[發明專利]大型復雜結構箱體三維幾何外形自動掃描系統及掃描方法

在審

• 申請號: 202210637903.5
• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN115164765A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 黃順舟;祁佩;李蓓智;陳裕梁;毛鑫;趙維剛;任斐
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發明涉及大型復雜結構箱體三維幾何外形自動掃描系統及掃描方法，系統包括AGV、夾具環、旋轉機構、掃描機構和控制柜；夾具環和旋轉機構均安裝在AGV上；掃描機構包括掃描儀、二維電動云臺、三角支架和平板車；三角支架安裝在平板車上，二維電動云臺安裝在三角支架上，掃描儀安裝在二維電動云臺上；AGV、旋轉機構、二維電動云臺、掃描儀和平板車均與控制柜連接。掃描方法包括：S1、AGV將大型復雜結構箱體運到指定位置，并布置好參考點；S2、調整掃描儀的位置及俯仰角度；S3、掃描儀對大型復雜結構箱體進行全方位掃描。本發明成本低、操作簡單且掃描精度高。

技術領域

本發明涉及零部件幾何外形測量領域，具體涉及一種大型復雜結構箱體三 維幾何外形自動掃描系統及掃描方法。

背景技術

某大型復雜結構箱體為長方體中空結構，本體為整體成型工藝，主要材料 是玻璃纖維增強復合材料。該箱體主要由本體、若干環筋肋骨和前后法蘭組成， 其中環筋肋骨、前后法蘭分別與本體膠接而成。

該大型復雜結構箱體鋪層成型后，環筋表面不平整，不滿足膠接裝配要求， 部分區域與縱向加強筋干涉，必須對環筋打磨后才能滿足縱向加強筋裝配要求。 先將復雜結構箱體放置在平板車上，推至輔房打磨間，將縱筋放置在箱體上部 環筋兩側圓角處進行預配，根據預配結果修磨環筋兩側面與圓角，去除干涉區 域；將小車推出打磨間，移動至行車處進行180°翻身，再推至打磨間，重復上 述打磨工藝過程，直至縱筋全部可以順利安裝。打磨過程中會產生大量粉塵， 吸塵器無法全部吸除，環境惡劣、勞動強度大、效率低，手工單件打磨不滿足 批量化生產需求。這就需要使用機器人去打磨復雜結構箱體，才能提高效率和 精度，而機器打磨需要掃描出復雜結構箱體三維幾何外形才能提高精度。

專利CN201710204110.3公開了一種表面輪廓掃描方法及其裝置，該專利將 測試件設定若干掃描區與移動區，將掃描區得到的掃描輪廓值與移動區的預定 輪廓值相結合，得出該測試件的表面輪廓；專利CN201711250870.4公開了一種 適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法及系統，該專利通過控制投影儀向被 測物體投出橫豎條紋，再用多個相機獲取投影圖像，經過處理后重建三維模型； 專利CN201710376953.1公開了一種機器人自動掃描儀及掃描方法，該專利利用 六軸機器臂和MEMS掃描振鏡激光三維測頭對被測物體進行快速高精度測量。

公開文獻報道中提到一些掃描方法，有將掃描輪廓值與預定輪廓值相結合 得到測試件表面輪廓的，有通過投影儀投出橫豎條紋，用多個相機獲取圖像處 理得到三維模型的，也有通過機械臂與激光三維測頭進行快速高精度測量的。 但是這些方法所需的成本很高，所用的步驟也非常繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大型復雜結構箱體三維幾何外形自動掃描系統 及掃描方法，成本低、操作簡單且掃描精度高。

為了達到上述的目的，本發明提供一種大型復雜結構箱體三維幾何外形自 動掃描系統，包括AGV、夾具環、旋轉機構、掃描機構和控制柜；所述夾具環 和所述旋轉機構均安裝在所述AGV上；所述夾具環和所述旋轉機構均安裝在所 述AGV上；所述夾具環用于固定夾緊大型復雜結構箱體，所述旋轉機構用于支 撐所述夾具環，能帶動夾具環和大型復雜結構箱體整體回轉滾動；所述掃描機 構包括掃描儀、二維電動云臺、三角支架和平板車；所述三角支架安裝在所述 平板車上，所述二維電動云臺安裝在所述三角支架上，所述掃描儀安裝在所述 二維電動云臺上；所述掃描儀采用GSI高精度短距離掃描儀；所述AGV、所述 旋轉機構、所述二維電動云臺、所述掃描儀和所示平板車均與所述控制柜連接。

本發明提供的另一技術方案是一種大型復雜結構箱體三維幾何外形自動掃 描方法，采用上述大型復雜結構箱體三維幾何外形自動掃描系統，自動掃描方 法包括：S1、AGV將大型復雜結構箱體運到指定位置，并布置好參考點；S2、 調整掃描儀的位置及俯仰角度；S3、掃描儀對大型復雜結構箱體進行全方位掃 描。