[發明專利]一種機器人三維掃描測量裝置及工作方法

在審

• 申請號: 202010414281.0
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111644935A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 顧聳智;許景波;趙建超;薛永貴;顧聳明
• 申請（專利權）人: 江蘇蘭菱機電科技有限公司
• 主分類號: B24B19/00
• 分類號: B24B19/00;B24B41/04;B24B49/12
• 代理公司: 北京商專潤文專利代理事務所(普通合伙) 11317
• 代理人: 朱建

1.一種機器人三維掃描測量裝置，其特征在于，包括前端測量裝置(3)和圖像處理終端(2)，前端測量裝置(3)安裝在標定臺(4)上方的機器人的末端機械臂(101)上，末端機械臂(101)的底部安裝有末端工具(1011)，標定臺(4)上設有標定板(5)，前端測量裝置(3)與圖像處理終端(2)通信連接，圖像處理終端(2)與機器人的控制器(102)通信連接，機器人的控制器(102)連接示教器。

2.根據權利要求1所述的一種機器人三維掃描測量裝置，其中，所述標定板(5)采用的是棋盤格標定板。

3.根據權利要求1所述的一種機器人三維掃描測量裝置，其中，所述前端測量裝置(3)中包括光學組件(301)、相機(302)以及激光器(303)。

4.根據權利要求3所述的一種機器人三維掃描測量裝置，其中，所述相機(302)與激光器(303)之間的位置關系依據于直射式激光三角法，滿足Scheimpflug條件。

5.權利要求1-4中的任一項中所述的一種機器人三維掃描測量裝置的工作方法，其特征在于，包括測量方法：

圖像處理終端(2)獲取相機(302)拍攝的目標圖像；

在圖像處理終端(2)中對目標圖像進行圖像處理，獲取機器人坐標系坐標，圖像處理包括圖像濾波、閾值分割、形態學粒子濾波、亞像素提取、坐標轉換；

圖像處理終端(2)獲取激光器(303)掃描到的被測工件(6)表面的點云數據，并對點云數據進行預處理；

在圖像處理終端(2)中對預處理后的點云數據進行拼接；

對拼接后的點云數據進行曲面擬合，在機器人坐標系中形成被測工件(6)的三維模型。

6.根據權利要求5所述的測量方法，其中，所述點云數據的預處理方法如下：

去除明顯噪點，即粗大誤差引起的噪聲點；

去除隨機噪點；

進行光順處理；

最后進行點云數據稀疏化處理即可。

7.權利要求1-4中的任一項中所述的一種機器人三維掃描測量裝置的工作方法，其特征在于，包括標定方法：

圖像處理終端(2)獲取相機(302)拍攝的圖像；

進行相機參數標定；

進行結構光平面標定；

進行機器人手眼標定；

得到圖像坐標系與機器人坐標系的轉換關系。

8.根據權利要求7所述標定方法，其中，所述相機參數的標定方法為：相機(302)通過不同姿態拍攝的標定板圖片，進行相機參數標定，獲取相機坐標，其中所述相機參數包括內參數和外參數，內參數指的是相機(302)的焦距和像素；外參數指的是相機坐標和旋轉方向。

9.根據權利要求7所述標定方法，其中，所述結構光平面的標定方法為：激光器(303)投射光線在標定板(5)上，獲得激光線與標定板(5)的交線和交點坐標，進行結構光平面標定。

10.根據權利要求7所述標定方法，其中，所述機器人手眼標定方法為：控制機器人末端機械臂進行特定的運動方式，結合示教器顯示的數據，求解機器人運動學方程和SVD方程奇異解，進行標定；其中特定的運動方式包括兩種方式，

其中一種方式為：控制機器人的末端機械臂(101)姿態不變，控制機器人平移運動；

另一種方式為：末端工具(1011)在機器人坐標系中的坐標不變，控制機器人的末端機械臂(101)進行不同姿態的改變。