[發(fā)明專利]一種用于工件涂裝的三維掃描系統(tǒng)及其掃描成像方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110362093.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113074638A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡松;謝君;龍文剛;李銘健
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東博碩涂裝技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25
• 代理公司: 佛山市粵順知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44264
• 代理人: 吳杜志

本發(fā)明涉及一種用于工件涂裝的三維掃描系統(tǒng)及其掃描成像方法，包括輸送線、上位機和執(zhí)行機構(gòu)；輸送線的進(jìn)料端設(shè)置有箱體，箱體為不透光的密閉箱體、且其上設(shè)置有用于發(fā)出激光線的激光器和用于拍攝的攝像機；輸送線上設(shè)置有用于檢測工件位置的光電傳感器；上位機分別與執(zhí)行機構(gòu)、激光器、攝像機、光電傳感器電控連接。利用激光器與攝像機的配合可實現(xiàn)大視野的三維掃描，最大可實現(xiàn)寬1500mm、長4500mm的工件掃描，同時可對工件的邊、凹槽、凸條和面進(jìn)行掃描，提高掃描精準(zhǔn)度，進(jìn)而實現(xiàn)工件的精準(zhǔn)噴涂，使整個系統(tǒng)既具備傳統(tǒng)的工件涂裝行業(yè)工件的定位功能，同時又解決了機械定位和光幕定位無法對工件形狀進(jìn)行有效掃描的問題，實用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于工件涂裝的三維掃描系統(tǒng)及其掃描成像方法。

背景技術(shù)

目前對于工件涂裝行業(yè)的工件定位有兩種方式。

第一種是機械定位法，它的基本原理是將工件通過輸送線用機械結(jié)構(gòu)固定工件定位，再通過輸送線把工件輸送到噴涂工位進(jìn)行噴涂作業(yè)。但是機械定位法是無法對工件的形狀進(jìn)行分析處理，即噴涂工位不能實現(xiàn)工件的精確噴涂作業(yè)。

第二種是通過光幕檢測掃描，得到工件的左右邊界，然后控制噴涂機器人進(jìn)行大范圍往復(fù)噴涂作業(yè)。但是，光幕掃描精度低，不能同時對多個工件的邊界進(jìn)行精準(zhǔn)掃描，從而影響工件的噴涂成品率，同時光幕掃描只能實現(xiàn)二維掃描，不能實現(xiàn)三維掃描，即無法對工件的溝槽或凸條進(jìn)行掃描，導(dǎo)致噴涂機器人無法對工件進(jìn)行精確噴涂作業(yè)。

因此，有必要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種用于工件涂裝的三維掃描系統(tǒng)及其掃描成像方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。

按此目的設(shè)計的一種用于工件涂裝的三維掃描系統(tǒng)，包括輸送線，其特征在于：還包括上位機和執(zhí)行機構(gòu)；所述輸送線的進(jìn)料端設(shè)置有箱體，箱體為不透光的密閉箱體、且其上設(shè)置有用于發(fā)出激光線的激光器和用于拍攝的攝像機；所述輸送線上設(shè)置有用于檢測工件位置的光電傳感器；所述上位機分別與執(zhí)行機構(gòu)、激光器、攝像機、光電傳感器電控連接。

所述激光器與攝像機之間形成間距，并分別與輸送線之間形成高度差。

所述激光器和攝像機分別設(shè)置在箱體的頂部或上部，其中，激光器和攝像機設(shè)置的高度一致或不一致。

所述激光器與攝像機之間形成一定的夾角設(shè)置，該夾角為30-60度。

所述箱體底部敞開、且形成敞開口；所述激光器通過敞開口對輸送線上的工件發(fā)出激光線；所述攝像機通過敞開口對輸送線上的工件進(jìn)行拍攝。

所述執(zhí)行機構(gòu)至少包括工控機、PLC控制器、上料單元、下料單元、噴涂機器人；所述PLC控制器分別與工控機、上位機、上料單元、下料單元、噴涂機器人電控連接。

一種掃描成像方法，其特征在于：包括上述用于工件涂裝的三維掃描系統(tǒng)；所述上位機內(nèi)置有視覺軟件控制程序，上位機通過視覺軟件控制程序設(shè)置噴涂工藝參數(shù)、且對生產(chǎn)配方進(jìn)行管理，并可接受激光器和攝像機的圖像數(shù)據(jù)。

其中，三維掃描系統(tǒng)利用激光器發(fā)出激光線、且形成激光三角對工件實現(xiàn)三維掃描，以得到工件的三維點云數(shù)據(jù)，隨后利用攝像機對掃描的工件進(jìn)行拍攝，以得到工件的深度圖，上位機對三維點云數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，并提取深度圖特征數(shù)據(jù)，從而規(guī)劃噴涂路徑，再根據(jù)噴涂路徑控制噴涂機器人對工件進(jìn)行精確定位和噴涂作業(yè)。

所述掃描成像方法原理如下：工件通過輸送線進(jìn)入箱體內(nèi)，激光器投射一條細(xì)長的發(fā)光直線，該發(fā)光直線為激光線、且照射到工件表面，激光線在輸送過程中的工件表面被不停地重建，攝像機對投影到工件表面的激光線進(jìn)行拍攝，并獲得工件的不同輪廓圖像，上位機根據(jù)輪廓圖像進(jìn)行圖像處理，以最終實現(xiàn)工件的三維模型，并其將可視化。

所述掃描成像方法過程如下：