[發明專利]一種基于SICK系統的工件三維重建方法

在審

• 申請號: 201811603977.7
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109822562A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 熊蓉;焦艷梅;王越
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 李亦慈;唐銀益

本發明公開了一種基于SICK系統的工件三維重建方法，將SICK系統與機械臂剛性連接固定，并保證它們的相對位置不發生改變；定義世界坐標系O_W、機械臂坐標系O_H、SICK系統坐標系O_S；對機械臂和SICK系統進行標定，得到機械臂坐標系相對于SICK系統坐標系的相對位姿^H_ST等步驟，本方法最獨特的優勢，在于可以得到高精度的重建結果。選用的SICK系統不同于現有的激光或相機，它在犧牲成像時間的基礎上，獲得的點云數據精度十分高。本方法的所有步驟都是為了精度的提升，包括選用SICK系統，在采集每個角度數據時機械臂保持靜止狀態一段時間，放棄實時的重建功能等。

技術領域

本發明涉及三維重建技術，具體地說，涉及一種基于SICK系統的工件三維重建方法。

背景技術

制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基，也是科技創新的主戰場。工業零部件質量的好壞是直接影響制造業產品使用性能的重要因素之一，面對越來越激烈的市場競爭，工業零部件生產使用三維重建來提升技術優勢，從而提高產品質量和縮短生產周期等，將成為一種必然。

眾所周知，工業零部件的形狀比較復雜，有些底面、內部凹槽形狀各異，曲面輪廓較多。使用傳統的測量方法，如檢具、治具、三坐標等，不僅十分繁瑣、耗時，而且不易對零部件的結構進行準確、快速地測量、檢測。三維重建技術的出現，給工業零部件檢測帶來很大方便。它可在不對掃描工件造成磨損破壞的前提下提供可靠、真實的三維數據信息；可將得到的三維數據與三維圖紙進行比對，快速準確地獲取工件各個位置的偏差，從而基于比對結果給出修正方案；對于掃描死角少，復雜的曲面，同軸度，圓柱度等用傳統方法難以獲取檢測的數據，也都可以輕而易舉地獲取；同時，快捷的掃描也可以提高檢測的效率，減少時間和人力成本。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于SICK系統的工件三維重建方法，本發明是通過以下技術方案來實現的：

本發明公開了一種基于SICK系統的工件三維重建方法，包括以下步驟：

步驟一、將SICK系統與機械臂剛性連接固定，并保證它們的相對位置不發生改變；定義世界坐標系O_W、機械臂坐標系O_H、SICK系統坐標系O_S；對機械臂和SICK系統進行標定，得到機械臂坐標系相對于SICK系統坐標系的相對位姿^H_ST；

步驟二、固定工件于工作臺上，要求工件保持靜止以期可以被采集到數據，移動機械臂，打開SICK系統，采集工件的數據，之后再移動機械臂，利用SICK系統采集其他角度的工件數據，每次采集數據之后靜置3秒再進行下一次的采集，給SICK系統處理數據完成成像留下時間；

步驟三、處理SICK系統得到的3D點完成工件的三維重建。

作為進一步地改進，本發明所述的SICK系統包括激光、相機、編碼器，以獲得精度十分高的點云，主要用于零件裂縫的檢測。

作為進一步地改進，本發明所述每次采集數據前后，機械臂都保持靜止，以用于一是給SICK系統處理數據進行成像預留時間，二是采集靜止狀態的數據，不需要做機械臂和SICK系統的嚴格時間同步也能獲得重建精度。

作為進一步地改進，本發明所述的機械臂可以結合自身的運動學解算，得到每一個位姿的高精度狀態值。

作為進一步地改進，本發明所述的將SICK系統與機械臂剛性連接固定，并保證它們的相對位置不發生改變，固定之后SICK系統的位置不能影響機械臂的擺動，同時機械臂的擺動也不能影響SICK系統采集工件的數據。