[发明专利]铝电解槽位姿的测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种铝电解槽位姿的测量系统，其特征在于：包括视觉可调平台、工业CCD相机、标准件、磁力座、连接机构、三维测量装置和控制端，其中：

所述的三维测量装置配置为固定于铝电解槽中两个阴极之间，包括三个激光测距传感器和磁力座，所述三个激光测距传感器用于投射平行的光至待测工件，激光测距传感器通过磁力座固定于视觉可调平台上；

所述的磁力座用于将三维测量装置固定在铝电解槽中阴极钢棒上的设定位置点；

所述的连接机构用于连接三维测量装置和磁力座；

所述的工业CCD相机和标准件固定于视觉可调平台上，可通过视觉可调平台调整位置，用于完成激光测距传感器的光轴的平行度标定；

所述控制端与所述三维测量装置的各激光测距传感器电性连接，用于利用所述控制端上的数据采集软件，结合激光测距传感器的单次测量功能，控制每个激光测距传感器依次向待测工件投射激光束，实现三个激光测距传感器到待测工件的距离测量，结合三个传感器之间的距离信息，以阴极钢棒为基准物体，建立三维坐标系，构建三维测量系统，实现焊接工件三维位姿的显示，同时，结合三个测量点的三维坐标信息，利用最小二乘法实现对三个测量点的平面拟合，根据拟合的平面的结果，计算平面的法向量，实现焊接工件和阴极钢棒之间夹角信息的计算，结合三维位置信息和角度信息，对焊接工件的位置进行调整，重复上述步骤，直到测量结果达到实验需求的结果。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的三个激光测距传感器的光轴相互平行。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维测量装置还包括玻璃保护装置，设置于三个激光测距传感器光路之前。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连接机构设置多个安装孔位，便于对三维测量装置的深度予以调节。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统进行铝电解槽位姿的三维测量的方法，其特征在于包括步骤：

步骤1：利用视觉可调平台和标准件来完成激光测距传感器的矫正，将三个激光测距传感器依次固定在视觉可调平台上，向标准件投射激光束，保证在相同的测量距离下，每个传感器的测量结果满足在设定的误差范围内，即完成激光测距传感器的矫正；

步骤2：利用视觉可调平台、标准件和工业CCD相机，完成激光测距传感器的光轴的平行度标定；

步骤3：安装三维测量装置，并在铝电解槽的阴极钢棒上的设定位置点固定三维测量装置，同时，通过电性连接控制端和三维测量装置；

步骤4：利用控制端上的数据采集软件，结合激光测距传感器的单次测量功能，控制每个激光测距传感器依次向待测工件投射激光束，实现三个激光测距传感器到待测工件的距离测量；

步骤5：根据步骤4的测量结果，结合三个传感器之间的距离信息，以阴极钢棒为基准物体，建立三维坐标系，构建三维测量系统，实现焊接工件三维位姿的显示，同时，结合三个测量点的三维坐标信息，利用最小二乘法实现对三个测量点的平面拟合，根据拟合的平面的结果，计算平面的法向量，实现焊接工件和阴极钢棒之间夹角信息的计算；

步骤6：结合步骤5的三维位置信息和角度信息，对焊接工件的位置进行调整，然后重复步骤4和步骤5，直到测量结果达到实验需求的结果；

步骤7：重复步骤4、5、6和7，完成其他焊接工位下焊接工件的姿态测量和矫正。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下子步骤：

步骤21：利用标准件来完成工业CCD相机的标定，计算不同高度的标准件下相机的图像像素和实际物理尺寸的比例关系的标定；

步骤22：将三个激光测距传感器分别向标准件投射激光束，同时，工业CCD相机采集激光点图像，通过Ostu二值化、Canny边沿提取和圆心拟合，结合相机标定的结果，完成三个激光点光心之间物理尺寸的计算；

步骤23：根据三个激光点的间距信息，调整激光测距传感器的姿态，准备下一次测量；

步骤24：重复步骤22和23，保证三个激光点之间的物理尺寸在不同高度的标准件下，激光点之间的实际距离都在设定的误差范围内，即平行度标定完成。