[发明专利]基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种公差检测系统及检测方法，尤其涉及一种基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及检测方法。

背景技术

在汽车行业中，汽车部件的检测已经越来越普及，其检测要求一般是多样性的，比如错漏装的检测以及关键点形位公差的检测通常希望一起完成。机器人携带视觉传感器的检测方式以其非接触、自动化的特点被普遍采用。但是错漏装检测和形位公差检测属于不同类型的检测，在视觉检测领域，对错漏装的检测通常通过平面图像处理的方法进行错漏、漏装的判别，而对形位公差的检测则通过工件三维点云数据的处理和计算进行。

目前主流的检测方式都不能很好的处理这种复杂的检测要求，诸如：机器人携带工业相机的方式，由于相机不能得到三维数据，仅能进行错漏装的检测，对关键点的形位公差无能为力。机器人携带线激光器的方式，能有效检测形位公差，却很难检测装配正确与否。机器人同时携带线激光器和工业相机的方式能够同时进行形位公差和错漏装的检测，但是机器人末端携带两个传感器更容易带来干涉，传感器变位时会造成检测精度的损失，且线激光器依靠机器人提供第三轴坐标的方式使手眼标定非常复杂并且会造成所采集数据的精度损失。

同时，双目视觉的检测方式往往需要依靠外部设备（如激光跟踪仪），或者在被测物体表面贴标记点，来完成系统的全局标定，前者会增加系统对应用场合的限制，后者会给检测造成不便，且双目视觉的检测方式成本会很高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及检测方法。由于面激光传感器可在静止状态下一次性获取测量范围内物体表面三维数据（可用于形位公差检测）及图像灰度数据（可用于错漏装检测），系统能同时实现装配及形位公差的检测。同时面激光传感器可独立获取三维数据的特点也使得系统精度较高，且相比于双目视觉的检测方式，不需要外部设备的辅助，也不需要额外的标记点，实现简单，成本低。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述定位组件的外围设置有相互通讯的面激光传感器、机器人设备、工控机，所述面激光传感器安装在机器人设备末端，由机器人设备携带对机器人设备运动范围内的被测位置采集工件表面三维数据，所述面激光传感器在采集工件表面三维数据的同时还采集灰度图像数据，采集所得的工件表面三维数据用于工件关键点形位公差检测，采集所得的灰度图像数据用于工件错漏装检测；所述工控机同时连接面激光传感器、机器人控制柜，用于控制检测过程及处理检测数据，所述工控机根据检测计划启动检测过程，控制机器人本体运动到工件被测位置，通过面激光传感器采集被测工件表面三维数据及灰度图像数据，对采集到的数据进行处理和分析得到检测结果。

进一步地，上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述的工控机内设置有通信及控制模块，所述的通信及控制模块的数据处理端口上连接有数据处理组件，所述数据处理组件的辅助通讯端口上连接有显示存储及统计分析模块；所述机器人设备包括机器人本体，所述机器人本体上连接有机器人控制柜，所述机器人控制柜连接有机器人示教器，所述机器人本体用于带动面激光传感器以到达工件被检测位置，所述机器人控制柜用于机器人本体的伺服控制，所述机器人控制柜和工控机连接用于传输机器人位置数据，所述机器人示教器用于机器人编程调试。