[发明专利]基于激光跟踪仪的扫描系统和扫描方法

说明书

本发明描述一种基于激光跟踪仪的扫描系统和扫描方法，是用于获取工件轮廓的扫描系统，扫描系统包括：靶球，激光跟踪仪、机械臂、导轨、扫描仪、姿态探测器、以及控制模块，靶球包括设置于工件的第一靶球和设置于姿态探测器的第二靶球，激光跟踪仪配置为跟踪第一靶球以建立空间坐标系并配置为跟踪第二靶球以跟踪姿态探测器，机械臂可滑动地设置于导轨，扫描仪对工件进行仿形运动，姿态探测器包括第一姿态探测器和第二姿态探测器，扫描仪设置于第一姿态探测器和第二姿态探测器之间，控制模块配置为基于激光跟踪仪和\或姿态探测器的测量数据控制机械臂的运动方式。在这种情况下，能够在扫描大型工件的轮廓时提高扫描精确度。

技术领域

本发明大体涉及工业自动控制系统装置制造和智能监测装置，特别涉及一种基于激光跟踪仪的扫描系统和扫描方法。

背景技术

在工件加工完成后，需要对工件进行检测以确保工件符合加工需求。目前，常用工件扫描仪对工件进行扫描并获得工件的轮廓。然而，对于大型工件或超大型工件(例如起重机的起重臂、高铁客舱、或挖掘机的大小臂等工件)，通过工作人员手持扫描仪进行扫描，不仅会消耗大量的时间，该方法会对工作人员造成较大的负担。

鉴于以上情况，近来以试图将扫描仪安装在机械臂上并且通过机械臂控制扫描仪完成扫描并获得工件的轮廓。CN100375888C公开了一种三维形状测量方法及测量设备，能够在使安装在机器人上的三维测量装置沿着工件表面运动，并在短时间测量出工件的形状。

然而，该方法中的扫描仪通过激光位移计和红外检测器检测扫描器的位置和姿态，在测量大型工件或超大型工件时，难以保证高精确度，同时该方法未考虑扫描仪被遮挡时无法确定扫描仪的具体位置的情况，无法随时根据扫描仪的姿态和位置控制扫描仪的运动方式。

发明内容

本发明是有鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种在扫描大型工件的轮廓时能够提高扫描精确度，并能够降低因扫描仪被遮挡而无法确定扫描仪的具体位置而造成的影响的基于激光跟踪仪的扫描系统和扫描方法。

为此，本发明的第一方面提供一种基于激光跟踪仪的扫描系统，是用于获取工件轮廓的扫描系统，所述扫描系统包括：机械臂、导轨、扫描仪、姿态探测器、靶球、激光跟踪仪、以及控制模块，所述机械臂可滑动地设置于所述导轨，所述扫描仪设置于所述机械臂并在所述机械臂的驱动下对所述工件进行仿形运动，所述姿态探测器包括第一姿态探测器和第二姿态探测器，所述扫描仪设置于所述第一姿态探测器和所述第二姿态探测器之间，所述靶球包括设置于所述工件的第一靶球和设置于所述姿态探测器的第二靶球，所述激光跟踪仪配置为跟踪所述第一靶球以建立空间坐标系并配置为跟踪所述第二靶球以跟踪所述第一姿态探测器或所述第二姿态探测器，在获取所述工件的轮廓时，所述扫描仪、所述第一姿态探测器和所述第二姿态探测器之间相对静止，所述控制模块配置为基于所述激光跟踪仪和\或姿态探测器的测量数据控制所述机械臂的运动方式。

在这种情况下，能够通过扫描仪的仿形运动对工件进行扫描以获得工件的轮廓，在利用多个激光跟踪仪进行测量时，能够在利用激光跟踪仪跟踪姿态探测器并获得第一姿态探测器或第二姿态探测器的空间坐标，进而能够计算扫描仪的空间坐标，利用姿态探测器和激光跟踪仪反馈的数据，能够提高扫描仪的仿形运动的精确性，进而能够提高扫描精确度。

另外，在本发明第一方面所涉及的扫描系统中，可选地，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述工件设置于所述第一导轨和所述第二导轨之间，所述机械臂包括设置于所述第一导轨的第一机械臂和设置于所述第二导轨的第二机械臂。在这种情况下，能够分别在两个方向同时对工件进行扫描，同时，由于，工件设置于第一导轨和第二导轨之间，能够利用在第一导轨附近扫描的工件轮廓和在第二导轨附近扫描的工件轮廓组合获得完整的工件轮廓。