[发明专利]一种特大尺寸工件双移动测量机器人系统及方法

权利要求书

1.一种特大尺寸双移动测量机器人系统，其特征在于：包括靶标跟踪系统、移动设备、机器人、立体靶标、视觉测量系统和中央控制系统，其中移动设备包括第一移动设备和第二移动设备；

所述视觉测量系统安装在立体靶标内，所述机器人夹持立体靶标，所述机器人设置在第二移动设备上，所述靶标跟踪系统固定在三脚架上，所述三脚架通过螺栓固定在第一移动设备上；所述靶标跟踪系统用于实时跟踪识别立体靶标，靶标跟踪系统是利用视觉方法，实时跟踪识别立体靶标，所述中央控制系统控制各设备工作并具有标准化接口，能够与上层MES系统实现数据交互；

应用于特大尺寸双移动测量机器人系统的一种特大尺寸双移动机器人测量方法，具体包括如下步骤：

(1)测量前，对移动设备以及机器人进行路径规划和轨迹规划，对立体靶标以及视觉测量系统的位置进行标定；所述移动设备路径规划用于规划出移动设备在工作场景中测量路径点的位姿信息，确保立体靶标一直在靶标跟踪系统的视野范围内，实现两台移动设备的无死角协调配合；所述移动设备轨迹规划用于规划出经过测量路径点的连续曲线，以保证移动设备运动的平稳性；机器人的路径规划是指当搭载机器人的移动设备停在测量路径点后，依据视觉测量系统的参数规划出带有姿态信息的测量点序；对于点到点的运动，机器人的轨迹规划是指规划出经过两个测量点的曲线，以保证机械手运动平滑、不出现抖动；针对连续运动的作业，轨迹规划就是要规划出经过所有路径点的最佳拟合曲线，以保证运动的连续性和稳定性；标定包括标定立体靶标与视觉测量系统之间的位置关系和多个转站点之间的全局标定，即求解立体靶标坐标系与视觉测量系统坐标系之间的转换关系和转站后相邻站点靶标跟踪系统坐标系之间的转换关系，通过标定求解出来的转换矩阵，能够将视觉测量系统获取的高密度点云转换到靶标跟踪系统的世界坐标系下；

对于“点到点运动”的轨迹规划，首先用运动学反解将测量的路径点转换成关节矢量角度值，然后对每个关节拟合一个光滑函数，使其平稳的实现点到点运动；对于“连续路径运动”的轨迹规划，首先确定一条轨迹来逼近经过所有测量路径点的曲线，然后通过运动学反解得出关节位移，用逆雅可比求出关节速度，用逆雅可比及其导数求解关节的加速度；姿态规划首先根据视觉测量系统的参数明确运动过程中允许的最大角加速度，然后基于各种插补算法对其中间姿态进行插补并输出中间状态的位姿信息，轨迹规划的结果是把速度、加速度、位移运动参数表示为时间的函数，控制系统利用轨迹规划结果控制关节电机运动；

(2)测量时，利用视觉测量系统、立体靶标和靶标跟踪系统得到待测件整体的点云数据；将视觉测量系统采集到的局部点云数据，通过局部标定的坐标系转换关系，统一拼接合并到跟踪靶标系统坐标系下，转站之后，利用全局标定求出的坐标系转换关系，将相邻站点之间跟踪靶标系统扫描获得的不同点云片段的对齐合并，得到完整的待测件整体的点云数据；

(3)测量后，对测量的数据进行优化处理；具体包括如下步骤：

(301)删除点云对象中的冗余数据单元；

(302)待测工件特征的提取与分析；

(303)通过扫描数据与模型的匹配和对比分析，得到实际零件表面轮廓的误差分布。

2.根据权利要求1所述的一种特大尺寸双移动测量机器人系统，其特征在于：所述视觉测量系统为双目视觉系统或者激光测量系统。

3.根据权利要求1所述的一种特大尺寸双移动测量机器人系统，其特征在于：所述机器人根据测量任务的不同采用3、4、5、6自由度串联式工业机器人。

4.根据权利要求1所述的一种特大尺寸双移动测量机器人系统，其特征在于：所述第一移动设备、第二移动设备包括但不限于AGV导航小车或者导轨式移动平台。