[發(fā)明專利]一種基于圖像識別的智能掃描在線測量系統(tǒng)和測量方法

有效

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• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN106323167B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金隼;劉順;屈原;衡德正
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種基于圖像識別的智能掃描在線測量系統(tǒng)，涉及工業(yè)自動化領(lǐng)域，包括圖像識別定位模塊、六自由度機(jī)器人激光掃描測量模塊、測量控制模塊，其中圖像識別定位模塊包括CCD相機(jī)觸發(fā)開關(guān)、CCD相機(jī)、CCD相機(jī)支架、CCD相機(jī)電子控制單元ECU；測量控制模塊包括中央處理器、測量系統(tǒng)控制器、測量機(jī)器人位姿ECU、測量頭ECU；六自由度機(jī)器人激光掃描測量模塊包括六自由度測量機(jī)器臂、測量機(jī)器人位姿傳感器、測量機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)、激光掃描測量頭、測量觸發(fā)開關(guān)。本發(fā)明還公開了基于圖像識別的智能掃描在線測量方法，包括建立智能掃描策略數(shù)據(jù)庫；圖像識別并進(jìn)行初始定位；自適應(yīng)地掃描測量；掃描測量過程中的精確二次定位；掃描測量過程中的掃描策略更新。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及掃描式在線測量方法，特別指一種基于圖像識別的智能掃描在線測量系統(tǒng)和測量方法。

背景技術(shù)

隨著新型傳感器的不斷出現(xiàn)，非接觸測量理論的不斷完善，使得采用非接觸測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)自由曲面的在線測量成為可能。與傳統(tǒng)的樣板測量技術(shù)、CMM技術(shù)相比，非接觸激光掃描檢測技術(shù)具有無接觸、檢測速度快、數(shù)據(jù)量大等優(yōu)點(diǎn)，在逆向工程、質(zhì)量檢測、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域具有很大優(yōu)勢，被廣泛地運(yùn)用于生產(chǎn)和生活中。

隨著工業(yè)4.0和互聯(lián)網(wǎng)+等概念的提出，大批量定制化(OEM)生產(chǎn)正在顛覆千篇一律的同質(zhì)產(chǎn)品，工廠也變得越來越少人化、無人化、自動化和智能化。并且自動化水平和生產(chǎn)效率的提高直接表現(xiàn)為生產(chǎn)線節(jié)拍的提高，快節(jié)拍下如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測將會是今后一段時間的關(guān)鍵問題。

當(dāng)前汽車行業(yè)以及零部件廠商針對產(chǎn)品的質(zhì)量管理主要采用檢具和CMM抽樣檢測的方法，或者采用在線檢測機(jī)器人夾持激光測頭，針對關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行在線打點(diǎn)測量，并輔以CMM定時抽檢的方式進(jìn)行質(zhì)量管理。采用檢具和CMM抽樣檢測的方法針對每個待測件均需要制作專用的檢具，不僅增加了質(zhì)量管理的成本，而且檢測效率低，無法實(shí)現(xiàn)在線檢測；在線檢測機(jī)器人關(guān)鍵點(diǎn)在線檢測方式，只能完成某些關(guān)鍵點(diǎn)的檢測，無法滿足產(chǎn)品全面的質(zhì)量管理要求，尤其是對零部件生產(chǎn)來說，針對小零件關(guān)鍵點(diǎn)檢測無法全面的反映零件狀況，同時由于引入機(jī)器人測量以及專用CMM測量系統(tǒng)極大地提高了生產(chǎn)成本，因而極大地限制了機(jī)器人在線檢測在零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種基于圖像識別的智能掃描在線測量系統(tǒng)和測量方法，實(shí)現(xiàn)針對多品種、快節(jié)拍、大批量個性化定制的零部件自動化生產(chǎn)的在線檢測。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何針對多品種、快節(jié)拍、大批量個性化定制的零部件自動化生產(chǎn)的在線檢測，實(shí)現(xiàn)基于零件特征和測量要求的自適應(yīng)激光掃描測量，簡化測量設(shè)備，提高測量效率和全面性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于圖像識別的智能掃描在線測量系統(tǒng)，包括圖像識別定位模塊、六自由度機(jī)器人激光掃描測量模塊、測量控制模塊，其中所述圖像識別定位模塊包括CCD相機(jī)觸發(fā)開關(guān)、CCD相機(jī)、CCD相機(jī)支架、CCD相機(jī)電子控制單元ECU；所述測量控制模塊包括中央處理器、測量系統(tǒng)控制器、測量機(jī)器人位姿ECU、測量頭ECU；所述六自由度機(jī)器人激光掃描測量模塊包括六自由度測量機(jī)器臂、測量機(jī)器人位姿傳感器、測量機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)、激光掃描測量頭、測量觸發(fā)開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述CCD相機(jī)觸發(fā)開關(guān)位于生產(chǎn)線上，位于生產(chǎn)線旁邊的所述CCD相機(jī)支架將所述CCD相機(jī)支撐于生產(chǎn)線上方。

進(jìn)一步地，所述測量系統(tǒng)控制器將所述測量機(jī)器人位姿ECU和所述測量頭ECU采集的位姿數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)發(fā)送給所述中央處理器，同時將所述中央處理器的控制命令發(fā)送給所述測量機(jī)器人位姿ECU和所述測量頭ECU。

進(jìn)一步地，所述測量觸發(fā)開關(guān)位于生產(chǎn)線測量工位處，所述激光掃描頭位于所述六自由度測量機(jī)器臂的末端，所述測量機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)和所述測量機(jī)器人位姿傳感器位于六自由度測量機(jī)器臂的各關(guān)節(jié)處。

本發(fā)明還提供了一種基于圖像識別的智能掃描在線測量方法，包括以下步驟：