转刀具中心点功能时，X、Y、Z的值与刀位点的坐标值一致，否则X、Y、Z的计算公式如下：

A、C的求解公式如下：

A＝arccos(k)

其中，X表示机床X轴的运动量；Y表示机床Y轴的运动量；Z表示机床Z轴的运动量；A表示机床A轴的运动量；C表示机床C轴的运动量；x表示空间点的x坐标；y表示空间点的y坐标；z表示空间点的z坐标；i表示空间点法向量在x轴方向上的分量；j表示空间点法向量在y轴方向上的分量；k表示空间点法向量在z轴方向上的分量；A轴回转中心在C轴坐标系下坐标值设为{Lcax,Lcay,Lcaz}；主轴端面中心点在A轴坐标系下的坐标值为{Latx,Laty,Latz}；

A和C的最优解满足五轴数控机床执行末端器所在的轴的法向与化铣胶刻线刀位点的法向在工件曲面的同一侧。

5.根据权利要求4所述的线激光扫描化铣胶刻线的路径规划系统，其特征在于，所述预设范围为60度到120度。

6.根据权利要求4所述的线激光扫描化铣胶刻线的路径规划系统，其特征在于，所述预设条件为所述五轴数控机床的末端执行器所在的轴的法向方向与所述刀位点的法向方向在所述曲面的同一侧。