[發明專利]一種基于線結構光的同步傳動表面輪廓測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 202110656170.5
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113310428B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 程軍;程萬里;許德章;汪步云;劉莉;劉有余
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學;蕪湖安普機器人產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王帥

本發明涉及三維測量技術領域，具體為一種基于線結構光的同步傳動表面輪廓測量系統及測量方法，系統包括位移臺；線激光傳感器本體；多位姿調節支架；上位機；同步編碼脈沖獲取模塊；通訊控制模塊；數據采集和可視化模塊。本發明通過采用齒輪齒條哈夫連接器組合方式實現多高度、多位姿調節，解決了快速系統搭建的問題，降低了調試難度，同時實現目標物體傳動和傳感器點云采集的時間一致性，解決采樣點與零件空間位置不一致的問題；通過上位機集成開發實現快速啟停、自動數據存儲、點云數據可視化。

技術領域

本發明涉及三維測量技術領域，具體為一種基于線結構光的同步傳動表面輪廓測量系統及測量方法。

背景技術

近年來，隨著傳統的制造技術越來越走向智能化，對于檢測技術的自動化水平和精度要求越來越高。檢測模式可分為接觸式與非接觸式兩大類，非接觸式根據方法不同又可劃分為圖像法測量與光學測量兩大主流方向。傳統接觸式檢測存在來自測量工具的誤差、人為操作的誤差并且檢測效率慢、檢測精度差、檢測密度稀疏，容易對工件造成二次傷害；而圖像視覺測量系統采用工業相機、光源、光學鏡頭的組合方式，在操作上繁瑣有一定的技術要求，受環境因素干擾嚴重，模塊之間非常分散，沒有形成集成化，不方便使用；光學測量是主動向物體投射光束，并接收反射光束，根據物體、光源、探測器的三角關系獲取物體表面信息，但是在使用過程中沒有和其他機構實現自動化控制，而且數據的質量對零件逆向重構等研究影響很大。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于線結構光的同步傳動表面輪廓測量系統及測量方法。

本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種基于線結構光的同步傳動表面輪廓測量系統，包括：

位移臺，用于放置待測零件，內置有驅動電機和驅動模塊，驅動模塊與驅動電機連接；

線激光傳感器本體，用于獲取激光發射器發射的一字線激光所形成的激光輪廓，并轉換成待測零件表面的點云數據；

多位姿調節支架，線激光傳感器本體固定在多位姿調節支架上，用于實現線激光傳感器本體多高度、多位姿調節；

上位機，包括“正轉”按鈕、“反轉”按鈕、“打開串口”按鈕、“點云采集”按鈕、“停止采集”按鈕、“加載數據”按鈕、“顯示圖像”按鈕，與驅動模塊連接以控制位移臺啟停、正反轉、速度和行程；

同步編碼脈沖獲取模塊，分別與驅動電機、線激光傳感器本體連接，用于通過編碼器獲取位移臺中驅動電機運動脈沖，并將編碼器輸出的單端信號轉換成差分信號，再接入到線激光傳感器本體的信號采集控制端上，實現待測零件傳動和傳感器點云采集時間一致；

通訊控制模塊，位于上位機內且分別與驅動模塊、線激光傳感器本體連接，用于傳送控制信號并且獲取驅動模塊的工作狀態，并建立與線激光傳感器本體的通訊以用來初始化參數；

數據采集和可視化模塊，位于上位機內且與線激光傳感器本體連接，用于通過點云處理函數完成數據的加載、數據格式的轉換、數據的降采樣、數據的平滑處理，通過VTK庫函數完成可視化界面的初始化、數據的可視化。

進一步地，多位姿調節支架包括固定底座、通過法蘭固定在固定底座上的支架、設置在支架上的二號快接、設置在二號快接上的一號快接、與一號快接連接的調節桿、與調節桿連接的三號快接、與三號快接連接的支桿、設置在支桿上的姿態調節架，一號快接上設有齒輪和與齒輪同軸連接的手柄，調節桿上沿其長度方向固定設有與齒輪嚙合連接的齒條，姿態調節架上設有傳感器連接板，線激光傳感器本體固定在傳感器連接板上。

進一步地，通訊控制模塊能夠初始化的參數包括IP地址、掃描模式、數據生成模式、使能方式。

一種應用基于線結構光的同步傳動表面輪廓測量系統的測量方法，具體步驟如下：