[发明专利]一种用于大型装备表面形貌测量的龙门架式结构光扫描机器人和方法

说明书

本发明公开了一种用于大型装备表面形貌测量的龙门架式结构光扫描机器人和方法，所述机器人包括龙门架、机械臂、扫描仪和光学动态跟踪系统；所述龙门架包括横梁和两个立柱，且龙门架下方放置大型装备；所述横梁和两个立柱上均装有导轨和滑块；所述滑块连接机械臂，机械臂末端装有结构光扫描仪，用于扫描大型装备，从而测量其表面形貌；所述横梁和两个立柱上对应的机械臂跟随滑块沿导轨进行移动，可确保结构光扫描仪扫描视野覆盖整个大型装备；所述光学动态跟踪系统的视野范围覆盖整个机器人装置，用于与结构光扫描仪配合进行大型装备表面形貌测量。本发明不受人为主观因素影响，可以高效、精确地对大型装备的表面形貌进行测量，较大程度地提高了生产效率。

技术领域

本发明属于大型装备数字化测量技术领域，具体涉及一种用于大型装备表面形貌测量的龙门架式结构光扫描机器人和方法。

背景技术

随着航空航天军工和民用领域中大型和巨型产品制造的精细化、产品外形设计的复杂化、以及对安装调试精度的高标准化，传统的人工检测已经不再满足检测需求，其由人工完成的工作模式非常耗费人力，不仅工人身体十分劳累，而且容易出现失误造成产品不必要的损耗。由于操作人员的劳动强度大，人工进行操作的速率也远远跟不上生产线的生产速率，严重影响了生产效率。三维坐标测量自动化程度较高，但它不仅需要更大的测量范围和更高的测量精度，还需要更简洁有效的测量方法和更快的测量速度。

双目立体视觉技术是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，非常适合于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制。对运动物体(包括动物和人体形体)测量中，由于图像获取是在瞬间完成的，因此立体视觉方法是一种更有效的测量方法。双目立体视觉系统是计算机视觉的关键技术之一，获取空间三维场景的距离信息也是计算机视觉研究中最基础的内容。

龙门架由于其可全方位移动性，可快速拆卸安装，占地面积小。宽度、高度可分级调节，钢架构设计合理，能承受从100～5000kg重量。尤其适用于车间设备的安装、搬运、调试而得到了广泛应用。搭配高精度机械臂，可以完成更复杂的任务。机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于大型装备表面形貌测量的龙门架式结构光扫描机器人和方法，综合利用龙门架、机械臂、激光跟踪仪、结构光扫描仪完成大型装备的表面微光特征检测任务，不受人为主观因素影响，可以高效、精确地对大型装备的表面形貌进行测量，较大程度地提高了生产效率。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于大型装备表面形貌测量的龙门架式结构光扫描机器人，所述机器人包括龙门架、机械臂、结构光扫描仪和光学动态跟踪系统；

所述龙门架包括横梁和两个立柱，且龙门架下方放置大型装备；

所述横梁和两个立柱上均装有导轨和滑块；

所述滑块连接机械臂，机械臂末端装有结构光扫描仪，用于扫描大型装备，从而测量其表面形貌；

所述横梁和两个立柱上对应的机械臂跟随滑块沿导轨进行移动，可确保结构光扫描仪扫描视野覆盖整个大型装备；

所述光学动态跟踪系统的视野范围覆盖整个机器人装置，用于与结构光扫描仪配合进行大型装备表面形貌测量。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的结构光扫描仪包括安装支架以及安装在安装支架上的视觉传感器、数据传输接口、反光点粘贴凸台、电源开关、提手、光源发射器、散热孔；